بخشی از مقاله
چکیده:
فاضلاب بیمارستانی حاوی انواع مختلف از ترکیبات دارویی میباشد که در صورت تخلیه به محیط، منجر به ایجاد مشکلاتی در اکوسیستمهای آبی و در نهایت سلامت انسان میگردد. هدف از انجام این مطالعه، حذف همزمان مخلوط داروهای رانیتیدین و سفیکسیم تری هیدرات توسط روش بیولوژیکی لجن فعال است. در این پژوهش، یک راکتور ناپیوستهی متوالی لجن فعال - SBR - با هوادهی گسترده طراحی شد. نمونه برداری از خروجی سیستم تصفیه فاضلاب، پس از گذشت دوره سازگاری میکروارگانیسمها با آلایندههای دارویی و شروع مرحلهی اصلی بارگذاری، آغاز گردید. آنالیزهای TN، TP، COD و ثبت طیف اسپکتروفتومتری انجام شد. تجزیه و تحلیل نتایج با کمک روش تجزیهای PCR و نرم افزارMATLAB انجام شد. نتایج نشان داد 60 درصد از داروی رانیتیدین و 38 درصد از سفیکسیمتری هیدرات طی تصفیه بیولوژیکی در راکتور SBR حذف شد.
مقدمه
توسعه مستمر محصولات جدید مصرف شده برای موارد گوناگون باعث شده است تا انواع جدیدی از آلایندههای نوظهور که ممکن است باعث آلودگی آب شوند، در کانون توجه قرار گیرند. ترکیبات دارویی پس از مصرف توسط انسان به سیستم فاضلاب تخلیه میشوند. مقدار این مواد در فاضلاب در غلظت-هایی در حدود یک میلی گرم بر لیتر در آب رودخانه مشاهده شدهاست. هر چند غلظت این مواد در آب تا حدودی کم است با این وجود میتوانند نگرانیهای زیادی به وجود آورند.
این مسئله از فعالیت ذاتی محصولات دارویی و مقاومت در برابر تجزیه ناشی میشود. [1] آنتیبیوتیکها از پر مصرفترین داروها هستند. مصرف کل آنتی بیوتیکها برای انسان 250 الی 300 تن در سال است. [2] یکی از پیامدهای عمده ورود این داروها به محیط زیست مقاوم شدن میکروارگانیسمها به آنتیبیوتیکها به خصوص کینولینها و سولفونامیدها میباشد. آنتیبیوتیکهای نسل جدید اثرات سمی بیشتری از نسل قدیم دارند. [3] بازده حذف داروها طی تصفیه زیستی به پارامترهای مختلفی از جمله غلظت دارو، زمان ماند هیدرولیکی، میزان pH محیط و مقدار اکسیژن محلول بستگی دارد.
در مواردی که فاضلابهای صنعتی حاوی مواد آلی قابل تجزیه زیستی باشند و همچنین در مورد فاضلابهای شهری، سادهترین روش استفاده از سیستمهای تصفیه زیستی میباشد. [4] در تصفیه زیستی میکروارگانیسمها مواد آلی موجود در فاضلاب را به عنوان منبع غذایی مصرف و تجزیه میکنند. نتیجه این تجزیه، ایجاد انرژی برای فعالیت میکروارگانیسمها و تکثیر آنها میباشد. از آنجایی که فاضلابها حاوی انواع مختلف مواد آلی هستند، طیف وسیعی از موجودات برای تصفیه آنها لازم بوده و برای تکمیل عمل تصفیه، حذف توده میکروبی تشکیل شده ضروری میباشد.
در سیستمهای تصفیه زیستی فاضلابهای شهری و صنعتی از فرآیندهای مختلفی استفاده میشود. یکی از متداولترین این فرآیندها، فرایند لجن فعال است که در بیشتر نقاط دنیا به کار گرفته میشود. از بین فناوریهای مختلف، تصفیه زیستی گزینهای است که در آن می-توان آلایندهها را به طور طبیعی با استفاده از میکروارگانیسمها حذف نمود. واکنشگاههای لجن فعال به طور عمده به دو دسته تقسیم میشوند: واکنشگاههای پیوسته متوالی و ناپیوسته متوالی که در این پروژه از واکنشگاه ناپیوسته متوالی استفاده شد.
واکنشگاه ناپیوستهی متوالی یک واکنشگاه ساده و فشرده است که به صورت ناپیوسته خوراکدهی میشود. به بیان سادهتر SBR، یک تانک است که بر مبنای پر و خالی شدن عمل میکند. تمامی سیستمهای SBR، معمولا دارای 5 مرحله پشت سرهم هستند که این مراحل عبارتند از: -1پر شدن -2واکنش -3ته نشینی-4تخلیه -5سکون در کار پژوهشی حاضر برای اولین بار حذف مخلوط آلایندههای دارویی موجود در پساب مصنوعی دارویی با استفاده از فرآیند تصفیه زیستی در سیستم SBR مورد مطالعه قرار گرفت.
بخش تجربی
لجن فعال از شرکت شیرپاستوریزه پگاه تبریز تهیه شد. مادهی موثر دو داروی سفیکسیم تری هیدرات به عنوان آنتی بیوتیک و رانیتیدین از شرکت داروسازی دانای تبریز تهیه شد. جدول 1 ساختار شیمیایی و مشخصات داروهای انتخابی را نشان میدهد. لجن تهیه شده با مخلوط این داروها طی مدت زمان 30 روز سازگار شد. دراین مدت خوراک دهی با نسبت 1:5:100 از P:N:COD با استفاده از گلوکز، آمونیوم نیترات و پتاسیم هیدروژن فسفات انجام شد.
لجن به همراه فاضلاب دارویی با نسبت 3:1 و در یک مخزن با گنجایش 1000 میلیلیتر به صورت پیوسته هوادهی شد. - شکل - 1 پس از گذشت هفته اول به همراه خوراک اولیه، مخلوط دارو با غلظت 5 میلیگرم بر لیتر به سیستم تزریق شد. با گذشت زمان میزان خوراک دهی کاسته و غلظت دارو به 15 میلی گرم بر لیتر افزایش یافت. آنالیزهای DO، COD، SVI، MLSS، MLVSS وpH روزانه، مطابق با روشهای استاندارد انجام گرفت. پس از سازگاری لجن با محیط جدید و تایید حضور پروتوزوئرها و سیلیاتهها عملیات در یک سیستم پیوسته SBR انجام شد. مخلوط 20میلیگرم بر لیتر از داروی رانیتیدین و 20 میلیگرم بر لیتر از داروی سفیکسیم در حجم 600 میلیلیتر تهیه شد و به 300 میلی لیتر از لجن سازگار شده تزریق گردید.
سیستم به مدت 30 دقیقه خوراک دهی، به مدت 8 ساعت هوادهی، و به مدت 30 دقیقه ته نشین شد. پساب پس از انجام آنالیزهای COD و رسم طیف اسپکتروفتومتری مجدد وارد سیستم شد، این چرخه تا رسیدن به COD مطلوب ادامه یافت. برای تعیین کاهش غلظت هر کدام از آلایندههای دارویی از تکنیکهای آماری و کالیبراسیون چند متغیره - PCR - استفاده شد. جهت اجرای این امر، طراحی آزمایش چند متغیره فول فاکتوریل برای دو داروی مختلف با غلظتهای استاندارد انجام و طیف مخلوط این دارو ها رسم گردید. در نهایت با استفاده از نرم افزار MATLAB و استفاده از روش PCR غلظت هر کدام از آلاینده ها تعیین شد.
