بخشی از مقاله
خلاصه
ورود پساب حاوی آمونیاک به منابع زیرزمینی و آبهای سطحی باعث ایجاد آسیبهای فراوان به اکوسیستم خواهد شد. از اینرو وجود آمونیاک در آب و پساب شرکتهای صنعتی از قبیل پتروشیمی، از چالشها در حوزه تصفیه پساب میباشد. برای حل این مشکل، تصفیه بیولوژیکی میتواند به عنوان یکی از روشهای کم هزینه و عملیاتی مورد استفاده قرار گیرد. بر این اساس در پژوهش حاضر کارایی عدسک آبی در حذفبیولوژیکیِ آمونیاک پساب شرکت پتروشیمی کرمانشاه در مقیاس پایلوت مورد مطالعه قرار گرفت و میزان حذف آمونیاک بعد از تصفیه بیولوژیکی %79,86 بود. همچنین نرخ کاهش BOD و COD پساب به ترتیب 50 و 63 درصد اندازهگیری شد.
.1 مقدمه
روشهای متداول تصفیه فاضلاب همواره نمیتواند از نظر ترکیبات ازت، کیفیت لازم از نظر استانداردهای تخلیه پساب را تأمین نماید، این مسئله وقتی که مقادیر زیادی از فاضلاب تصفیه شده به یک جریان آب سطحی با دبی کم یا اکوسیستم حساس تخلیه میشود مشکلی اساسی به حساب میآید .[1] اگر چه فرآیندهای تصفیه اولیه و ثانویه وقتی که با گندزدایی همراه شده باشد میتواند 85 درصد BODو جامدات معلق و تقریباً همه موجودات بیماریزا را حذف نماید، اما بعضی از آلودگیها از قبیل نیتروژن، فسفر، COD محلول و فلزات سنگین به میزان کمتری حذف میشوند .
در سالهای اخیر حذف آمونیاک از آب و پساب به دلیل آسیبهایی که این ماده به محیط زیست و موجودات زنده میرساند، مورد توجه قرار گرفته استعموماً. 40 تا 50% از ازت موجود در فاضلاب شهری به صورت آمونیاک مشاهده میشود. آمونیاک حتی زمانی که به عنوان تمیزکننده نیز استفاده میشود در نهایت در تصفیه خانههای فاضلاب برجای مانده و میبایست پیش از تخلیه به محیط زیست، با روشهای مناسبی حذف گردد .[3]
یکی از مشکلات اساسی در واحدهای اوره - آمونیاک شرکتهای پتروشیمی میزان بالای آمونیاک در پسابهای آنها است. برای ارتقاء اغلب تصفیه خانههای فاضلاب جهت حذف بیشتر آمونیاک روشهای مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی پیشنهاد شده استعموماً. روشهای متنوعی از جمله عریانسازی، لجن فعال، اکسیداسیون بیهوازی آمونیاک، تبادل یونی، غشاء تماسی و غیره برای حذف آمونیاک درنظر گرفته میشود.
فرایند جذب زیستی دارای مزایای قابل توجهی از جمله هزینه عملیاتی پایین، امکان بازیابی فلزات، بازسازی بالقوه جاذب زیستی، حداقلسازی حجم لجن شیمیایی و یا زیستی میباشد . [4] در این میان گیاهپالایی یکی از روشهای زیستپالایی میباشد که در دهههای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. این روشبا کاراییِ مناسب، نسبت ارزانقیمت و دوستدار محیط زیست است و به همین دلیل نسبت به دیگر روشهای پاکسازی آب و خاک میتواند در اولویت قرار گیرد. در این تکنیک، از مهندسی گیاهان سبز برای برداشت مواد آلاینده از آب و خاک و همچنین کاهش خطرات آلایندههای محیط زیست استفاده میشود.
ریشهها و برگهای گیاهان شناور به طور بالقوه میتوانند مواد مغذی را جذب کنند. عدسک آبی - duckweed - از گیاهان گلدار بسیار کوچک و شناوری است که در محلول های هیدروپونیک - hydroponic - یا محلولهای حاوی عناصر غذایی آلی از جمله فاضلابهای پرورش ماهی یافت میشود .[5] عدسکهای آبی نقش ماده غذایی را در طبیعت برای ماهیان و پرندگان آبزی ایفاء میکنند. آنها نسبت به بسیاری از شرایط محیطی مقاومند آنچنانکه میتوانند حتی در آبهای به شدت آلوده به باکتریها و ضایعات کشاورزی رشد یابند.
این چنین خصوصیاتی باعث شده است که آنها مورد توجه مهندسین محیط زیست و متخصصان کشاورزی واقع گردند تا حدّی که امروزه جهت تیمار بیولوژیکی فاضلابها بکار میروند. در واقع در این روش گیاه به عنوان غذای مصرفی و انجام فتوسنتز، بسیاری از مواد محلول که اکثر آنها از آلودگیهای آب به شمار میرود را مصرف میکند. هدف این مطالعه تعیین کارایی عدسک آبی در حذفبیولوژیکیِ آمونیاک محلول در پساب واحد اوره-آمونیاک شرکت پتروشیمی کرمانشاه در مقیاس پایلوت بوده است.
.2 مواد و روشها
برای کشت، یک گونه محلی از عدسک آبی - لیمنامینور - از برکههای اطراف کرمانشاه جمعآوری و در آزمایشگاه شسته شد. سپس در یک محیط کشت در ظرفی آکواریومی با ابعاد 50 سانتیمتر طول، 25 سانتیمتر عرض و 30 سانتیمتر ارتفاع قرار داده شد. تعدادی نیز در ظرف دیگری با شرایط مشابه اما محیط آبیِ طبیعی نگهداری شد. جهت غنیسازی محیط کشت و تامین مواد کمکیِ مغذی از محلولهایی با مقادیر مشخص استفاده شده است. که در مطالعه گذشته بهینهسازی آن مورد بررسی قرار گرفته استنور. کمکیِ لازم برای رشد بوسیله لامپ رشد الایدی گیاهان - LED grow light - در یک سیکل روشنایی 16 ساعته و تاریکی 8 ساعته ایجاد شده است. محلول کشت در حالت بهینه pH=7.2 مورد استفاده قرار گرفت. ظرف کشت لیمنامینور در معرض تابش غیرمستقیم نورآفتاب - گلخانهای - و در دمای محیطیِ آزمایشگاهی - در حدود 25 درجه سانتیگراد - قرار داده شد .[6]
در مرحله آزمایش، جهت بررسی کارایی روش بیولوژیکی زیستپالایی در حذف آمونیاک، سطح دو آکواریوم کاملاً مشابه، - که یکی از آب شهری - نمونه - c و دیگری از پساب صنعتی واحد اوره- آمونیاک کرمانشاه - نمونه - a با حجمهای یکسان پر شده بود - با نسبت تراکم یک به پنج از لیمنامینور پوشانده و در معرض تابش غیرمستقیم نورآفتاب قرار گرفت. میزان آمونیاک محلول در آب با دستگاه سنجش آمونیاک مدل HI733 Checker® HC - Handheld Colorimeter - ساخت شرکت HANA مطابق با فرایند اجرایی بر پایه پروتکل دستگاه اندازهگیری و تعیین شد. میزان آمونیاک در ابتدا و قبل از شروع تصفیه و سپس در فواصل زمانیِ 3، 7 و 10 روز اندازهگیری شد. جهت بررسی و آنالیز بازده تصفیه بیولوژیکی و همچنین سنجش میزان آلودگیِ پساب، قبل و بعد از تصفیه به کمک عدسک آبی؛ میزان اکسیژن لازم برای ثبات بیولوژیکی در آب و پساب - BOD - و مقدار اکسیژن لازم جهت اکسیداسیون مواد خارجی و معلق - COD - اندازهگیری شد.
.3 نتایج و بحث
-1-3 اندازهگیری آمونیاک در فرایند تصفیه همانطور که در نمودار 1 مشخص شده است میزان آمونیاک محلول در آب و پساب در حضور عدسک آبی با گذشت زمان کاهش یافت و پس از 10روز به کمترین مقدار خود رسید. به علت خورندگی و سمیت سلولیِ بالای پساب پتروشیمی، لیمنامینور موجود در آن پس از گذشت زمان معین 10روز کاملاً از بین رفت. به طور کلی غلظت آمونیاک محلول در پسابدر حضور عدسک آبی با نسبت تراکم سطحیِ 1 به 5 با حدود 80 درصد کاهش از 14.9 ppm به 3 ppm و در آب شهری با حدود 35 درصد کاهش از 1.7 ppm به 1.1 ppm رسید.
-2-3 اندازهگیری شاخصههای میزان آلودگی جهت بررسی و آنالیز بازده تصفیه بیولوژیکی و همچنین سنجش میزان آلودگیِ پساب، قبل و بعد از تصفیه به کمک عدسک آبی؛ نتایج اندازهگیری میزان اکسیژن لازم برای ثبات بیولوژیکی در آب و پساب - BOD - و مقدار اکسیژن لازم جهت اکسیداسیون مواد خارجی و معلق - COD - قبل و بعد از تصفیه در جدول 1 آورده شده است. همانگونه که مشخص است میزان COD پساب بعد از تصفیه بیولوژیکی با کاهش محسوس از 823 به 328 میلیگرم بر لیتر و میزان BOD آن به کمتر از 20 میلیگرم بر لیتر کاهش یافت. بر این اساس کاهش نرخ BOD و COD پساب به ترتیب 50 و 63 درصد بوده است که با توجه به هزینههای پایین فرایند، قابل قبول و عملیاتی خواهد بود. همچنین در این فرایند میزان کاهش نرخ BOD و COD آب نیز مورد بررسی قرار گرفت - نمونه c و - کهd نتایج نشان از کاهش اندک اما محسوسِ میزان آلودگیِ آب شهری در حضور عدسک آبی است.
