بخشی از مقاله
چکیده:
حضور جلبکها در منابع آب می تواند موجب ایجاد مشکلات متعدد برای آب های آشامیدنی گردد. جلبک ها و متابولیت های آنها تاثیر قابل ملاحظه ای از قبیل ایجاد طعم و بوی نامطلوب، تولید محصولات حاصل از ضد عفونی کردن و تولید سموم توسط برخی جلبک ها در کیفیت آب ها دارند. اخیرا فرآیند ازوناسیون به عنوان روش کارآمد جهت از بین بردن جلبک ها و مواد فرار حاصل از تخریب آن ها شناخته شده است. در کار پژوهشی حاضر، جلبک های Monoraphidium، Selenastrum، Oocystis، Scenedesmus، Cosmarium، Navicula، Nitzschia و Synedra از تصفیهخانه آب واحد اهر تهیه شده و در محیط کشت BG11 کشت داده شده اند. سپس حذف جلبک های کشت داده شده و جلوگیری از رشد آن ها با استفاده از فرآیند ازوناسیون در راکتور پیوسته به حجم 2 لیتر مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر ازون بر روی مورفولوژی سلولی جلبک ها با استفاده از تصاویر میکروسکوپی نشان داده شده است. بالای %94 راندمان حذف جلبک های متفاوت بعد از 30 دقیقه به دست آمد و غلظت رنگدانه کلروفیل a در طول فرآیند حذف به شکل قابل ملاحظه ای کاهش پیدا کرد.
واژه های کلیدی: جلبک های دیاتومه، جلبک های سبز، حذف جلبک، ازون، ازوناسیون، راکتور پیوسته.
مقدمه
در منابع آبی و فاضلاب ها،معمولاً به دلیل وجود مواد غذایی، نور خورشید و دمای مناسب، برخی میکروارگانیسمهای بیماری زا از جمله جلبک ها رشد میکنند. همچنین تخلیه ی مواد شامل نیتروژن و فسفات در محیط زیست منجر به شکوفایی جلبک ها در آبها منجر میشود. شکوفایی جلبکها، که با رشد بیرویهی جلبک ها ایجاد میگردد به طور جدی در بسیاری از کشورها رشد فزاینده ای داشته و منجر به ایجاد مشکلات زیست محیطی زیادی گردیده است .[1] در نتیجه حذف جنس های مختلف جلبک از فاضلاب ها و آب های جاری از اهمیت بالایی برخوردار است .[2] به دلیل اندازهی کوچک جلبک و وزن مخصوص کم آن، حذف جلبک در فرآیندهای متداول تصفیهی آب مشکل می باشد [3]اخیراً. روش های متعددی برای حذف جلبک ها توسعه یافته است .[4]
حذف جلبکها و سموم حاصل از آنها به روشهای شیمیایی، مکانیکی، بیولوژیکی [5 ,4]، جذب برروی کربن فعال [7 ,6]، تابش فرابنفش [8] - UV - ، فتوفنتون [9] و فرآیند اولتراسونیک [3] بررسی شدهاند. روش بیولوژیکی یک روش مقرون به صرفه برای حذف جلبکهامی باشد، ولی جهت تخریب سموم حاصل از جلبکها موثر نیست. در روش کلریناسیون علاوه بر وجود مشکلات محصولات جانبی، کلر با ایجاد فشار فیزیولوژیکی و تخریب غشای جلبک باعث رها شدن مواد آلی درون سلولی یا برون سلولی میگردد که در نتیجه ی آن طعم، بو و مواد سمی ایجاد میشوند.,10 ,4] .[11 همچنین روشهای شیمیایی بر پایهی استفاده از ترکیبات کلر اغلب به دلیل تولید ترکیبات سمی کلردار مناسب نمیباشند,12] .[13
از میان روشهای تصفیهی متنوع که برای حذف جنس های مختلف جلبکی به کار می روند، فرآیند ازوناسیون با دارا بودن مزایایی از قبیل قدرت اکسیدکنندگی بالای ازون - E0 = 2.07 eV - ،عدم تولید تری هالومتان، از بین بردن طعم و بو و توانایی ضدعفونی کردن روشی مطلوب به شمار می رود .[14] ازون قابلیت از بین بردن میکروارگانیسم های مختلف شامل انواع باکتریها، قارچها، ویروسها، مخمرها وجلبکها را دارا میباشد. هانت و همکارانش گزارش کرده اند [15] تأثیر ازون بر روی دیوارهی میکروارگانیسم ها، 50% بیشتر از کلر بوده و از نظر زمانی نیز 3011 برابر سریعتر از کلر عمل میکند. در فرآیند ازوناسیون ترکیبات حاصل از تخریب غشای جلبکها تخریب شده و از بین میروند.در کار پژوهشی حاضر، با استفاده از راکتور پیوسته استوانهای با جریان برگشتی به حجم کل 2 لیتر، حذف جنس های مختلف جلبک موجود در ورودی و خروجی تصفیه خانه آب شهری واحد اهر طی فرآیند ازوناسیون مورد مطالعه قرار گرفته است.
بخش تجربی
جهت تکثیر انواع جنس های جلبک موجود در نمونه آبی برداشته شده از تصفیه خانه، محیط کشت - محلول غذایی - BG11 مورد استفاده قرار گرفته است .[16] کلیه کارهای عملی این پروژه در راکتور پیوسته استوانهای به حجم 2 لیتر با جریان برگشتی انجام گرفته است. شکل - 1 - طرح کلی سیستم مورد استفاده در فرآیند ازوناسیون را نشان می دهد. محلول جلبک بطور مداوم بوسیله همزن پره دار هم زده شده و گاز اکسیژن بوسیله ژنراتور اکسیژن تولید شده و به ژنراتور تولیدکنندهازون تزریق گردید. حبابهای گاز ازون تولیدی از طریق دیفیوزر به محلول آلاینده وارد شدند. با استفاده از شیر خروجی که در راکتور ازوناسیون تعبیه شده است نمونه برداری در فواصل زمانی معین به عمل آمد.
شمارشجلبک ها قبل و بعد از فرآیند ازوناسیون بوسیله سل سجویک رفتر - Graticules, S52, England - انجام پذیرفت.نهایتاً راندمان تخریب جلبک ها محاسبه شد.فرآیند ازوناسیون به دو طریق مستقیم - حملهی مولکول ازون - و غیرمستقیم - تخریب ازون و تولید رادیکال - موجب تخریب جلبک ها میگردد. به دلیل بالا بودن پتانسیل اکسایشی رادیکال های هیدروکسیل نسبت به ازون مولکولی، اکسایش غیرمستقیم نسبت به اکسایش مستقیم سریعتر صورت میگیرد 17]، .[18 هر دو مسیر مستقیم و غیرمستقیم تابع pH محلول واکنشی می باشند. تخریب آلاینده در pH های پایین، بدلیل پایداری ازون در شرایط اسیدی، از مسیر مستقیم پیش میرود.
آزمایشهای کار پژوهش حاضر در pH - pH = 9 طبیعی محلول جلبکها - اجرا شده است. در چنین pH قلیایی تجزیه و تخریب ازون و تبدیل آن به رادیکال های هیدروکسیل افزایش می یابد و تخریب جلبکها به صورت عمده مطابق واکنشهای - 1 - تا - 8 - از مسیر غیرمستقیم انجام می شود17]، 19، .[20جهت بررسی مورفولوژی جلبک ها قبل و بعد از انجام فرآیند حذف، عکس های میکروسکوپی آنها توسط میکروسکوپ Nikon E-1000 در زمان های مختلف تهیه شد - شکل . - - a-d - 3 قبل از فرآیند ازوناسیون دیواره سلولی جلبک ها سالم می باشد. در حالی که بعد از فرآیند حذف دیواره سلولی جلبک ها تخریب میگردد و در نهایت به صورت آمورف ظاهر می شود.
