بخشی از مقاله
چکیده
ورود ترکیبات حاوی نیتروژن به محیط می تواند مشکلاتی نظیر اوتروفیکاسیون برای منابع آب و پتانسیل خطر برای سلامتی انسان به دلیل ایجاد بیماری مت هموگلوبینمیا و سرطان را به همراه داشته باشد. در میان روش های توصیه شده برای حذف نیترات، فرایند بیولوژیکی یک روش موثر می باشد. هدف از انجام این مطالعه، حذف نیترات از آب زیرزمینی با فرایند دنیتریفیکاسیون می باشد. در این مطالعه تجربی، عملکرد باکتری های هتروتروفیک سودوموناس جداسازی شده از تصفیه خانه فاضلاب شهر شیراز در حذف نیترات از آب زیرزمینی با استفاده از شیره انگور به عنوان منبع کربن در مقیاس پایلوت با بستر رشته ای - نخ پلاستیکی - در شرایط - 7 ±0 /1 - pH و دمای محیط 20±1 - درجه سلسیوس - مورد بررسی قرار گرفت و در طی آن دو پایلوت ساخته شد.
در پایان نتایج حاصل از نمونه برداری با استفاده از نرم افزار SPSS. 19 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بر طبق نتایج بدست آمده، راندمان حذف نیترات در زمان های ماند 1، 1/5، 2 و 2/5 ساعت به ترتیب 49، 55، 67 و 67 درصد بود. که بهترین زمان ماند 2 ساعت با راندمان حذف 67 درصد بود. غلظت نیتریت در آب خروجی در کلیه زمان های ماند کمتر از حد استاندارد و در حدود 0/001 بود. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از شیره انگور به عنوان منبع کربن و رشد مناسب باکتری ها - سودوموناس - در بستر رشته ای راندمان حذف نیترات بطور معنی داری افزایش می یابد - . - p <0/05
کلمات کلیدی: دنیتریفیکاسیون- آب زیرزمینی- نیترات و نیتریت- نخ پلاستیکی- شیره انگور
-1 مقدمه
نیتروژن یکی از آلاینده های موجود در فاضلاب است که به اشکال نیتروژن آلی و غیر آلی در فاضلاب وجود دارد. پایدارترین حالت نیتروژن در آب و فاضلاب نیترات است که از شاخص های شیمیایی مهم آب می باشد. افزایش غلظت نیترات در منابع آب شرب یک مشکل مطرح در بسیاری از نواحی دنیا است .[1] نیترات، به عنوان یکی از شاخص های شیمیایی آلودگی آب مطرح است که با استفاده از روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می توان آن را حذف نمود .[2]منشا آلودگی منابع آب شرب به نیترات به طور وسیعی به فعالیت های انسانی بر می گردد به طوری که کودهای کشاورزی، فضولات حیوانی و پساب های خانگی و صنعتی و آلودگی های جوی به ترتیب به عنوان عوامل اصلی فراتر رفتن غلظت نیترات در منابع آبی شرب از حد استاندارد شناخته شده اند.
آلودگی منابع آب زیر زمینی به نیترات نیز ناشی از استفاده بیش از حد از کودهای شیمیایی و تخلیه ی بی رویه فاضلاب های تصفیه شده بر روی زمین است.[3]تکنولوژی که اخیرا برای حذف ترکیبات نیتروژن مدنظر مهندسین قرار گرفته استفاده از روش های بیولوژیک می باشد که در حین ارزان بودن مشکل ایجاد ترکیبات ثانویه در آنها وجود ندارد. اما انچه را که بایستی در این روش مد نظر قرار داد نوع منبع کربنی است که به عنوان گیرنده الکترون در این فرایند عمل می کند. در بیشتر پژوهش های انجام شده از الکل و ترکیبات آن به عنوان منبع کربن استفاده شده است که این ترکیب از نظر شرعی در کشور های مسلمان باعث ایجاد مشکلاتی می شود لذا در این پژوهش تلاش شده است تا با استفاده از منابع کربن جایگزین فاقد مشکل شرعی میزان حذف نیترات و نیتریت در مقیاس پایلوت مورد بررسی قرار گیرد.
امروزه نیترات به عنوان یک آلاینده مقدم در آب شرب شناخته می شود که این امر ناشی از اثرات سوء شناخته شده آن برای سلامت انسان می باشد. از زمان کشف بیماری مت هموگلوبینمیا در نوزادان، تحقیقات انجام شده ارتباط بین افزایش ترکیبات موسوم به N-nitros در سیستم هاضمه انسان را که به ترکیبات سرطان زا در مری و معده معروفند و غلظت نیترات در آب شرب و نیز اثرات سوء آن را بر سلامت جنین، سقط جنین، سیستم اعصاب و برخی سرطان های دیگر به اثبات رسانیده اند .[4]این در حالی است که در بسیاری مناطق به دلیل عدم دسترسی به منابع آبی جایگزین به ناچار غلظت نیترات در آب شرب از میزان استاندارد وضع شده توسط سازمان های مسئول - سازمان بهداشت جهانی، سازمان حفاظت محیط زیست امریکا و سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران حد مجاز نیترات در آب شرب را 10 mg/l NO3--N یا 45 mg/l nitrate تعیین نموده اند - فراتر می رود.
آب به عنوان یک ماده بدون جایگزین در تمام فعالیت های انسان اعم از آشامیدن و یا پخت و پز و فراوری مواد غذایی کاربرد گسترده ای دارد و در نتیجه بخش قابل توجهی از طریق آب و غذا وارد بدن می گردد. هم چنین امروزه جهت نگهداری مواد غذایی بخصوص گوشت در اغلب موارد از ترکیبات نیترات و نیتریت به عنوان ماده نگهدارنده استفاده می شود که با پختن گوشت نیتروزامین تولید می گردد که ترکیبی سرطان زاست.[5]اگرچه آکنه های مختلفی برای حذف زیستی نیتروژن نیتراتی از آب مورد استفاده قرار گرفته است ولی ظاهرا تا کنون از آکنه های رشته ای در این امر استفاده نشده است. هدف از این مطالعه بررسی حذف زیستی نیترات از آب زیرزمینی با استفاده از آکنه های رشته ای در مقیاس پایلوت می باشد.
-2 روش کار
1-2 ساخت پایلوت شماره 1 - شکل - 1
ابتدا به منظور جداسازی باکتری هایی که توان حذف نیترات را داشته باشند و شناسایی آن ها، 90 لیتر از پساب خروجی تصفیه خانه فاضلاب شیراز قبل از واحد کلرزنی به محیط آزمایشگاهی انتقال داده شد. برای بررسی وجود یا عدم وجود باکتری مورد نظر - سودوموناس - تست میکروبی بر روی محیط کشت استامید برات - آبگوشت استامید - از نمونه در محیط کشت اختصاصی سودوموناس به عمل آمد و نتایج حاکی از وجود این میکروارگانیسم بود. پس از آن مدیای رشته ای که در این مطالعه نخ پلاستیکی بود جهت رشد و تکثیر باکتری های مورد نظر آماده شده و درون مخزن 90 لیتری قرار داده شد. فاضلاب در مخزن حاوی مدیای رشته ای ریخته شده و جهت رشد و تکثیر باکتری های سودوموناس پایلوت مورد نظر به مدت 60 روز در شرایط مناسب و ثابت نگه داری شد.
همان طور که در شکل بالا مشخص است خروجی مخزن فاضلاب به لوله سوراخ داری در انتهای مخزن مستطیل شکل که حاوی بستر رشته ای است متصل می باشد. فاضلاب از طریق سوراخ ها و منافذ این لوله به فضای بین رشته ها وارد شده و اجازه اتصال باکتری ها به بستر رشته ای و رشد و تکثیر در آن جا داده می شود.پمپی که در بالا قرار گرفته برگشت جریان فاضلاب به مخزن 90 لیتری اولیه را برقرار می کند تا این روند ادامه یافته و تعداد باکتری ها به مقدار مورد نظر افزایش یابد.پس از طی مدت زمان 60 روز برای بررسی وجود یا عدم وجود باکتری مورد نظر - سودوموناس - تست میکروبی در محیط کشت اختصاصی به عمل آمد و نتایج حاکی از وجود این میکروارگانیسم بود.
2-2 ساخت پایلوت شماره2 - شکل - 2
پایلوت شماره 2 نیز از دو مخزن تشکیل شد:
1.مخزن گلوکز - دهنده الکترون - که در این مطالعه شیره انگور بود.
2.بستر رشته ای گرفته شده از پایلوت شماره 1
3.آب زیرزمینی با غلظت 63 0/5 mg/Lit
