previous next

جلسه دفاع از پايان ‏نامه خانم فرزانه محمدی دانشجوي دکترای بهداشت محيط

تحت عنوان  « بررسی راندمان حذف آلکیل فنل ها از فاضلاب سنتتیک در فرایند راکتور بیوفیلم با بستر متحرک (MBBR)و مدلسازی آن با مدل ترکیبی ASM1-Biofilm» به راهنمايي آقای دکتر بیژن بینا ومشاوره آقایان  دکترمحمد مهدی ودکتر حمید رضا پورزمانی روز سه شنبه ۱۰/۱۱/۹۶ در سالن میعاد دانشکده برگزار شد. 

چکیده فارسی:

مقدمه: حضور ترکیبات آلکیل­فنلی (APs) در محیط­های آبی به دلیل سمیت و اثرات شبه استروژنیک و قدرت تأثير­گذاري بر روي سيستم غدد درون ريز، یکی از نگرانی­های زیست­محیطی در دهه­های اخیر به شمار می­رود. مهمترین ترکیبات در این گروه ۴-NonylPhenol ‪(4-NP)‬و ۴-t-Octylphenol ‪(4-t-OP)‬می­باشند. امروزه آلکیل­فنل­ها به دلیل کاربرد زیاد بخصوص در شوینده­ها از آلاينده­هاي همیشه حاضر پساب تصفيه خانه­ها محسوب مي­گردند. از­این­رو شناسايي و اندازه گيري دقيق و بررسی روش­هاي حذف آن­ها از محيط، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در ميان فرآيند­هاي رشد چسبيده و معلق، رآکتور بيولوژيکي با بستر متحرک (MBBR) مي­تواند عملکرد مناسبي جهت حذف اين آلاينده­ها داشته باشد. بنابراين هدف از این مطالعه،بررسی راندمان حذف ترکیبات آلکیل­فنلی با استفاده از راکتور بیوفیلم با بستر متحرک در مقیاس آزمایشگاهی و سپس توسعه­ی یک مدل بیوفیلمی که قابلیت پیش­بینی غلظت میکروآلاینده در خروجی راکتور بیولوژیکی را داشته باشد، بود.

مواد و روش ها:راکتور MBBRاز جنس پلي­اتيلن- پلکسي­گلاس به شکل استوانه با الگوی جریان بالا رونده در آزمایشگاه راه­اندازی شد. آکنه مورد استفاده در این مطالعه از نوع Floating Mediaبا فشردگي بالا و دانسیته کمتر از آب بود. هوای مورد نیاز در راکتور جهت اکسیژن رسانی و اختلاط، توسط کمپرسور هوا و سنگ­های هوا که در کف راکتور تعبیه شده­اند تامین شد. پس از رشد بیوفیلم و خوگیری، عملکرد راکتور MBBRجهت حذف ترکیبات آلکیل­فنلی در محدوده غلظت­های ورودی به تصفیه­خانه­های فاضلاب مورد بررسی قرار گرفت. طی آزمایش پارامتر های CODمحلول و مواد معلق در ورودی و خروجی راکتور اندازه­گیری شد. اندازه­گیری آلاینده­ها با تکنيک میکرواستخراج مایع-مایع پراکنده کننده (DLLME) وتوسط GC-MSانجام شد. داده­هاي بدست آمده با توجه به اهداف پروژه از طريق نرم افزار Excelمورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. مدل ASM-Biofilmبا قابلیت پیش­بینی غلظت میکروآلاینده توسعه داده شد و حل معادلات ماتریس مدل، از طریق برنامه نویسی در نرم­افزار MATLABانجام شد.

یافتهها: راندمانحذف بیش از ۸۵%، sCODدر بارگذاری­های آلی مختلف نشان­دهنده عملکرد مناسب فرایند MBBRدر بارگذاری­های بالا می­باشد. در این سیستم به دلیل سن لجن بالا نیتریفیکاسیون با نرخ بالایی انجام شد. در بالاترین زمان ماند سلولی (۳۲ روز) و بالاترین زمان ماند هیدرولیکی ۱۶ ساعت بیشترین نرخ نیتریفیکاسیون به دست آمد و سرعت ویژه حذف آلکیل­فنل­ها افزایش قابل ملاحظه ای داشت. نتایج بیانگر ارتباط مستقیم نیتریفیکاسیون و راندمان حذف این ترکیبات است. با توجه به نتایج مطالعه،در غلظت­های پایین ۴-NP=1µg/lو ۴-t-OP=0.‎5 µg/lدر تمامی SRT­های مورد بررسی، تجزیه بیولوژیکی به عنوان مکانیسم غالب و اصلی در حذف ترکیبات به شمار می­رود. ولی در غلظت­های بالای ۴-NP=50µg/lو ۴-t-OP=5 µg/lتزریق شده به راکتور با کاهش تجزیه­ی بیولوژیکی، نرخ جذب آلاینده به لجن به شدت افزایش یافت به طوری که در SRTمعادل ۲۰ روز و HRTمعادل ۴ ساعت نرخ جذب آلاینده از تجزیه­ی بیولوژیکی آن پیشی گرفت. نتایج سینتیک مونود و تعیین ضرایب سینتیکی به روش تنفس سنجی در غلظت­های مختلف نشان داد که این ترکیبات اثر بازدارندگی بر فعالیت باکتریایی دارند و با افزایش غلظت ۴-NPو ۴-t-OPاز میزان بیومس موجود در راکتور کاسته و بر غلظت CODخروجی افزوده می­شود. خروجی مدل ASM-Biofilm  توسعه داده شده در این مطالعه با نتایج آزمایشگاهی مطابقت داشت و به خوبی توانست میزان جذب میکروآلاینده به لجن و میزان خروج آن از راکتور در فاز مایع را پیش­بینی کند.

نتیجه گیری: با توجه به یافته­های حاصل از این مطالعه می­توان چنین نتیجه گیری کرد که سیستم بیوفیلمی مورد بررسی در این پژوهش، راندمان بالا و مناسبی جهت حذف ترکیبات آلکیل­فنلی به خصوص در صورت انجام نیتریفیکاسیون و با راهبری بهینه در زمان ماند هیدرولیکی ۱۶ ساعت دارد. ترکیبات APsموجود در فاضلاب عمدتا از طریق دو فرآیند تجزیه­ی بیولوژیکی و جذب بر روی جامدات حذف می­شوند. به طور کلی MBBRروش موثری جهت حذف تركيبات مختل کننده غدد درون ريز(EDCs) به خصوص APsمی­باشد. مدل­سازی سیستم­های بیوفیلمی با قابلیت پیش­بینی غلظت میکروآلاینده­ها با توجه به پیچیدگی سیستم­های بیوفیلمی می­تواند در کنترل این ترکیبات در پساب خروجی راهگشا باشد.

کلمات کلیدی:رآکتور بيوفيلم با بستر متحرک، حذف بيولوژيکي، ترکيبات مختل کننده غدد درون ريز، ترکیبات آلکیل­فنلی، مدل­سازی سیستم­های بیوفیلمی