Abstract Original Article
Mohammad Malakootian[1], Behnam Barikbin[2], Mohammadreza Nabavian[3]
Background and Aim: In the present study the influence of the different sulfate concentration on the anaerobic lagoon stabilization was investigated.
Materials and Methods: The present study is an experimental research carried out on anaerobic stabilization pond pilot for 7 months in Birjand wastewater treatment plant. After making sure of a steady state sulfate with different concentrations of 200, 300 and 400 mg/L were injected into the pilot. Then parameters including pH, organic nitrogen, ammonia nitrogen, BOD5, COD and nitrate were measured. All of the experiments were carried out according to the methods presented in the book "Standard Method" for the examination of water and wastewater (2005).
Results: It was found that by increasing sulfate concentration from 200 to 300 mg/L all of parameters except BOD5 (10% reduction) had no significant changes., but by increasing the sulfate concentration from 200 to 400 mg/L the removal efficiency of the parameters such as BOD5, COD, Organic nitrogen, total kjeldahl nitrogen, nitrate and sulfate reduced to 11, 8, 12, 26, 6 and 10 percent, respectively. PH in the first stage was alkaline and then changed to acidic.
Conclusion: Anaerobic stabilization ponds have different capacities for removal of organic compounds at different sulfate concentrations; so that; in sulfate concentration of 200 mg/L, the proper operation was seen and in concentration of 300 mg/L, sulfate-reducing bacteria get dominant and therefore odor is produced.. Alternatively, by increasing the concentration of sulphate to 400 mg/L, ammonia nitrogen increased 2.5 times (150%) in the effluent.
Key Words: Sulfate, Biological Process, Nitrogen Ammonia, Anaerobic Lagoon, Birjand
Journal of Birjand University of Medical Sciences. 2016; 23(2): 110-118.
Received: July 14, 2015 Accepted: November 15, 2015
محمد ملکوتیان[4]، بهنام باریکبین[5]، محمدرضا نبویان[6]
چکیده
زمینه و هدف: در مطالعه حاضر، اثر غلظتهای مختلف سولفات بهعنوان یک آنیون مخرّب بر کارایی لاگون بیهوازی بررسی شد.
روش تحقیق: این مطالعه تجربی بهمدّت 7 ماه بر روی پایلوت برکه تثبیت بیهوازی در محل تصفیهخانه فاضلاب شهر بیرجند انجام شد. پس از اطمینان حاصلکردن از تثبیت شرایط محیطی، سولفات با غلظتهای 200، 300 و 400 میلیگرم در لیتر به پایلوت تزریق شد؛ سپس مشخصههای pH، ازت آلی، ازت آمونیاکی، BOD5 (اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی)، COD (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) و نیترات اندازهگیری شدند. آزمایشها مطابق با روشهای مندرج در کتاب استاندارد متد (چاپ 2005) انجام شد.
یافتهها: نتایج نشان داد که با افزایش غلظت سولفات از 200 به 300 میلیگرم در لیتر، تنها راندمان حذف پارامتر BOD5 معادل 10درصد کاهش یافت و بقیه پارامترها تغییر قابل ملاحظهای نداشت؛ ولی با افزایش غلظت سولفات از 200 به 400 میلیگرم در لیتر، پارامترهای مختلف همچون BOD5، COD، ازت آلی، کل ازت کجلدال، نیترات و سولفات بهترتیب بهمیزان: 11، 8، 12، 26، 6 و 10 درصد کاهش نشان داد. pH ابتدا قلیایی و سپس به خنثی متمایل گردید.
نتیجهگیری: برکههای تثبیت بیهوازی در صورت راهبری مناسب، قابلیّت متفاوتی در حذف ترکیبهای آلی در غلظتهای مختلف سولفات دارند؛ بهطوری که در غلظت 200 میلیگرم در لیتر سولفات عملکرد مناسب و در غلظت 300 میلیگرم در لیتر سولفات، باکتریهای احیاکننده سولفات غالب هستند و در نتیجه باعث تولید بو میگردند. همچنینن با افزایش غلظت سولفات به 400 میلیگرم در لیتر، ازت آمونیاکی افزایش 5/2 برابری (150%) در پساب خروجی مییابد.
واژههای کلیدی: سولفات، فرآیند بیولوژیکی، ازت آمونیاکی، برکه تثبیت بیهوازی، بیرجند
مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. 1395؛ دوره 23 (2): 110-118.
دریافت: 23/04/1394 پذیرش: 24/08/1394
مقدمه
استفاده از پساب تصفیهشده بهعنوان یک منبع آب پایدار، بیش از پیش مورد توجه مدیران صنعت آب کشورها قرار گرفته است. کاربرد این پسابها در کشاورزی و صنعت، مزایای متعددی از قبیل: فراهمنمودن یک منبع آب ارزان و دائم، کاهش هزینههای تصفیه و آزادسازی بخشی از منابع آب با کیفیت خوب برای سایر مصارف دارد (1، 2).
سیستمهای بیولوژیکی بهدلیل مزایای خاصی از جمله سازگاری با محیط زیست، نسبت به روشهای دیگر بیشتر برای تصفیه فاضلاب بهکار گرفته میشود (3). برکههای تثبیت، بهدلیل نیاز محدود به تجهیزات، عملیات بهرهبرداری، نگهداری، طراحی و راهبری ساده، حذف پاتوژن مناسب و پذیرش شوکهای بارآلی و هیدرولیکی، در اکثر نواحی جهان کاربرد دارند (4، 5) و بهطور گسترده در اکثر نواحی شهری و روستایی جهان برای تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرند (6). اولین سیستم برکه تثبیت در شهر سانانتونیو در ایالت تگزاس آمریکا به بهرهبرداری رسید.
بعد از آن کالیفرنیا، داکوتای شمالی و دیگر ایالتهای آمریکا از این روش برای تصفیه فاضلاب استفاده کردند تا جایی که تا سال 1980، تقریباً 7000 برکه تثبیت فاضلاب در آمریکا مورد استفاده قرار گرفت. تعداد زیادی از برکههای تثبیت فاضلاب در جهان از جمله: آمریکا، فرانسه، آلمان، پرتقال، هند، پاکستان، اردن، تایلند ساخته و بهکار گرفته شده است (7). با توجه به مزایای برکه تثبیت، در ایران تعدادی از این واحدها در شهرهایی نظیر: اراک، گیلانغرب، فولاد شهر اصفهان، سبزوار (8) و بیرجند در حال بهرهبرداری است.
معمولاً برکههای تثبیت بهصورت یکسری برکههای بیهوازی، اختیاری و تکمیلی ساخته و مورد استفاده قرار میگیرند. این سیستم، آلایندهها را از طریق تهنشینی و یا تبدیل طی فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی، از جریان فاضلاب حذف مینماید (8-10). تصفیه فاضلاب در برکهها مبتنی بر همزیستی جلبک و باکتری حاصل میشود که یک الگوی اکولوژیکی متفاوت از شرایط رشد این میکروارگانیسمها در محیط است. اکسیداسیون مواد آلی بهوسیله باکتریها صورت میگیرد که این عمل ناشی از اکسیژن محلولی است که جلبکها برای باکتریها فراهم مینمایند (4، 11، 12).
برکههای تثبیت بیهوازی با عمق 3 تا 5 متر و زمان ماند 2 تا 5 روز احداث میگردند و بهمنظور شرایط بیهوازی، میزان بار حجمی آنها به kg BOD/m3.d400-100 میرسد (13). این برکهها در فصل سرد عموماً برای تهنشینی جامدات کاربرد دارد و در فصول گرم با افزایش دمای محیط (بالاتر از 20 درجه سانتیگراد)، قابلیّت کاهش BOD5 تا 70درصد را دارند (14). برکههای تثبیت بیهوازی بهمنظور کاهش بارآلی جریان ورودی بهویژه فاضلابهای حاوی غلظت زیاد مواد آلی، مورد استفاده قرار میگیرند. عملکرد این نوع برکهها مشابه سپتیک تانک و هاضمهای بیهوازی بدون تجهیزات حرارتدهی است (15).
سولفات از جمله آنیونهایی است که به نسبت زیاد میتواند در فرآیند بیولوژیکی نقش عمدهای ایفا نماید. تحت شرایط بیهوازی، سولفات به سولفید تبدیل و بهصورت سولفید فروس حذف میگردد. احیای سولفات مهمترین منبع H2S در فاضلاب است که توسط باکتریهای بیهوازی مطلق، یعنی باکتریهای احیاکننده سولفات، مطابق واکنش ذیل انجام میگیرد: