حذف نيترات از آب با استفاده از كنسرسيوم باكتري هاي دنيتريفاير تثبيت شده بر روي كربن فعال در يك راكتور بستر شناور

Nitrate removal from water using denitrifier-bacteria immobilized on activated carbon at fluidized-bed reactor

مقدمه: يون هاي حاوي نيتروژن نظير نيترات در برخي منابع آب در غلظت ‏هاي بالا موجود مي باشد. اين آلاينده باعث ايجاد مشكلات بهداشتي مثل سندرم بچه آبي در نوزادان و احتمال تشكيل تركيبات سرطان زا در آب و ايجاد سرطان دستگاه گوارش مي شود لذا حذف آنها از منابع آب ضرورت دارد. دنيتريفيكاسيون بيولوژيكي يكي از روش هاي موثر در حذف نيترات مي باشد كه در اين راستا مي توان از راكتورهاي بستر شناور استفاده نمود. هدف از اين مطالعه ارزيابي راكتور بستر شناور با بستر كربن فعال در حذف نيترات از آب مي باشد. مواد و روش ها: باكتري هاي دنيتريفاير جداسازي شده از فاضلاب كارخانه شير خرم آباد بر روي كربن فعال گرانولي تثبيت شده و از آن به عنوان بستر در راكتور بستر شناور براي حذف نيترات استفاده شد. وضعيت تثبيت با تهيه تصوير ميكروسكوپ الكتروني مورد بررسي قرار گرفت. حذف غلظت 200-50 ميلي گرم بر ليتر نيترات از آب با زمان ماند 3-1 ساعت مورد ارزيابي قرار گرفت. اين مطالعه تحت شرايط آنوكسيك انجام شد. همچنين اثرات شرايط بهره برداري نظير زمان ماند هيدروليكي، pH، غلظت اوليه نيترات، بار ورودي و نوع منبع كربن نيز مورد بررسي قرار گرفت. بحث و نتيجه گيري: اين مطالعه نشان داد كه كربن فعال گرانولي مي تواند سايت مطلوبي را براي چسبيدن باكتري هاي دنيتريفاير تامين نموده و به عنوان بستر، دنيتريفيكاسيون آب را در راكتور بستر شناور به خوبي انجام دهد. يافته ها: نتايج آزمايشات نشان داد كه بيش از 94 درصد نيترات با زمان ماند 3-2 ساعت (غلظت نيترات ورودي 200-50 ميلي گرم بر ليتر) حذف شده و با اين راندمان تجمع نيتريت و آمونياك وجود نداشت و غلظت نيترات، نيتريت و آمونياك در آب خروجي در غلظت هاي ورودي 100-50 ميلي گرم بر ليتر در حد استاندارد آب آشاميدني بود. تا ميزان بار ورودي kgNO3-N•m-3•day-1 4/2 كيفيت آب آشاميدني براي نيترات موجود در آب تصفيه شده فراهم شد. همچنين حداكثر نرخ دنيتريفيكاسيون (kgNO3-N•m-3•day-145/3) براي ميزان بار ورودي kgNO3-N•m-3•day-1 8/4 ايجاد گرديد.

Background : Nitrogen-containing ions such as nitrate and nitrite occur widely in a variety of water sources. This pollutant causes health problems such as the blue-baby syndrome, and possible formation of carcinogenic compounds in the digestive tract. Thus, removing them from water sources seems necessary. Biological denitrification is a method used in the treatment of nitrate contaminated water. Numerous biological denitrification processes such as fluidized bed reactors (FBR) have been reported. This bench-scale research describes the operation of granular activated carbon (GAC) based fluidized bed reactors (FBR) for nitrate removal from water. Materials and Methods: The GAC was inoculated with a denitrifing culture isolated from Khorramabad milk industry wastewater. In addition, characteristics of GAC were analyzed using scanning electron microscopy (SEM). A mixed bacterial culture was acclimated to the removal of 50-200 mg NO3-N. L–1 at 1-3 h retention time from water. The experiments were carried out under anoxic conditions. The effects of various operating conditions such as hydraulic retention time (HRT), Nitrate loading rate and initial concentrations of nitrate on the denitrification were demonstrated experimentally. Results: The experimental results demonstrated that the over 94% of NO3-N was removed in the 2-3 h retention time, almost no NO2-N accumulated in treated water when the concentration of NO3-N was around 50-100 mg/L in influent. Under the experimental conditions, drinking water quality was achieved at a nitrogen loading lower than 2.4 kgNO3-N•m-3•day-1 with an influent COD/N ratio of 3 if ethanol was used as the carbon source. The denitrification rate increased up to a maximal value of 3.45 kgNO3-N•m-3•day-1 with increasing nitrogen loading rate (4.8 kgNO3-N•m-3•day-1). Conclusion: This study demonstrates that GAC offers favorable attachment sites for bacteria on the surfaces of GAC for Nitrate removal and denitrification of water was carried out in a fluidized bed reactor (FBR) using Activated carbon-immobilized cell beads as support carriers.