حذف نیترات و فسفات از پساب فاضلاب با استفاده از بیورآکتور آکنده با تراشه چوب، ماسه ساحلی و صدف دریایی

ملت خواه, محمد; صادقی لاری, عدنان; علی پور, ولی

doi:10.22034/ewe.2023.404665.1874

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

² استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

³ دانشیار، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی هرمزگان، بندرعباس، ایران

https://doi.org/10.22034/ewe.2023.404665.1874

چکیده

نیترات و ارتوفسفات حاصل از پساب فاضلاب نقش قابل‌توجهی در بار مواد مغذی منابع پذیرنده ایفا مینماید. ازاین‌رو تخلیه ترکیبات نیتروژن و فسفر به منابع آبی باعث آلودگی آب میشود. پژوهش حاضر باهدف بررسی کارائی مواد فیلتری طبیعی در حذف نیترات و ارتوفسفات از پساب خروجی یک سامانه تصفیه فاضلاب انجام شد. بدین منظور چهار بیورآکتور با ترکیب مواد فیلتری متفاوت شامل تراشه چوب (W)، تراشه چوب و ماسه ساحلی (WS)، تراشه چوب و صدف دریایی (WSS) و تراشه چوب، ماسه ساحلی و صدف دریایی (WSSS) ساخته شد. کارائی آنها در حذف نیترات و ارتوفسفات در سه زمان نگهداشت هیدرولیکی ۱۲، 18 و hr24 مورد سنجش قرار گرفت. نتایج نشان داد بالاترین کارایی حذف نیترات و ارتوفسفات به ترتیب به میزان ۱۹/92، 57/96% مربوط به تیمار WSSS است. همچنین در تمامی بیورآکتورها، زمان نگهداشت hr18 بهترین عملکرد در حذف نیترات و ارتوفسفات باز خود نشان داد. یافتههای این پژوهش حاکی از کارائی بسیار مناسب تراشه چوب در ترکیب با مواد اصلاحی در حذف نیترات و ارتوفسفات بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

آلودگی آب

عنوان مقاله [English]

Removal of Nitrate and Phosphate from Wastewater Effluent using Packed-Bed Bioreactor Filled with WoodChips, Coastal Sands, and Crushed Seashells

نویسندگان [English]

Mohammad Mellatkhah ¹
Adnan SadeghiLari ²
Vali Alipoor ³

¹ M.Sc. Alumnus, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran

² Assisst. Professor, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran

³ Assoc. Professor, Department of Environmental Health Engineering, Hormozgan University of Medical Sciences, Bandar Abbas, Iran

چکیده [English]

Nitrate and orthophosphate in wastewater effluent have a considerable impact on the nutrient load of water bodies. Therefore, the discharging of nitrogenous and phosphorus compounds into water resources induces water pollution. The present study aimed to investigate the performance of natural materials in removing nitrate and orthophosphate from the effluent of a wastewater treatment plants. For this purpose, four laboratory-scale bioreactors with different combinations of filter materials, including woodchips (W), woodchips-beach sand (WS), woodchips-seashells (WSS), and woodchips-beach sand-seashells (WSSS) were applied to assess the performance of nitrate and orthophosphate removal in three hydraulic retention times of 12, 18 and 24 hr. The results showed that the highest removal performance of nitrate and orthophosphate belongs to the WSSS treatment by 92.19 and 96.57%, respectively. In addition, the retention time of 18 hr had the best performance in removing nitrate and orthophosphate in all bioreactors. The research findings revealed that the woodchips in combination with modifier materials have a excellent performance to remove nitrate and orthophosphate.

کلیدواژه‌ها [English]

Natural Materials
Nitrogen
Phosphorus
Retention Time

مراجع

Buelna, G., & Bélanger, G. (1990). Biofiltration a base de tourbe pour le traitement des eaux usées des petites municipalités. J. Sci. Tech. Eau, 23(3), 259–264.

Chun, J. A., Cooke, R. A., Eheart, J. W., & Cho, J. (2010). Estimation of flow and transport parameters for woodchip-based bioreactors: II. field-scale bioreactor. J. Biosyst. Eng., 105(1), 95–102. DOI: 10.2166/wst.2011.425

Garzón-Zúñiga, M. A., & Buelna, G. (2011). Treatment of wastewater from a school in a decentralized filtration system by percolation over organic packing media. J. Water Sc. Technol., 64(5), 1169–1177. DOI: 10.2166/wst.2011.425

Garzón-Zúñiga, M., Lessard, P., Aubry, G., & Buelna, G. (2005). Nitrogen elimination mechanisms in an organic media aerated biofilter treating pig manure. J. Environ. Technol., 26(4), 361–372. DOI: 10.1080/09593332608618552

Gerardi, M. H. (2003). Nitrification and denitrification in the activated sludge process. John Wiley & Sons.

Goodwin, G. E., Bhattarai, R., & Cooke, R. (2015). Synergism in nitrate and orthophosphate removal in subsurface bioreactors. J. Ecol. Eng., 84, 559–568. DOI:10.1016/j.ecoleng.2015.09.051

Hassani, A. H., Javid, A. H., Torabian, A., Hosseinian, S. M., & Hayatbakhsh, A. (2009). Performance of areation systems (activated sludge) with fixed bed for the treatment of wastewater with high organic load. J. Environ. Sci. Technol., 11(4), 1–10. [In Persian].

Hiscock, K. M., Lloyd, J. W., & Lerner, D. N. (1991). Review of natural and artificial denitrification of groundwater. W. Res., 25(9), 1099–1111. DOI: 10.1016/0043-1354(91)90203-3

Hoover, N. L., Bhandari, A., Soupir, M. L., & Moorman, T. B. (2016). Woodchip denitrification bioreactors: Impact of temperature and hydraulic retention time on nitrate removal. J. Environ. Qual., 45(3), 803–812. DOI: 10.2134/jeq2015.03.0161

Hua, G., Salo, M. W., Schmit, C. G., & Hay, C. H. (2016). Nitrate and phosphate removal from agricultural subsurface drainage using laboratory woodchip bioreactors and recycled steel byproduct filters. Water Res., 102, 180–189. DOI: 10.1016/j.watres.2016.06.022

Kaetzl, K., Lübken, M., Gehring, T., & Wichern, M. (2018). Efficient low-cost anaerobic treatment of wastewater using biochar and woodchip filters. J. Water, 10(7). DOI: 10.3390/w10070818

Lepine, C., Christianson, L., Sharrer, K., & Summerfelt, S. (2016). Optimizing hydraulic retention times in denitrifying woodchip bioreactors treating recirculating aquaculture system wastewater. J. Environ. Qual., 45(3), 813–821.DOI: 10.2134/jeq2015.05.0242

Li, S., Cooke, R. A., Huang, X., Christianson, L., & Bhattarai, R. (2018). Evaluation of fly ash pellets for phosphorus removal in a laboratory scale denitrifying bioreactor. J. Environ. Manage., 207, 269–275.DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.11.040

Li, S., Cooke, R. A., Wang, L., Ma, F., & Bhattarai, R. (2017). Characterization of fly ash ceramic pellet for phosphorus removal. J. Environ. Manage., 189, 67–74.DOI: 10.1016/j.jenvman.2016.12.042

Liu, Y., Sun, C., Xu, J., & Li, Y. (2009). The use of raw and acid-pretreated bivalve mollusk shells to remove metals from aqueous solutions. J. Hazard. Mater., 168(1), 156–162. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.02.009

Özacar, M., & Şengil, İ. A. (2003). Enhancing phosphate removal from wastewater by using polyelectrolytes and clay injection. J. Hazard. Mater., 100(1), 131–146. DOI: 10.1016/S0304-3894(03)00070-0

Paserh, F., Borghei, S. M., hosseini, seyyed nezameddin, & Javid, A. (2017). Effective removal of phosphorus from sewage using a modified biological method. J. Environ. Sci. Technol., 19(4), 1–13. DOI: 10.22034/JEST.2017.11621 [In Persian].

Sedlak, R. (1991). Phosphorus and Nitrogen Removal from Municipal Wastewater: Principles and Practice, Second Edition (1st ed.). Routledge. https://doi.org/10.1201/9780203743546.

Salardini, A. A. (1984). Soil fertility. University of Tehran Press (UTP), 434 pp. [In Persian].

Schipper, L. A., Cameron, S. C., & Warneke, S. (2010). Nitrate removal from three different effluents using large-scale denitrification beds. J. Ecol. Eng., 36(11), 1552–1557. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2010.02.007

Sosa-Hernández, D. B., Vigueras-Cortés, J. M., & Garzón-Zúñiga, M. A. (2016). Mesquite wood chips (Prosopis) as filter media in a biofilter system for municipal wastewater treatment. J. Water Sci. Technol., 73(6), 1454–1462. DOI: 10.2166/wst.2015.595

Tejedor, J., Cóndor, V., Almeida-Naranjo, C. E., Guerrero, V. H., & Villamar, C. A. (2020). Performance of wood chips/peanut shells biofilters used to remove organic matter from domestic wastewater. J. Sci. Total Environ., 738, 139589. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139589

Von Ahnen, M., Pedersen, P. B., Dalsgaard. (2018). Nitrate removal from aquaculture effluents using woodchip bioreactors improved by adding sulfur granules and crushed seashells. J. Water Sci. Technol., 77(9), 2301–2310. DOI: 10.2166/wst.2018.148

Xiong, J., Qin, Y., Islam, E., Yue, M., & Wang, W. J D. (2011). Phosphate removal from solution using powdered freshwater mussel shells, 276(1–3), 317–321. DOI: 10.1016/j.desal.2011.03.066

محیط زیست و مهندسی آب

حذف نیترات و فسفات از پساب فاضلاب با استفاده از بیورآکتور آکنده با تراشه چوب، ماسه ساحلی و صدف دریایی

مراجع

مراجع

دوره 10، شماره 2
تیر 1403
صفحه 181-195

حذف نیترات و فسفات از پساب فاضلاب با استفاده از بیورآکتور آکنده با تراشه چوب، ماسه ساحلی و صدف دریایی

مراجع

مراجع

دوره 10، شماره 2تیر 1403صفحه 181-195

دوره 10، شماره 2
تیر 1403
صفحه 181-195