بررسی حذف فسفر و تولید ریزجلبک اسپیرولینا با استفاده از فاضلاب در فتوبیوراکتور

نویسندگان

گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران

چکیده
سیستم‌های متداول تصفیه فاضلاب قادر به حذف موثر فسفر نیستند. ورود فسفر به منابع آبی موجب ایجاد یوتریفیکاسیون می‌شود. یکی از روش‌های حذف فسفر استفاده از ریزجلبک‌ها است. با این روش علاوه بر کمک به تصفیه پیشرفته فاضلاب می‌توان زیست‌توده که کاربردهای فراوانی دارد، تولید نمود. هدف مطالعه حاضر تعیین و مقایسه میزان حذف فسفر و تولید ریزجلبک اسپیرولینا درفتوبیوراکتور با استفاده از دو نوع فاضلاب تصفیه‌شده بود. آزمایش‌ها با ساخت فتوبیوراکتور و تزریق هوا به‌وسیله دیفیوزر حباب ریز در راکتورهای حاوی فاضلاب انجام شد. منبع نور در این آزمایش لامپ‌های فلورسنت سفید بودند و به‌صورت تابش متناوب طراحی شد. از پساب تصفیه‌خانه فاضلاب شهری و فاضلاب تصفیه‌شده سرویس بهداشتی به‌عنوان محیط کشت در فتوبیوراکتور استفاده شد. غلظت فسفر در فاضلاب تصفیه‌شده به روش اسپکتروفتومتری در طول موج ۶۹۰نانومتر اندازه‌گیری شد. میزان حذف فسفر و تولید زیست‌توده در محیط کشت‌های حاوی فاضلاب با غلظت‌های مختلف فسفر اندازه‌گیری شد. غلظت اولیه فسفر در فاضلاب تصفیه‌شده شهری و در فاضلاب سرویس بهداشتی به‌ترتیب ۱/۹۶ و ۰/۴میلیگرم در لیتر بود. در کشت با فاضلاب شهری در مدت ۸ روز ۷۱/۹% فسفر حذف شد و ۰/۱۸گرم در لیتر زیست‌توده تولید شد. در آزمایش با فاضلاب تصفیه‌شده سرویس بهداشتی در مدت ۸ روز ۳۷% فسفر حذف شد و غلظت زیست‌توده به ۰/۰۲۵گرم در لیتر افزایش یافت. با کاهش غلظت فسفر در فاضلاب، میزان تولید زیست‌توده و درصد حذف فسفر کاهش یافت. می‌توان نتیجه گرفت که ریزجلبک اسپیرولینا قادر به حذف فسفر از فاضلاب تصفیه‌شده و تولید زیست‌توده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Kim J, Lingaraju BP, Rheaume R, Lee YJ, Siddiqui KF. Removal of ammonia from wastewater effluent by Chlorella Vulgaris. Tsinghua Sci Technol. 2010;15(4):391-6. [Link] [DOI:10.1016/S1007-0214(10)70078-X]
Razzak SA, Hossain MM, Lucky RA, Bassi AS, de Lasa H. Integrated carbon dioxide capture, wastewater treatment and biofuel production by microalgae culturing- a review. Renew Sustain Energy Rev. 2013;27:622-53. [Link] [DOI:10.1016/j.rser.2013.05.063]
John EH, Flynn KJ. Modelling phosphate transport and assimilation in microalgae; how much complexity is warranted? Ecol Model. 2000;125(2-3):145-57. [Link] [DOI:10.1016/S0304-3800(99)00178-7]
Nedjah N, Laskri N. Phosphorus removal from urban wastewater via chemical and combined treatment against eutrophication of receiving environments. Int J Serv Sci Technol. 2015;8(7):303-12. [Link] [DOI:10.14257/ijunesst.2015.8.7.31]
Ministry of energy, Office of engineering and technical standards for water. Environmental criteria of reuse of reclaimed water and wastewater. 1st Edition. Tehran: Management and Planning Organization; 2015. [Persian] [Link]
Kendrick M. Algal bioreactors for nutrient removal and biomass production during the tertiary treatment of domestic sewage [Dissertation]. Loughborough: Loughborough University; 2011. [Link]
Boonchai R, Seo GT, Park DR, Seong CY. Microalgae photobioreactor for nitrogen and phosphorus removal from wastewater of sewage treatment plant. Int J Biosci Biochem Bioinform. 2012;2(6):407-10. [Link] [DOI:10.7763/IJBBB.2012.V2.143]
Larsdotter K. Microalgae for phosphorus removal from wastewater in a Nordic climate [Dissertation]. The Stockholm, Sweden; School of Biotechnology, Royal Institute of Technology; 2006. [Link]
Rothermel MC. Couplig the wastewater treatment process with Algal photobioreactor for nutrient removal and renewable resource production [Dissertation]. Pittsburgh, Pennsylvania: University of Pittsburgh; 2009. [Link]
Abdel-Raouf N, Al-Homaidan AA, Ibraheem IBM. Microalgae and wastewater treatment. Saudi J Biol Sci. 2012;19(3):257-75. [Link] [DOI:10.1016/j.sjbs.2012.04.005]
Strom PF. Technologies to remove phosphorus from wastewater [Dissertation]. New Brunswick, New Jersey: Rutgers University; 2006. [Link]
Sturm BSM, Lamer SL. An energy evaluation of coupling nutrient removal from wastewater with Algal biomass production. Appl Energy. 2011;88(10):3499-506. [Link] [DOI:10.1016/j.apenergy.2010.12.056]
Iancu P, Pleşu V, Velea S. Flue gas CO2 capture by microalgae in photobioreactor: a sustainable technology. 15th Conference on Process Integration, Modelling and Optimization for Energy Saving and Pollution Reduction. Prague; 2012. [Link]
Mobin S, Alam F. Biofuel production from algae utilizing wastewater. 19th Australasian Fluid Mechanics Conference. Melbourne, Australia; 2014. [Link]
Krustok I, Odlare M, Truu J, Nehrenheim E. Inhibition of nitrification in municipal wastewater treating photobioreactors: effect on algal growth and nutrient uptake. Bioresour Technol. 2016;202:238-43. [Link] [DOI:10.1016/j.biortech.2015.12.020]
Larsson M, linndblom J. Algal flue gas sequestration and wastewater treatment: an industrial experiment [Dissertation]. Stockholm, Sweden: KTH Industrial Engineering and Management Machine Design; 2011. [Link]
Tam NFY, Wong YS. Wastewater nutrient removal by Chlorella pyrenoidosa and Scenedesmus sp. Environ Pollut. 1989;58(1):19-34. [Link] [DOI:10.1016/0269-7491(89)90234-0]
Rathod H. Algae based wastewater treatment. A Seminar Report of Master of Technology in Civil Engineering. Roorkee, Uttarakhand, India; 2014. [Link]
Jacob-Lopes E, Gimenes Scoparo C, Queiroz MI, Telma Teixeira Franco. Biotransformations of carbon dioxide in photobioreactors. Energy Conver Manag. 2010;51(5):894-900. [Link] [DOI:10.1016/j.enconman.2009.11.027]
Martinez AR, Garcia NM, Romero I, Seco A, Ferrer J. Microalgae cultivation in wastewater: nutrient removal from anaerobic membrane bioreactor effluent. Bioresour Technol. 2012;126:247-53. [Link] [DOI:10.1016/j.biortech.2012.09.022]
Anjos M, Fernandes BD, Vicente AA, Teixeira JA, Dragone G. Optimization of CO2 bio-mitigation by Chlorella vulgaris. Bioresour Technol. 2013;139:149-54. [Link] [DOI:10.1016/j.biortech.2013.04.032]
Soletto D, Binaghi L. Effects of carbon dioxide feeding rate and light intensity on the fed-batch pulse-feeding cultivation of Spirulina platensis in helical photobioreactor. Biochem Eng J. 2008;39(2):369-75. [Link] [DOI:10.1016/j.bej.2007.10.007]
Christenson L, Sims R. Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels, and bioproducts. Biotechnol Adv. 2011;29(6):686-702. [Link] [DOI:10.1016/j.biotechadv.2011.05.015]
American Public Health Association. Standard methods for the examination of water and wastewater. Eaton AD, Clesceri LS, Franson MAH, Rice EW, Greenberg AE, editors. Washington, DC: American Public Health Association; 2005. [Link]
Boonchai R, Seo GT, Park DR, Seong CY. Microalgae photobioreactor for nitrogen and phosphorus removal from wastewater of sewage treatment plant. Int J Biosci Biochem Bioinformat. 2012;2(6):407-10. [Link] [DOI:10.7763/IJBBB.2012.V2.143]
Markou G, Chatzipavlidis I, Georgakakis D. Effects of phosphorus concentration and light intensity on the biomass composition of Arthrospira (Spirulina) platensis. World J Microbiol Biotechnol. 2012;28(8):2661-70. [Link] [DOI:10.1007/s11274-012-1076-4]
Lodi A, Binaghi L, Solisio C, Converti A, Del Borghi M. Nitrate and phosphate removal by Spirulina platensi. J Ind Microbiol Biotechnol. 2003;30(1):656-60. [Link] [DOI:10.1007/s10295-003-0094-5]
Phang S, Miah MS, Yeoh BG, Hashim MA. Spirulina cultivation in digested sago starch factory wastewater. J App Phycol. 2000;12(3-5):395-400. [Link] [DOI:10.1023/A:1008157731731]
Cañizares RO, Domínguez AR. Growth of Spirulina maximaon swine waste. Bioresour Technol. 1993;45(1):73-5. [Link] [DOI:10.1016/0960-8524(93)90148-5]
Markou G. Alteration of the biomass composition of Arthrospira (Spirulina) platensis under various amounts of limited phosphorus. Bioresour Technol. 2012;116:533-5. [Link] [DOI:10.1016/j.biortech.2012.04.022]
Ahmad poor N, sayyadi M, Kapporchali M, Rezaee M. Removal of phosphate by microalgae from municipal wastewater effluents: Lab experiment. JMBS. 2015;6(2):40-50. [Link]
Dianati Tilaki R, Jafarsalehi M, Movahedi A, Biofixation of Carbon Dioxide from Kerosene Combustion and Biomass Production by Spirulina. J Mazandaran Univ Med Sci. 2019;29(172):67-79. [Link]
Teymouri S, Habibi A, Pajoum Shariati F, Nematzadeh GhA, Delavari Amrei H. Nitrate and Phosphate Removal from Treated Dairy Wastewater using Microalgae Chlorella salina. Modares J Biotechnol. 2019;10(2):183-6. [Persian] [Link]