ارزیابی کارایی بیوفیلم در ستونهای فیلتراسیون چند جزئی ساده برای حذف آلاینده های آلی و نیتروژنی از منابع آبی

بیوفیلم ها با تشکیل لایه های میکروبی فعال بر روی بسترهای متخلخل قادر به حذف همزمان آلاینده های مختلف از منابع آبی هستند. این پژوهش با هدف بررسی عملکرد بیوفیلم در ستونهای فیلتراسیون ساده و قابل ساخت انجام شد. دو ستون مجزا طراحی گردید. ستون اول با بستر شنی لایه بندی شده و ستون دوم با ترکیب چند جزئی برای افزایش کارایی و تنوع سطح زیستی در ستون، اول بستر شامل ماسه ریز (۶۵)، شن متوسط (۲۵) و سنگریزه درشت (۱۰) بود. ستون دوم با ترکیبی از خاک اره (۲۵٪)، براده آهن (۲۰٪)، ذغال فعال دانه ای (۱۵٪)، پوسته برنج (۱۵٪)، ماسه شسته (۱۵٪) و سنگریزه (۱۰) پر شد. آب خام از یک منبع سطحی با میانگین غلظت COD حدود ۲۳۰ mg/L، آمونیاک ۱۶/۴ mg/L و نیترات mg/L۱۰/۲ برداشت شد. هر ستون به صورت ثقلی و متناوب به مدت ۳۰ روز بهره برداری شد. نتایج نشان داد که ستون اول توانست COD را تا ۷۰%، آمونیاک را تا ۵۶% و نیترات را تا ۶۰% کاهش دهد. در مقابل، ستون دوم با ترکیب چند جزئی توانست COD را تا ۸۶%، آمونیاک را تا ۹۵% و نیترات را تا ۹۴% حذف کند. تحلیل داده ها نشان داد که وجود براده آهن، علاوه بر فراهم کردن سطح رشد برای بیوفیلم، باعث تسریع نیتریفیکاسیون شد و خاک اره و پوسته برنج با ایجاد شرایط میکروآنوکسیک، حذف نیترات را تقویت کرد. این نتایج بیانگر آن است که استفاده از ترکیبات ارزان و در دسترس می تواند عملکرد فیلتراسیون بیولوژیکی را در مقیاس پایلوت به طور چشمگیری ارتقا دهد. نتایج آماری حاصل از آزمونهای t-test، ANOVA و Mann-Whitney U اختلاف معنادار در عملکرد دو ستون را با سطح اطمینان بالا تایید کردند. جریان سینتیکی حذف در ستون دوم شامل فاز ابتدایی، آرام فاز میانی پرشیب و فاز نهایی پایدار بود که نشان از تثبیت بیوفیلم و تعادل عملکرد سیستم است.

کلیدواژه ها:

لایه های میکروبی ، فعال فیلتراسیون ، بیولوژیکی آلاینده ها ، آبی ، بیوفیلم ، فیلتراسیون آهسته