سنتز بیوچار از لجن فاضلاب شهری و کارایی آن در حذف فسفات و نیترات از پساب مزارع پرورش میگو

بیوچار ماده ای جامد و غنی از کربن پایدار است که حاصل سوزاندن مواد آلی طی فرایند گرماکافت می باشد. هدف از انجام این تحقیق تولید بیوچار از لجن تصفیه خانه و تعیین کارایی آن در حذف مواد مغذی (نیترات، فسفات و آمونیوم) از پساب مزارع میگو بود. به منظور سنتز بیوچار، در پنج نوبت نمونه هایی از لجن تصفیه خانه بندرعباس در بهار ۱۴۰۲ تهیه شد و سپس در هوا خشک شدند و  نمونه ها در بوته های آلومینا فشرده و در کوره الکتریکی در دماهای ۳۰۰، ۴۰۰، ۵۰۰، ۶۰۰ و ۷۰۰ درجه سانتیگراد قرار داده شدند. پس از سنتز بیوچار خصوصیات فیزیکیوشیمیایی بیوچارهای سنتز شده تعیین شد. بررسی های ریخت شناسی نشان داد که بیوچارهای تولیدشده دارای ساختار متخلخل و سطح ویژه بالاتری نسبت به لجن فاضلاب اولیه هستند. نتایج آنالیز عنصری نیز نشان داد که با افزایش دمای پیرولیز، درصد عناصر کربن، نیتروژن و گوگرد در بیوچار افزایش یافته، در حالی که درصد اکسیژن کاهش می یابد. به منظور ارزیابی عملکرد بیوچار در حذف مواد مغذی شامل نیترات، فسفات و آمونیوم، نمونه های سنتز شده با پساب مزارع پرورش میگو مورد تیمار و آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که BC۷۰۰ (Biochar ۷۰۰) بیشترین کارایی بر حذف فسفات (۹۱.۷%) دارد. مناسبترین دوز و زمان تماس بیوچار ۷۰۰ با پساب مزارع میگو به ترتیب ۵/۲ گرم و ۲ ساعت بود که حدود ۹۵ درصد فسفات را از پساب مزارع میگو حذف نمود. کارایی BC۷۰۰ نسبت به سایر بیوچارها در حذف نیترات (حدود ۵۲%) بالاتر بود. بیشترین درصد حذف نیترات با ۳ گرم BC۷۰۰ با ۱۸۰ دقیقه (دوساعت) زمان تماس مشاهده گردید. مقدار بهینه بیوچار اصلاح شده با آهن (۲ گرم) و مناسبترین مدت تماس (۲ ساعت)، کارایی حذف نیترات را تا ۹۸ درصد افزایش داد. با توجه به نتایج، بهترین بیوچار جهت حذف فسفات و نیترات به ترتیب BC۷۰۰ و Fe-BC بود. همچنین استفاده از بیوچار درپساب مزارع می تواند موجب کاهش ورود مواد آلی  به اکوسیستم ساحلی شود.

کلیدواژه ها:

biochar ، municipal sewage sludge ، phosphate ، Nitrate. ، بیوچار ، لجن فاضلاب شهری ، نیترات ، فسفات.