شماره ركورد
30503
پديد آورنده
سروش دياني
عنوان
تجزيه زيستي رنگزا آزو قرمز كنگو در بيورآكتور مرحله¬اي بيهوازي بستر ثابت - هوازي بستر متحرك با رشد چسبيده
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران- آب و سازههاي هيدروليكي
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/09/27
استاد راهنما
مريم حسني زنوزي
دانشكده
عمران
چكيده
مقادير عظيمي از فاضلاب هاي حاوي رنگزاهاي آزو به دليل تقاضاي بسيار زياد در صنايع مختلف مانند صنايع چاپ، نساجي، دارويي و صنايع غذايي در سطح جهاني توليد ميشوند. مقدار زيادي از اين رنگ زاها در فرآيندهاي رنگرزي اتلاف شده و سپس همراه با فاضلاب دفع ميشوند. فاضلاب تصفيه نشده حاوي رنگزاهاي آزو و رنگدانهها، براي محيط¬زيست و حيات آبزيان اثرات زيانباري در پي دارد.
در اين راستا، چندين روش فيزيكي - شيميايي مانند جذب، ازناسيون، انعقاد - لخته سازي و اكسيداسيون فنتون و غيره براي حذف رنگ زاها استفاده شده است. بااينحال، حجم بالاي توليد لجن، تشكيل محصولات جانبي سمي و هزينه¬هاي بالاي بهره برداري از نقاط ضعف روشهاي فيزيكي - شيميايي است.
تجزيه بيولوژيكي رنگ زاها به عنوان يك گزينه مقرونبهصرفه و بي خطر براي محيط زيست است كه آلاينده ها را تا حد زيادي تجزيه و آن ها را به محصولات ساده تري تبديل مي كند. بااينحال استفاده از فرآيندهاي لجن فعال در بيورآكتورهاي مرسوم، علاوه بر زمان بر بودن، منجر به توليد محصولات جانبي سمي مي¬گردد.
در اين پژوهش، با تمركز بر استفاده از مدياي اسفنج پلي¬اورتان با پوشش هيدروژل كامپوزيت پليوينيل الكل، سديم آلژينات و كربن فعال براي ناحيه بي¬هوازي در بيورآكتور مرحله اي بي هوازي بستر ثابت - هوازي بستر متحرك براي تجزيه بيولوژيكي رنگزا آزو قرمز كنگو استفاده شد. باكتري غالب Lysinibacillus capsici PB300(T) پس از مراحل جداسازي از خاك آلوده به رنگزا و تلقيح در محيط كشت مايع، براي فرآيندهاي استخراج DNA، PCR و توالي¬يابي انتخاب شد. در بيورآكتور طراحي شده، از دسته ميكروبي جداسازي شده از خاك آلوده به رنگزا استفاده شد و اثرات پارامترهاي مختلف بر سيستم ارزيابي گرديد.
در مطالعات ناپيوسته جريان براي حذف رنگزا در شرايطي كه فاضلاب ورودي داراي غلظت COD اوليه 940 ميلي گرم بر ليتر شامل 40 ميليگرم بر ليتر COD رنگزا و 900 ميليگرم بر ليتر COD گلوكز است، زمان ماند 24 ساعت، غلظت رنگزا 50 ميلي-گرم بر ليتر، ميزان پرشدگي 60 درصد و يك بار در روز بازچرخاني فاضلاب به عنوان پارامترهاي بهينه ارزيابي شدند. درصد حذف رنگزا و COD در شرايط بهينه سيستم به ترتيب برابر با 97 و 63 است. همچنين سينتيك¬هاي درجه اول و درجه دوم براي مدل-سازي حذف رنگزا و COD براي شرايط بهينه انجام گرفت. سينتيك درجه دوم همبستگي بيشتري نسبت به نتايج به دست آمده ارائه كرد كه ضرايب سينتيك n، m و K براي حذف رنگزا به ترتيب برابر 9968/0، 9029/0 و 2/8 (L2 /gVSS.gDYE.h) و براي حذف COD برابر 2395/1، 5931/9 و 041/0 (L2 /gVSS.gCOD.h) به دست آمد. همچنين، نتايج آناليز FTIR پيش از فرآيند تصفيه و پس از آن، دال بر تجزيه موفقيت¬آميز رنگزا قرمز كنگو در سيستم بيورآكتور طراحي شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/11/29
عنوان به انگليسي
Biodegration of Azo dye in attached growth fixed bed moving bed staged bioreactor
تاريخ بهره برداري
12/17/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سروش دياني نجف ابادي
چكيده به لاتين
Large quantities of wastewater containing azo dyes are produced globally due to high demand in various industries such as printing, textiles, pharmaceuticals, and food. A significant amount of these dyes is wasted through the dyeing process and then discharged along with wastewater. Untreated wastewater containing azo dyes and pigments has detrimental effects on the environment and aquatic life.
In this regard, several physical-chemical methods such as adsorption, ozonation, coagulation-flocculation, and advanced oxidation processes have been used to remove azo dyes. However, the high volume of sludge production, the formation of toxic by-products, and the high costs associated with the operation of physical-chemical methods are their drawbacks.
Biological degradation of dyes is considered a cost-effective and environmentally friendly option that decomposes contaminants to a significant extent and transforms them into simpler products. However, the use of activated sludge processes in conventional bioreactors, in addition to being time-consuming, leads to the production of toxic by-products in biological treatment methods.
In this study, the focus was on using a polyurethane sponge medium with a hydrogel coating composed of polyvinyl alcohol, sodium alginate, and activated carbon for the anaerobic-aerobic staged bioreactor for the biological degradation of Congo red azo dyes. The dominant bacterium Lysinibacillus capsici PB300(T) was selected after isolation from dye-contaminated soil and inoculation in liquid culture medium for DNA extraction, PCR, and sequencing. In the designed bioreactor, the isolated microbial consortium from dye-contaminated soil was used, and the effects of various parameters on the system were evaluated.
In batch studies for dye removal, with an initial COD concentration of 940 mg/L in the influent wastewater, a retention time of 24 hours, a dye concentration of 50 mg/L, a 60% fill fraction, and daily wastewater recirculation were assessed as optimal parameters. The dye and COD removal efficiencies under optimal conditions were 97% and 63%, respectively. Additionally, first-order and second-order kinetics were used to model the removal of dyes and COD under optimal conditions. The second-order kinetics exhibited better correlation with the obtained results, with kinetic coefficients of n, m, and K equal to 0.9968, 0.9029, and 8.2 (L2 /gVSS.gCOD.h) for dye removal and 1.2395, 9.5931, and 0.041 (L2 /gVSS.gCOD.h) for COD removal. Furthermore, the FTIR analysis results before and after the treatment process indicated the successful degradation of Congo red dye in the designed bioreactor system.
كليدواژه هاي فارسي
رنگزا آزو قرمزكنگو , تجزيه زيستي , بيورآكتور مرحله¬اي بستر ثابت - بستر متحرك , هيدروژل
كليدواژه هاي لاتين
Congo red azo dye , Biodegradation , Fixed bed-Moving bed staged bioreactor , Hydrogel
Author
Soroush Dayani
SuperVisor
Maryam Hasani Zonouzi