مریم حسینی - دانشجوی دکتری، مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند تبریز
علی برادرخوش فطرت - استادیار مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند تبریز
اقبال صحرایی - استادیار مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند تبریز
سیروس ابراهیمی - دانشیار مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

مقدمه و اهمیت موضوع : آمونیوم که به میزان فراوان در بسیاری از فاضلاب های صنعتی و کشاورزی یافت می شود باعث کاهش اکسیژن محلول، یوتریفیکاسیون آبهای سطحی و سرطان شده و بنابراین در سال های اخیر حذف آمونیوم از فاضلاب ها به یکی از موضوعات بسیار مهم تبدیل شده است. یکی از رایج ترین فرآیندها برای حذف نیتروژن از فاضلاب، فرایند نیتریفیکاسیون- دنیتریفیکاسیون است. میکروارگانیسم های نیتریفایر سرعت رشد بسیار پایینی داشته و با رشد نیتریفایرها به صورت لجن گرانولی غلظت بالای توده زیستی در سیستم و در نتیجه حذف بار بالای نیتروژنی توسط لجن امکان پذیر می شود. گرانول های هوازی در طی ده سال اخیر برای تصفیه فاضلاب توسعه یافته و تشکیل و به کارگیری گرانول های نیتریفایر به طور گسترده ای توسط پژوهشگران درراکتورهای با بچ های متوالی مورد بررسی قرار گرفته است. در بسیاری از موارد راکتورهای پیوسته به دلایلی مانند هزینه های نصب کمتر، راهبری، نگهداری و کنترل ساده تر بر سیستم های با بچ های متوالی ارجحیت دارد. مطالعات انگشت شماری در زمینه توسعه گرانول ها در حالت پیوسته انجام شده است. بنابراین، مطالعه تشکیل گرانول های نیتریفایر تحت شرایط پیوسته هنوز موضوع مورد بحث بوده و به چالش بیشتری نیاز دارد.لذا در این تحقیق در ابتدا، جزییات تشکیل گرانول های نیتریفایر هوازی در سیستم پیوسته مطالعه شد. سپس، امکان نیتریفیکاسیون جزئی که با تبدیل آمونیوم به نیتریت به جای نیترات باعث صرفه جویی در مصرف اکسیژن و منبع کربن می شود، مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش ها : در بخش اول تحقیق، تشکیل گرانول های هوازی نیتریفایر در راکتور با راهبری پیوسته در یک بیوراکتور ستونی حبابدار مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه اثر مقدار منبع کربن بر حذف آمونیوم و سپس امکان انجام نیتریفیکاسیون جزئی با پارامترهایی که به راحتی قابل کنترل باشند مورد بررسی قرار گرفت. مقدار کربن باقیمانده، آمونیوم، نیترات و نیتریت برای کنترل عملکرد راکتور اندازه گیری شدند و همزمان تشکیل لجن گرانولی با مشاهدات میکروسکوپی بررسی گردید.نتایج و بحث : در این تحقیق لجن گرانولی هوازی پایدار در سیستم پیوسته در مدت 4 ماه تشکیل شد. لجن گرانولی هوازی دارای سرعت ته نشینیm/h 55 با SVI8کمتر از mL/g 45 بود. نسبت بی کربنات سدیم به سولفات آمونیوم برابر با 3، مقدار بهینه برای واکنش نیتریفیکاسیون به دست آمد و نیتریفیکاسیون جزئی در سیستم با لجن گرانولی نیتریفایر، با کاهش هوادهی و یا افزایش بار آمونیوم مشاهده شد.نتیجه گیری: نتایج حاصل از مطالعه حاضر نشان داد گرانول های پایدار نیتریفایر را می توان در بیوراکتور ستونی حبابدار پیوسته کشت داد. میزان کربن عامل تعیین کننده در واکنش نیتزیفیکاسیون بوده و بار آمونیوم و میزان هوادهی به عنوان پارامترهای عملیاتی آسان برای کنترل واکنش نیتریفیکاسیون جزئی می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

گرانول های هوازی، نیتریفیکاسیون، بار آمونیوم، بیوراکتور ستونی حبابدار پیوسته