تثبیت نیتروژنتصفیه پسابدیدگاه

فرایند آناموکس برای حذف نیتروژن

فرایندهای میکروبی بیشترین تأثیر را بر چرخه نیتروژن در محیط‌های آبی مانند اقیانوس‌ها دارد. در این نوشتار به بررسی فرایند اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک پرداخته می‌شود.


انسان‌ها با تولید کود، سوزاندن سوخت‌های فسیلی، فعالیت کشاورزی گسترده و فعالیت‌های دیگر باعث تغییر در چرخه نیتروژن شده‌اند. مسلماً شتاب سریع چرخه نیتروژن، تولید مواد غذایی برای جمعیت جهان را امکان‌پذیر کرده‌است اما امروزه تبدیل به یک معضل محیط‌ زیستی نیز شده است.

از آنجا که نیتروژن یک ماده مغذی مفید است، تغییرات در مقدار آن باعث ایجاد تفاوت در تولید اکوسیستم‌ها و رقابت میان گونه‌های مختلف زیستی می‌شود. ترکیبات نیتروژن‌داری مثل مونوکسید نیتروژن و دی‌نیتروژن اکسید با ازن تروپوسفر واکنش می‌دهند و هوا را آلوده می‌سازند.

یکی از منابع مهم تولید نیتروژن آبزی‌پروری است که نیتروژن را از طریق فاضلاب وارد محیط‌های آبی می‌کند. علاوه بر این با توجه به کاهش ظرفیت اقیانوس‌ها برای تأمین پروتئین مورد نیاز انسان، میزان تولید در این بخش افزایش یافته است.

حل مشکل چرخه نیتروژن در محیط‌های آبی چالشی است که امروزه با آن درگیر هستیم. شار نیتروژن در این محیط‌ها توسط فرایندهای بیولوژیکی کنترل می‌شود. از یک طرف، میکروارگانیسم‌های دی‌آزوتروپیک مسئول تثبیت نیتروژن در اقیانوس‌ها هستند و از طرف دیگر فرایندهای نیتریفیکاسیون، دنیتریفیکاسیون عامل اصلی حذف نیتروژن شناخته می‌شوند.

نیتریفیکاسیون آمونیاک را تحت شرایط هوازی به نیتریت و نیترات تبدیل کرده و در مرحله دنیتریفیکاسیون آن‌ها به گاز نیتروژن تبدیل می‌شوند. اخیراً فرایند اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک (آنوموکس) نیز به‌عنوان یکی از عوامل حذف نیتروژن مطرح شده است. این فرایند با استفاده از نیتریت به‌عنوان پذیرنده الکترون، نیتروژن آمونیاکی را حذف می‌کند.

فرایند آنوماکس

آنوماکس یک فرایند بیولوژیکی است که آمونیاک را تحت‌شرایط بی‌هوازی به گاز نیتروژن تبدیل می‌کند و از نیتریت به‌عنوان پذیرنده الکترون استفاده می‌شود. کشف این فرایند باعث تغییر دیدگاه درباره حذف نیتروژن شد. قبل از کشف این فرایند، تنها فرایند میکربی شناخته شده برای حذف نیتروژن نیتریفیکاسیون بود.

آنگلبرت برودا -دانشمند اتریشی- با محاسبات ترمودینامیکی وجود فرایند آنوماکس را پیش‌بینی کرده بود. در هلند نیز این فرایند در یک بیوراکتور بستر متحرک هنگام تصفیه فاضلاب صنایع تخمیری مشاهده شد. کشف آنوماکس توجه بسیاری از محققین را در سراسر جهان به‌ خود جلب کرده است. این فرایند میکروارگانیسم‌ها و به‌خصوص باکتری‌هایی وجود دارد که در خاک، آب زیرزمینی، فاضلاب، رسوبات دریایی، برکه‌ها و مناطق با غلظت کم اکسیژن یافت می‌شوند.

تنوع میکروبی

امروزه پیشرفت باکتری‌های آنوماکس در سیستم‌های تصفیه فاضلاب انجام می‌شود و به‌علت سرعت رشد پایین این باکتری‌ها، توجه ویژه‌ای به نگهداری زیست‌توده آن معطوف شده است. به‌منظور پیشرفت آنوماکس، فرایندهای مختلفی راه‌اندازی شده است که از جمله آن‌ها می‌توان به راکتورهای متوالی ناپیوسته، بستر لجن با جریان رو به‌ بالا، دیسک‌های بیولوژیکی چرخان و بیوراکتور غشایی اشاره کرد.

امروزه 10 گونه آنوماکس شناسایی شده است که 7 محیط‌کشت بهبودیافته را نیز شامل می‌شود. لازم به ذکر است که هیچکدام از گونه‌های آنوماکس، یک گونه خالص نیست، بلکه مخلوطی از میکروارگانیسم‌های مختلف است که توسط 5 دسته کلی تقسیم‌بندی می‌شوند. این دسته‌ها عبارت‌اند از کوانینا، بروکادیا، آنوماکسوگلوبوس، ژتنیا و اسکالیندوا. 4 نوع اول از لجن تصفیه‌خانه فاضلاب قابل جداسازی است اما گونه آخر در محیط‌های آبی، اکوسیستم آب تمیز و تصفیه‌خانه‌ها یافت می‌شوند.

پیشرفت فرایند آنوماکس بیشتر مربوط به پلانکتومایست‌ها است. به علت خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی منحصر به‌فرد، باکتری‌های آنوماکس خانواده ویژه خود موسوم به بروکادیال را دارند. برای شناسایی کامل این ارگانیسم‌ها ابزارهای ویژه‌ای توسعه یافتند که از 16اس رنای رناتنی و ژن‌های کاربردی به‌عنوان نشانگر زیستی استفاده می‌کنند. روش‌های مولکولی بیشتر حضور و عدم‌حضور باکتری‌های آنوماکس را نشان می‌دهند در حالیکه روش‌های ایزوتوپیک می‌توانند بهترین گزینه برای بررسی حذف نیتروژن توسط فرایند آنوماکس باشند.

ویژگی‌های خاص سلولی

پلانکتومایست‌ها از جمله سلول‌های منظم و قسمت‌بندی شده هستند، بنابراین باکتری‌های آنوماکس ویژگی مشترکی با آن‌ها دارند. سلول‌های آنوماکس از 3 بخش تشکیل شده‌اند که هر یک توسط یک غشاء مرزبندی شده است. بیرونی‌ترین ناحیه سیتوپلاسم که با دیواره سلولی و غشاء سیتوپلاسمی در ارتباط است، شامل پپتیدوگلیکان است.

ناحیه دوم نوکلئوئیدها و ریبوزوم‌ها هستند که مشابه سیتوپلاسم پروکاریوت‌ها، انتقال و ترجمان فعالیت‌های متابولیکی در اینجا رخ می‌دهد. ناحیه سوم آنوماکسوزوم نام دارد که بیشتر فضای درون سلولی را در بر می‌گیرد و ناحیه ممتاز باکتری‌های آنوماکس است. گزارشات علمی نشان می‌دهد این ساختار به‌صورت ذاتی متعلق به سلول دختر حین تولیدمثل است.

یکی از ویژگی‌های خاص باکتری‌های آنوماکس، ترکیب غشاء سلولی آن‌ها است. گلیسرولیپیدهای این باکتری‌ها، ترکیبی از اتصال استری، اتری، اسیدهای چرب و الکل‌های دراززنجیر است. به‌طور خاص، غشاء باکتری‌های آنوماکس حاوی اسیدهای چرب اشباع 17 و 18 کربنه هستند و الکل‌هایی دارد که با پیوند حلقوی سیس، اشکال نردبانی شکل سیکلوبوتان و حلقوی سیکلوهگزان را می‌سازد.

بخوانید  ارزیابی تجزیه‌ نفت سنگین با استفاده از کشت مخلوط باکتریایی-قارچی

ویژگی‌های بیوشیمیایی

طبق متاژنوم اولیه باکتری‌های آنوماکس، سه واکنش اصلی در متابولیسم این مواد دخالت دارند که مواد اصلی آن‌ها هیدرازین و مونوکسید نیتروژن هستند. کارتال و همکاران به‌صورت آزمایشگاهی مسیرهای متابولیکی فرایند آنوماکس را مشخص کرد. محیط‌ کشت غنی‌شده کااشتوتگارتینسیس مورد استفاده قرار گرفت تا این مکانیسم‌ها توسط آزمایش‌های ترانس‌کریپتومیک، پروتئومیک، بازدارنده و ایزوتوپیک مشخص شوند. این محیط‌ کشت قابلیت کاهش نیتریت به مونوکسید نیتروژن را داشت و با خاصیت فلوئورسانس سبز، تولید مونوکسید نیتروژن به اثبات رسید.

کاهش مونوکسید نیتروژن و تبدیل آن به هیدرازین نیز تأیید شد. سپس مسیر این فرایند با اکسیداسیون هیدرازین و تبدیل آن به گاز نیتروژن پایان می‌یابد. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که تنوع متابولیسمی زیادی برای تولید گاز نیتروژن توسط باکتری‌های آنوماکس وجود دارد و حداقل دو مسیر متابولیکی شناخته شده است که طی آن باکتری‌های آنوماکس آمونیوم را به گاز نیتروژن تبدیل می‌کنند.

فرایند آنوماکس در محیط‌های آبی

میکروارگانیسم‌هایی که در محیط‌های آبی وجود دارند، مسئول نیمی از تولیدات اولیه زمین هستند و نقش مهمی را در چرخه غذایی جهانی ایفا می‌کنند. اولین مطلب اثبات‌کننده وجود این فرایند توسط تام‌دراپ و بقیه گزارش شد. به این منظور، آن‌ها از آنالیز تعقیب نیتروژن در یکی از مناطق ساحلی دانمارک استفاده کردند. سپس کویپرز و همکاران، تخمین زدند که حداقل 30 درصد تبدیل نیتروژن در دریای سیاه اتفاق می‌افتد. در همان زمان، دالسگارد و بقیه فعالیت بالای آنوماکس را در خلیج ساحلی کستاریکا شاهد بودند.

مطالعات دیگری میزان کلی تولید نیتروژن را به‌ویژه در مصب رودخانه‌ها اندازه‌گیری کردند. میزان تولید نیتروژن در این مطالعات بین 0 تا 79 درصد متغیر بود و در برخی موارد فرایند آنوماکس دخالتی نداشت (جدول 1). تنها باکتری‌هایی که در مناطق شرجی، گرمسیر و بی‌هوازی یافت شدند مربوط به ژن کاندیداتوس اسکالیندوا بودند. این توالی ژن‌ها در مناطق مختلفی مانند دریای سیاه نیز یافت شده‌اند.

درمقایسه با دیگر مناطق، فرایند آنوماکس در محیط‌های آبی کمتر رخ می‌دهد. جمعیت باکتری‌های فرایند آنوماکس در مناطق عمیق مانند حوضچه‌های سولفیدی دریای مدیترانه شرقی یافت شده‌اند.

سهممنطقه مورد مطالعه
0 تا 22 درصدخلیج چساپیک ( آمریکا)
0 تا 77 درصدچاه‌های نروژ
1 تا 11 درصدمصب رودخانه انگلستان
10 تا 15 درصدخلیج فنلاند
10 تا 20 درصددریای شمال
17 تا 77 درصدمصب رودخانه کاوادو در پرتغال
2 تا 37 درصدمصب رودخانه مدوی در انگلستان
23 تا 47 درصدگولمار سوئد
33 درصداطلس شمالی
37 درصدخلیج سگمای
4 تا 79 درصداسکاگراک
42 درصدحوزه کاسکادیا
45 تا 48 درصدساحل اقیانوس آرام شمالی

جدول 1 – اهمیت آناموکس در مناطق مختلف دنیا

سهم اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیوم در چرخه‌های بیوژئوشیمیایی

شار نیتروژن توسط گروه‌های گسترده‌ای از میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های اقیانوسی کنترل می‌شود. درحالیکه میکروارگانیسم‌های دی‌آزوتروفیک باعث تثبیت نیتروژن می‌شوند و منبع ذخیره نیتروژن برای جذب کربن‌دی‌اکسید هستند، فرایند دنیتریفیکاسیون به‌عنوان منشأ اصلی بازگرداندن نیتروژن به هواکره است.

البته فرایند آنوماکس نیز به‌عنوان یک چاه اصلی نیتروژن شناخته شده است و تا 50 درصد نیتروژن را حذف می‌کند. وقوع فرایند آنوماکس باعث می‌شود که اکوسیستمی به وجود بیاید تا نیتریت و آمونیاک به‌طور هم‌زمان حضور داشته باشند.

اگرچه سهم آنوماکس در کل فرایند دنیتریفیکاسیون چیزی حدود 80 درصد است، غلطت نیتریت در بسیاری از رسوبات مقدار کمی دارد. این پدیده به‌علت وقوع واکنش‌های میکروبی و تغییرات حضور میکروارگانیسم‌ها در فصل‌های مختلف سال است.

مقدار ثابت حضور نیتروژن معمولا تولید زیست‌توده را در اقیانوس‌ها و دریاها محدود می‌سازد و بنابراین مصرف دی‌اکسیدکربن را توسط فوتواتوتروف‌ها کاهش می‌دهد که این پدیده تأثیر به‌سزایی در پدیده گرمایش جهانی دارد. بنابراین دسترسی به این منبع غذایی مهم، نه‌تنها بر عملکرد اقیانوس‌ها تأثیر دارد، بلکه چرخه‌های جهانی بیوژئوشیمیایی را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد.

نرخ تثبیت جهانی نیتروژن در حدود 100 تا 200 تراگرم در سال است که باید با چاه‌های اصلی نیتروژن (آنوماکس و دنیتریفیکاسیون) رقابت کند. دنیتریفیکاسیون سالانه باعث حذف 200 تراگرم نیتروژن می‌شود. علاوه بر دنیتریفیکاسیون و آنوماکس، چرخه‌های دیگری نیز بر تولید و مصرف نیتروژن تأثیر دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به سولفاموکس، فیماکس و آنوماکس وابسته به مواد آلی طبیعی اشاره کرد.

کاهش سولفات غلظت‌های بالایی از آمونیاک را در رسوبات تولید می‌کند که این کار از معدنی‌کردن ترکیبات آلی طبیعی حاصل می‌شود. حضورسولفات به‌عنوان الکترون‌گیرنده نهایی در این محیط‌های رسوب‌پذیر، باعث به‌وجود آمدن سدی می‌شود که از واکنش‌های سولفاموکس حاصل شده است تا از ورود آمونیاک به نواحی بی‌هوازی که آنوماکس و دنیتریفیکاسیون رخ می‌دهد جلوگیری کند.

بخوانید  ظهور پلاستیک‌های‌زیستی با‌دوام و دوست‌دار محیط زیست

فرایند فیماکس که اخیراً شناخته شده است، باعث کاهش قابل ملاحظه نیتروژن در محیط‌های آبی می‌شود و موازنه نیتروژن را در این محیط‌ها تحت‌الشعاع قرار می‌دهد. بنابراین اندرکنش بیوژئوشیمیایی که میان فرایندهای سولفاموکس، فیماکس و آنوماکس وجود دارد بسیار پیچیده‌تر از چیزی است که قبلاً در نظر گرفته شده بود. علاوه بر فرایندهایی که نیتروژن را مصرف می‌کنند، فرایندهایی نیز وجود دارند که باعث تولید نیتروژن می‌شوند.

اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک

کشف فرایند اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک به 25 سال قبل باز می‌گردد و باعث تغییر دیدگاه جهانی نسبت به چرخه بیوژئوشیمیایی نیتروژن شد. علاوه براین، باکتری‌های آنوماکس دارای تنوع متابولیسمی هستند به‌طور مثال اکسیدهای آهن و منگنز با فرمات به‌عنوان الکترون‌دهنده توسط کا اشتوتگارتینزیس مصرف می‌شود.

ون و همکاران در سال 2008 استفاده از فرمات، استات و پروپینوات وابسته به نیترات را کشف کردند. علاوه بر این، باکتری‌های آنوماکس می‌توانند آهن فرو، متیل آمین و هیدروژن را برای آمونیفیکاسیون تنفسی مصرف کنند.

الکترون‌گیرنده‌های متفاوتی برای نیتریت در فرایند آنوماکس وجود دارد. یکی از این الکترون‌گیرنده‌ها آهن فریک است. این ماده در فرایند فیماکس نیز حضور دارد. یک روش دیگر برای اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک به کاهش سولفات وابسته است.

از روش‌های دیگر نیز می‌توان به کاهش مواد آلی طبیعی برای حذف آمونیاک اشاره کرد که اخیراً مورد توجه محققین بوده است. این فرایندها به‌طور مختصر در ادامه بحث و بررسی می‌شوند.

فرایند فیماکس

اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک که با فرایند کاهش آهن سه‌ظرفیتی همراه است اولین بار در سال 2005 کشف شد. کلمنت و سایرین این فرایند را در خاک وتلند مشاهده نمودند. آن‌ها در انکوباسیون لجنی که از خاک گرفتند متوجه تولید غیرمنتظرانه آهن دو ظرفیتی و تولید نیترات شدند.

سپس این فرایند توسط سایوما به اسم فیماکس نام‌گذاری شد و اشاره شد که باکتری‌های کاهش‌دهنده آهن سه‌ظرفیتی می‌توانند آمونیاک را به نیتریت تبدیل کنند و این کار را در محلول آهن سه‌ظرفیتی شلاته شده با EDTA انجام می‌دهند.

فرایند فیماکس با تولید نیتروژن از نظر انرژی بهتر از فرایند فیماکس با تولید نیتریت و نیترات به‌عنوان محصول‌های نهایی است. اطلاعات کمی درباره وقوع فیماکس در محیط‌های اقیانوسی در دسترس است. البته گزارشی اخیراً منتشر شده که در دو نوع از رسوبات اقیانوسی فرایند فیماکس اتفاق افتاده است که در یکی از آن‌ها از فری‌هیدرات و در دیگری از آهن فریک استفاده شده است.

آنالیز مواد تعقیب‌کننده نیتروژن نشان داد که این فرایند تا 2 میکروگرم نیتروژن بر گرم بر روز آزاد می‌کند که نشان می‌دهد که فرایند مناسبی برای چاه نیتروژن در مناطق با کمبود اکسیژن هستند. در واقع مصرف نیتروژن توسط فرایند فیماکس در این مناطق قابل مقایسه با نواحی خشک می‌باشد.

سولفاموکس

درحالیکه اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک که به کاهش سولفات وابسته است در برخی از سیستم‌های تصفیه فاضلاب گزارش شده است، این فرایند در طبیعت نیز اتفاق می‌افتد. سولفات بزرگترین پذیرنده الکترون در محیط‌های آبی است و برای سال‌های متمادی به‌عنوان عامل اصلی اکسیداسیون بی‌هوازی نیترات مورد استفاده بوده است.

اسکروم و بقیه، ترمودینامیک احیاء سولفات و اکسیداسیون آمونیاک را در خلیج بنگال مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها پروفایل مواد شیمیایی آب را بررسی کردند تا مطمئن شوند این فرایند در طبیعت نیز اتفاق می‌افتد. اخیراً آنالیز استوکیومتری و عناصر تعقیب‌کننده نیتروژن نشان داد که این فرایند بیولوژیکی در رسوباتی در شمال مکزیک نیز اتفاق می‌افتد. مدارک اسپکتروسکوپی نشان می‌دهد که این فرایند محصولات دیگری نیز تولید می‌کند که از جمله آن‌ها می‌توان به گوگرد عنصری، اسفالریت وسولفید آزاد اشاره کرد.

آنوماکس وابسته به مواد آلی طبیعی

مواد آلی طبیعی موجود در اقیانوس یکی از بزرگترین ذخایر کربن در کره زمین  هستند که مقدار آن 662 پتاگرم تخمین زده می‌شود. بنابراین رسوبات بسیاری از نواحی ساحلی که آب‌های غنی از مواد آلی را دریافت می‌کنند، منبع بالقوه‌ای از کربن آلی هستند.

مواد مرطوب جزء بالایی از مواد آلی طبیعی را در خود دارند. این مواد قبلاً به‌عنوان ماده اصلی و آخرین پذیرنده الکترون در اکسیداسیون متان، ترکیبات فنولی، هیدروکربن‌ها و سایر آلاینده‌های آلی کاربرد داشته‌اند. بسته به ظرفیت پذیرش الکترون مواد آلی طبیعی، این مواد می‌توانند در فرایند اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک به‌عنوان عامل اکسنده شرکت کنند.

بخوانید  تولید محصولات شیمیایی با مهندسی متابولیک واحدبندی شده

مواد آلی طبیعی ذاتاً در رسوبات دریایی وجود دارند و باعث می‌شوند که مصرف نیتروژن را از 0.4 میکروگرم در گرم در روز به 1.5 برسد. اسناد دیگر نیز اکسیداسیون آمونیاک به کمک مواد آلی طبیعی را تأیید کردند. نتایج اسپکتروسکوپی نیز کاهش گروه‌های پذیرنده الکترون مانند کینون را تأیید کردند.

علاوه بر این، میکروارگانیسم‌های انسانی نیز می‌توانند طیف گسترده‌ای از مواد را اکسید کنند که از جمله آن‌ها می‌توان به متان، هیدروکربن‌ها و حلال‌های هالوژنه اشاره کرد. بنابراین پتانسیل مناسبی برای تولید الکتریسیته توسط فرایندهای بیولوژیکی وجود دارد.

فناوری‌های اکسیداسیون بی‌هوازی نیتروژن در تصفیه فاضلاب

یکی از کاربردهای ویژه فرایند اکسیداسیون بی‌هوازی نیتروژن، تصفیه فاضلاب است. وجود آمونیاک در فاضلاب خطراتی را برای آبزیان و موجودات زنده به دنبال دارد؛ بنابراین حذف این ماده از فاضلاب امری ضروری است که در ادامه به فناوری‌های مختلف آن توسط اکسیداسیون بی‌هوازی آمونیاک پرداخته می‌شود.

 آناموکس

فرایند آنوماکس در یک سیستم تصفیه فاضلاب شناسایی شد. بنابراین استفاده از این فرایند در حذف نیتروژن فاضلاب امری بدیهی است. فرایند آناموکس جایگزین مناسبی برای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون است چرا که این فرایند از نظر اقتصادی به صرفه‌تر است و انرژی کمتری نیاز دارد.

البته چالش‌هایی نیز در زمینه استفاده از این فرایند وجود دارد. بزرگترین مشکل، سرعت رشد پایین میکروارگانیسم‌ها است که زمان دو برابر شدن آن بین 7 تا 14 روز طول می‌کشد و باعث استارتاپ کند فرایند در مقیاس صنعتی می‌شود. اگر چه سرعت کم رشد میکروارگانیسم‌ها، باعث کاهش حجم لجن تولیدی است اما برای شروع فرایند بدون کشت ویژه مشکل‌ساز می‌شود.

با وجود اینکه فرایند آناموکس به‌تازگی شناخته شده است، تاکنون 110 واحد در مقیاس صنعتی در سراسر جهان تأسیس شده است. البته بیشتر این واحدها در اروپا تأسیس شده است (84 از 110 مورد). بقیه چالش‌ها نیز تاکنون حل شده است. به‌طور مثال اولین واحد آناموکس تنها 70 مترمکعب حجم داشت اما واحدهای بزرگ‌مقیاسی تأسیس شده‌اند که 142 هزارمترمکعب حجم دارند و 134 تن نیتروژن در روز را حذف می‌کنند.

سیستم‌های مختلفی فرایند آناموکس را راه‌اندازی می‌کنند که از جمله آن‌ها می‌توان به سیستم ناپیوسته متوالی، لیفت گاز، بیوراکتور غشایی، دیسک‌های چرخان بیولوژیکی و سیستم لجن بی‌هوازی با جریان رو به‌ بالا اشاره کرد.

برای کاهش زمان استارتاپ فرایند آناموکس دو راهکار وجود دارد. در وهله اول باید پیکربندی راکتورها مناسب انتخاب شود و راهکار دوم مربوط به ماندن زیست‌توده حاصل در راکتور برای پیشرفت فرایند آناموکس است. در جدول 2 برخی از پیکربندی‌های مناسب راکتورها برای فرایند آناموکس آورده شده است.

نوع راکتورتعداد روزنرخ بارگذاری نیتروژن (گرم بر لیتر بر روز)نرخ حذف نیتروژن
بستر ثابت5500.080.06
ستونی3200.160.13
جریان رو به بالا5943.332.17
جریان رو به بالا3463.53

جدول 2- راکتورهای مختلف فرایند آناموکس

سولفاموکس

اولین گزارش حذف آمونیاک به‌وسیله کاهش سولفات توسط پلانکو منتشر شد. مشابه کشف آناموکس، آن‌ها رفتار غیرمعمولی برای حذف نیتروژن در یک بیوراکتور بستر متحرک مشاهده کردند که با کاهش سولفات همراه بود. آن‌ها پیشنهاد کردند که نیتریت به‌عنوان ذره حد واسط در این واکنش حضور دارد و ممکن است فرایند دنیتریفیکاسیون نیز همزمان انجام شود.

اخیراً ریکمن و همکاران مقایسه‌ای میان سولفاموکس و آناموکس انجام دادند. آن‌ها دریافتند که حذف نیترات برای فاضلاب معمولی و فاضلاب سنتزی توسط هر دو فرایند قابل انجام است. جدول 3 انواع بیوراکتورهایی که در فرایند سولفاموکس کارایی دارد را نشان می‌دهد.

این حقیقت که فرایند سولفاموکس در محیط‌های آبی و رسوبات آن نیز اتفاق می‌افتد، راه را برای رشد میکروارگانیسم‌های مرتبط باز می‌کند و از آن‌ها می‌توان برای آبزی‌پروری، نساجی و مصارف دارویی نیز استفاده کرد. این فرایند برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی با مقادیر بالای مواد آلی، آمونیاک و سولفات نیز مناسب است. اما مطالعات بیشتری باید صورت بگیرد تا با تلفیق فرایند مذکور با هضم بی‌هوازی، حذف مواد آلی، آمونیاک و سولفات بهینه شود.

نوع راکتورنوع میکروارگانیسم یا محیط کشت
بستر متحرک با کربن فعال گرانولهلجن تصفیه فاضلاب مخمرها
دیسک بیولوژیکی چرخانلجن فعال آناموکس
لجن با جریان رو به بالالجن نیترات‌زا
بستر متجرکلجن فرایند هضم بی‌هوازی
بیوراکتور غشایی/جریان رو به بالابیوفیلم آناموکس، لجن بی‌هوازی
لجن با جریان رو به بالالجن بی‌هوازی حاوی باکتری‌های آناموکس

بیوراکتور غشایی/جریان رو به بالا

بیوفیلم آناموکس، لجن بی‌هوازی

جدول 3 – بیوراکتورهای فرایند سولفاموکس

منبع
Reviews in Environmental Science and Bio/Technology
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

علی دبستانی

با سلام و احترام بنده از دانشجویان کارشناسی مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شریف هستم و علاقمند به فعالیت و تحقیق در حوزه بیوتکنولوژی محیط‌زیست و بیوریفاینری، فعالیت من در زیست‌فن مربوط به عضویت در شورای تیم پساب و پیشبرد پروژه های این گروه و هم‌چنین فعالیت خبری و ژورنالیستی در سایت زیست فن می‌باشد.

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پنـجاه نـه − = چهـل نـه

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن