أزالة الکادمیوم والرصاص والحمل العضوی من میاه الصرف الصحی باستخدام کبریتید منتج حیویاً تحت الظروف اللاهوائیة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 مدرس بقسم الأراضی والمیاه – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

2 أستاذ مساعد بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

المستخلص

تحمل میاه الصرف الصحی الغیر معالجة فی محطات الصرف الصحی بالأسماعیلیة - مصر العدید من الملوثات خصوصاً المعادن الثقیلة مثل الرصاص والکادمیوم حیث لایوجد فصل بین میاه الصرف الصناعی والصحی او نظام معالجة لتلک الملوثات. وتهدف الدراسة إلى استخدام طریقة رخیصة وفعالة قادرة على إزالة هذه المعادن وتقلیل الحمل العضوی الداخل وذلک باستخدام الهضم اللاهوائی.

لذا أجریت دراسة معملیة فی الوحدة التجریبیة للغاز الحیوی بقسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة قناة السویس. فی ثلاثة مخمرات رأسیة مصنعة من الحدید المجلفن علی رواسب میاه الصرف الصحی أخذت بعد المعالجة من محطة معالجة میاه الصرف الصحی بالأسماعیلیة حیث کان ترکیز الکادمیوم والرصاص 1.14 و 10.50 ملجرام/لتر علی الترتیب، تم اضافة الکادمیوم والرصاص کملوث بمعدل T1 (20-25)، T2 (40-50)، T3 (60-75)، 4T (80-100)، T5 (100-125)، T6 (120-150)، T7 (140-175)، T8 (160-200) ملجرام/لتر علی الترتیب. وتمت التجربة باستخدام الهضم اللاهوائی فی درجة حرارة ثابتة فی مدى بکتریا المیزوفیلیک 38مo مع التقلیب دقیقتین لکل نصف ساعة ووقت استبقاء 20 یوم. تمت معالجة المعاملات السابقة مرة بأضافة الجبس بمعدل 5 جرام/ لتر ومرة بدون أضافة الجبس ککنترول.

تم قیاس کلً من معدل أزالة الکادیوم والرصاص، نسبة ازالة لمادة العضویة فی صورة موادة صلبة کلیة(TS) ، مواد طیارة کلیة (VS)، ورقم الأس الهیدروجینی (pH) کما تم دراسة معدل حرکة التفاعل بأستخدام نموذجین معادلة التفاعل الرتبة الأولی والثانیة کما تم استخدام المجهر الألکترونیSEM  والتحلیل الطیفی EDX لمتبقیات المعاملات مع اضافة الجبس وبدون أضافة الجبس.
وقد اظهرت النتائج ما یلی:-
- أزداد مستوی کفاءة إزالة کلُ من الکادمیوم والرصاص مع قلة الترکیزات الأولیة لهما مع کل المعاملات. وکان مستوی الأزالة اکبر من ٪99 مع معاملات الجبس لترکیزات الأولیة للکادمیوم والرصاص لا تتجاوز أکثر من 120 و 150 ملیجرام/اللتر(T6) ، على التوالی. و بالمقارنة کان مستوی الأزالة اکبر من ٪99  للکادمیوم و98،88٪ للرصاص) عند ترکیزات أولیة لهما لا یتجاوز أکثر من 60 و75 ملیجرام/اللتر (T3) ، على التوالی.
- کانت قیم رقم الأس الهیدروجینی (pH) لجمیع معاملات الجبس حول درجة الحموضة المتعادلة وهذا قد یؤدی الی تحسین الظروف لنمو بکتریا أختزال الکبریتات ( .(SRB
- أزدادت النسب المئویة لإزالة المادة الصلبة الکلیة  (TS)والمواد المتطایرة الکلیة (VS) مع مرور الوقت وقلتها مع زیادة الترکیزات الأولیة لکل من الکادمیوم والرصاص. وکانت أقصى قیم إزالة المادة الصلبة الکلیة  (TS)والمواد الطیارة الکلیة (VS) 90،1 و81.7 ٪ فی المعاملة T1 التی کان ترکیز الکادیوم والرصاص فیها 20 و 25 ملیجرام/اللتر على التوالی. بینما کانت اقل قیم إزالة المادة الصلبة الکلیة  (TS)والمواد الطیارة الکلیة (VS) 73.1 و58.6 ٪ على التوالی فی المعاملة  T8التی کان ترکیز الکادیوم والرصاص فیها 160 و 200 ملیجرام/اللتر على التوالی.
- تم التوصل من دراسة حرکة التفاعل الی موافقة الرتبة الثانیة لهذا التفاعل سواء لمعاملات الکنترول او معاملات الجبس.
- دل استخدام المجهر الألکترونیSEM  والتحلیل الطیفی EDX الی ان اضافة الجبس أدت الی زیادة مترسبات تلک العناصر فی صورة کبریتدات.
لذا توصی الدراسة بأستخدام تلک الطریقة لمعالجة تلک الملوثات مع تقلیل الحمل العضوی ومن ثم أتاحة الفرصة لأعادة أستخدام تلک المیاه فی أغراض الری بدرجة آمنة.

الموضوعات الرئيسية


Al-Asheh, S. and Duvnjak, Z. (1998). Binary metal sorption by pin bark: study of equilibria and mechanisms. Sep. Sci. Techno. 33: 1303-1329.
Alvarez, M. T.; Crespo, C. and Mattiasson, B. (2007). Precipitation of Zn(II), Cu(II) and Pb(II) at bench-scale using biogenic hydrogen sulfide from the utilization of volatile fatty acids. Chemosphere      66 (9): 1677-1683.
APHA (1980). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Method 426 C,15th edition. American Public Health Association, Washington, D.C.
APHA (1992). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 18th edition. American Public Health Association, Washington, D.C.
Fischer, E. (1883). Bildung von Methylenblau als Reaction auf Schwefelwasserstoff. Chem. Ber., 26: 2234-2236.
Gammons, C. H. and Frandzen, A. K. (2001). Fate and transport of metals in H2S-rich waters at a treatment wetland. Geochemical Transactions 2: 1-15.
Ho, Y. S.; Ng, J. C. Y. and McKay, G. (2001). Removal of lead (II) from effluents by sorption on peat using second-order kinetics. Separation Science and Technology 36: 241–261.
Jong T. and Parry, D. L. (2003). Removal of sulfate and heavy metals by sulfate reducing bacteria in short-term bench scale upflow anaerobic packed bed reactor runs. Water Research. 37: 3379-3389
Karri, S.; Sierra-Alvarez, R. and Field, J. A. (2006). Toxicity of copper to acetoclastic and hydrogenotrophic activities of methanogens and sulfate reducers in anaerobicsludge, Chemosphere 62: 121-127.
Lagergren, S. (1898). Zur theorie der sogenannten adsorption geloster stoffe. Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens. Handlingar,   24 (4): 1-39.
O’Flaherty, V. and Colleran, E. (1998). Effect of sulphate addition on volatile fatty acid and ethanol degradation in an anaerobic hybrid reactor. I: process disturbance and remediation. Bioresource Technology. 68: 101-107.
Oleszkiewicz, J. A. and Sharma, V. K. (1990). Stimulation and inhibition of anaerobic process by heavy metals – a review. Biol. Wastes  31: 45- 67.
Postgate, J. R. (1984). The sulphate reducing bacteria. Cambridge University Press, Cambridge.
Shin, H. S.; Oh, S. E. and Lee, C. Y. (1997). Influence of sulfur compounds and heavy metals on the methanization of tannery wastewater. Water Sci. Techno. 35 (8): 239-245.
Skoog, D. A.; West, D. M. and Holler, F. J. (1992). Fudamentals of Analytical Chemistry. Saunders College Publishing, Fort Worth, USA
Speece, R. E. (1983). Anaerobic biotechnology of industrial wastewaters. Environmental Science and Technology. 17: 416A-427A.
Swanwick, J. D.; Shurben, D. G. and Jackson, S. (1969). A survey of the performance of sewage sludge digesters in Great Britain. J. Water Pollut. Control Fed. 68: 639-653.
Vallee, B. L. and Ulner, D. D. (1972). Biochemical effects of mercury, cadmium, and lead. Annu. Rev. Biochemic. 41: 91-128.
Wase, D. A. J. and Forster, C. F. (1995). Batch nickel removal from aqueous solution by Sphagnum moss peat. Water Res. 29: 1327- 1332.