بررسی عملکرد پودر دانه های مورینگا اولیفرا در مقایسه با سولفات آلومینیوم و پلی-آلومینیوم کلراید در تصفیه آب های آلوده

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره نوزدهم،ویژه نامه شماره4، بهار1396

بررسی عملکرد پودر دانه­های مورینگا اولیفرا در مقایسه با سولفات آلومینیوم و پلی­آلومینیوم­کلراید در تصفیه آب­های آلوده

وحید یزدانی[1]*

v.yazdany@yahoo.com

حسین بانژاد[2]

علیرضا رحمانی [3]

چکیده

زمینه و هدف: از آنجایی که در مناطق خشک و نیمه­خشک دسترسی به منابع آب با کیفیت خوب با محدودیت همراه است، لذا بهره­برداری از پساب فاضلاب برای آبیاری بسیار با اهمیت می­باشد. هر چند پساب فاضلاب در مقایسه با حجم آب آبیاری مورد نیاز، مقدار کمی را شامل می­شود ولی بهره­برداری از همین مقدار، باعث می­شود که آب­هایی با کیفیت بالاتر را بتوان در مصارف مهم­تر به کار برد.

روش بررسی: پژوهش حاضر در مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از دستگاه جارتست انجام شد. در این تحقیق سعی شد تا کارایی
 پودر دانه­های اولیفرا در عملیات تصفیه فاضلاب نسبت به کارایی آلوم و پلی آلومینیوم کلراید سنجیده شود. برای انجام آزمایشات از فاضلاب طبیعی شهری با شدت آلودگی متوسط استفاده شد. کارایی هر یک از منعقدکننده­ها توسط اندازه­گیری پارامترهای سختی (کل، کلسیم و منیزیم)، کدورت، اسیدیته، اشرشیاکلی و سایر کلی­فرم­ها در قبل و بعد از آزمایش جار مورد سنجش قرار گرفت.

یافته ها: غلظت پودر اولیفرا بین 10 الی 120 میلی­گرم در لیتر با افزایش 10 میلی­گرمی و آلوم و پلی آلومینیوم کلراید بین 5 الی 30 میلی­گرم در لیتر با افزایش 5 میلی­گرمی متغیر می­باشند. بررسی­ها نشان داد که در غلظت بهینه­ی منعقدکننده­های، آلوم، پلی آلومینیوم کلراید و اولیفرا به­ترتیب قادر به کاهش 5/99، 99 و 7/97 درصدی کدورت می­باشند. راندمان زدایش سختی کل، سختی کلسیمی،
 سختی منیزیم، اشرشیا و کل کلی­فرم­ها در بهترین حالت به­ترتیب برابر 40 (100 میلی­گرم اولیفرا)، 5/72 (100 میلی­گرم اولیفرا)، 67 (80 میلی­گرم اولیفرا)، 8/99 (100 اولیفرا + 15 میلی­گرم آلوم) و 7/99 (100 اولیفرا + 15 میلی­گرم آلوم) درصد بود.

بحث و نتیجه گیری: نتایج حاکی از افزایش راندمآن ها در صورت ترکیب اولیفرا با آلوم و یا پلی آلومینیوم کلراید است.استفاده از پودر دانه­های اولیفرا باعث کاهش زمان ته­نشینی نسبت به آلوم و پلی آلومینیوم کلراید می­گردد، بطوری­که زمان ته­نشینی از 30 دقیقه به 10 دقیقه کاهش می­یابد.باید متذکر شد که حجم لجن تولیدی حاصله از پودر اولیفرا بسیار کم­تر از حجم لجن حاصله از آلوم و پلی آلومینیوم کلراید می­باشد، ضمن این­که آبگیری از آن آسان­تر است.

واژه­های کلیدی: مورینگا اولیفرا، سولفات آلومینیوم، پلی­آلومینیوم­کلراید، عملیات تصفیه، راندمان حذف.

Analysis of Moringa Oliefera Seed Powder Reaction in Treatment Wastewater Comparing with Aluminum Sulphate and PAC Reaction

Vahid Yazdani[4]*

hassani.doe2006@yahoo.com

Hossein Banejad[5]

Alireza Rahmani[6]

Abstract

Background and Objective: Due to the fact that in arid and semiarid areas, access to high quality water resources my have limitation, using purified wastewater for irrigation plays an important role. Although wastewater are so little comparing with needed irrigation water but using this much water can cause that we use higher quality waters for better consumption. This research has been alone in laboratory and there has been utilized the jar test set.

Method: In this research has been attempted to analyze, the effects of moringa seed powders (Oliefera species) in comparison with Alum and Poly Aluminum Chloride (PAC) in wastewater treatment. For performing the experiments, we utilized urban wastewaters with mediun density. Efficiency of each coagulant was assessed by measuring a number of parameters including the hardness (total, Calcium and Magnesium), turbidity, electrical conductivity (EC), acidity, Coliform (fecal and total) before and after the treatment. It is noticeable that all methods of measuring the qualitative parameters were based on those described in the book of Standard Method.

Results:This research showed that in optimum concentration Alum, PAC and Oliefera were able to decrease turbidity up to 99.5, 99 and 97.7 percent, respectively. The efficiency of eliminating total, Calcium and Magnesium hardness, fecal and total Coliforms in the best condition were 40 (100 mg Oliefera), 72.5 (100 mg Oliefera), 67(80 mg Oliefera), 99.8 (combination of 100 mg Oliefera and 15 mg Alum) and 99.7 (combination of 100 mg Oliefera and 15 mg Alum) percent, respectively.

Discussion and conclusion: The results showed that the efficiency would be higher if Oliefera be combination with Alum or PAC. The Moringa seed powders decreasing sedimentation time, comparing with the Alum and PAC. So much, so that the sedimentation time was decreased from 30 min to 10 min. we have to remark that the bulk produced sludge in Moringa seed powder has less density comparing with the Alum or PAC. It also was easier to drain.

Keywords: Moringa Oliefera, Alum, PAC, Wastewater Treatment.

مقدمه

از آنجایی که در مناطق خشک و نیمه­خشک دسترسی به
 منابع آب با کیفیت خوب با محدودیت همراه است، لذا بهره­برداری از پساب فاضلاب برای آبیاری از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. هر چند پساب فاضلاب در مقایسه با حجم آب آبیاری مورد نیاز، مقدار کمی را شامل می­شود ولی بهره­برداری از همین مقدار، باعث می­شود که آب­هایی با کیفیت بالاتر را بتوان در مصارف مهم­تر به کار برد (یزدانی، 1388).

از رایج­ترین موادی که در فرآیند انعقاد کاربرد دارند می­توان به نمک­های آلومینیوم و آهن اشاره نمود. پلی­الکترولیت­های مصنوعی نیز از جمله فرآورده­هایی هستند که در تصفیه آب
 در واحد انعقاد به­عنوان کمک منعقدکننده استفاده می­شوند. از آنجا که برخی از این پلیمرها در دراز مدت می­توانند اثرات سویی بر سلامتی انسان داشته باشند، در سال­های اخیر استفاده از پلیمرهای آلی طبیعی بجای پلی­الکترولیت­های مصنوعی بسیار معمول شده است (مونت­گومری، 1985؛ لترمان و پرو، 1990). در تحقیقی دیگر مصطفی پور و همکاران (1386) عملکرد منعقدکننده­های سولفات آلومینیوم، کلراید فریک و پلی آلومینیوم کلراید در حذف کدورت از آب آشامیدنی را مورد سنجش قرار دادند. نتایج حاصله نشان داد که بهترین راندمآن ها برای سولفات آلومینیوم، کلراید فریک و پلی آلومینیوم کلراید در غلظت­های 40، 20 و 40 میلی­گرم در لیتر است. در این غلظت­ها راندمان کاهش کدورت به­ترتیب برابر 9/99، 96 و 99 درصد بود. آن ها همچنین بیان داشتند که تاثیر pH در حذف کدورت برای همه غلظت­ها یکسان است.

محوی و شیخی (1385) عملکرد پلی­آلومینیوم کلراید را در تصفیه آب سطحی مورد سنجش قرار دادند. نتایج آن ها حاکی از افزایش راندمان حذف کدورت با افزایش کدورت اولیه بود و در بهترین حالت راندمان کاهش کدورت برابر 98-99 درصد بدست آمد. ضمین اینکه در این راندمان حذف، مقدار آلومینیوم باقی­مانده به­طور متوسط 06/0 میلی­گرم در لیتر بود.

با توجه به اینکه در این مقاله از دانه­های درخت مورینگا اولیفرا برای انجام آزمایشات لخته­سازی استفاده شد، لذا لازم است تا توضیح مختصری از این گیاه داده شود. گز رخ (گز روغن) یا مورینگا نام گونه­ی گیاهی است، از خانواده گز رخان که
 تیره کوچکی از گیاهان جدا گلبرگ و فقط شامل یک جنس به­نام مورینگا مرکب از معدودی انواع درختی است (مظفریان، 1382). مورینگا اولیفرا درختی است خزان شونده از
 خانواده گزهای روغنی که بسیار سریع رشد می­کند، این درخت با کم آبی تطبیق پیدا کرده است. غلاف­هایی به شکل چوب طبل، دانه­ها را در بر گرفته­اند (کتایون و همکاران، ۲۰۰۶). طول میوه­های آن معمولا در حدود ۳۰-٢۰ سانتی­متر است، هر میوه محتوی ٢۰ عدد کروی شکل هستند. میانگین وزنی هر میوه (۳- ٢ گرم) و طول (4/1- ۱ سانتی­متر) و پهنای (7/1- ۱ سانتی­متر است ( یزدانی، 1388). وجود نوعی پروتیین دارای بار مثبت در دانه­های مورینگا اولیفرا باعث عمل انعقاد می­شود، اندازه­گیری پتانسیل زتا نشان می­دهد که مکانیسم غالب برای انعقاد با مورینگا الیفرا، خنثی کردن بار الکتریکی، برای جذب سطحی بهتر می­باشد ( کتایون و همکاران، ۲۰۰۶).

تحقیقات معدودی در دنیا در مورد توانایی دانه­های مورینگا در انعقادسازی مواد کلوئیدی آب و فاضلاب انجام شده است که ازآن جمله می­توان به تحقیقاتی که توسط فولکارد (1999) انجام شد اشاره نمود. نتایج وی نشان دهنده غلظت بهینه­ای بین 50 تا 300 میلی­گرم در لیتر مورینگا می­باشد. ضمن­اینکه این غلظت بهینه به خصوصیات آب ورودی جهت تصفیه بستگی دارد. موییبی و کوفا (۱۹۹۶) آزمایشاتی بر روی آب دارای کدورت انجام دادند. آن­ها به این نتیجه رسیدند که پودر دانه­های مورینگا برای انعقادسازی در آب با کدورت بالا موثرتر است. به طور مثال درآب با کدورت پائین تا متوسط (NTU۹۰ -۲۳) حدودا ۵۰ درصد از کدورت را ته­نشین می­کند. این در حالی است که در کدورت خیلی زیاد(NTU۶۰۰) حدودا ٥/۹٨ درصداز کدورت را ته­نشین می­کند. سلیمان و همکاران (1995) تاثیر پودر دانه­های مورینگا را بر زدایش سختی آب مورد ارزیابی قرار دادند. آن­ها از آبی با سختی 300 تا 1000 میلی­گرم در لیتر کربنات کلسیم (CoCo₃) استفاده کردند. نتایج آن ها حاکی از افزایش راندمان کاهش سختی با افزایش غلظت مورینگا بود. همچنین آن ها بیان داشتند که راندمان زدایش سختی به pH آب بستگی دارد.

بینا (1386) از دانه­های مورینگا برای حذف کدورت و
 اشرشیا کلی (کلیفرم روده­ای) در آب­های بسیار کدر استفاده نمود. او بیان داشت که در حضور کائولین کاهش باکتری به میزان بیش از 90 درصد به­وسیله سوسپانسیون مورینگا در دو ساعت اول آزمایش صورت می­گیرد و حداکثر حذف اشرشیا کلی 5/99 درصد می­باشد. هیتندرا بهوپتووات و همکاران (٢۰۰۶) از دانه­های مورینگا برای تصفیه فاضلاب استفاده نمودند. آن­ها تیمارهای ۵۰ و ۱۰۰ میلی­گرم پودر دانه مورینگا را تنهایی و با ترکیب با ۱۰ میلی­گرم آلوم استفاده نمودند، پس از مراحل انعقاد، ته­نشینی، و فیلتراسیون میزان اکسیژن مورد نیاز شیمیایی(COD) را اندازه­گیری نمودند، بهترین عملکرد در حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی، تیمار ۱۰میلی­گرم آلوم
 در ترکیب با ۱۰۰میلی­گرم پودر دانه مورینگا بود، که حدود
 ۶٤ درصد از COD را حذف نمود.

لیو^[7]و همکاران (۲۰۰۶) عملکرد آلوم را در مقابل
 دانه­های مورینگا برای تصفیه آب سطحی در مقیاس آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار دادند. نتایج آن­ها حاکی از که کاهش کدورت توسط دانه­های مورینگا، آلوم، و مخلوطی از هر دو بود که به ترتیب کدورت نهایی برابر۷/۲ و۴/۲ و ۳/۲ (NTU) می­باشد. در غلظت 20 تا 60 میلی­گرم در لیتر مورینگا و pH برابر 7 تا 5/8 راندمان کاهش رنگ برابر 56 تا 67 درصد است. در حالی که راندمان حذف رنگ توسط کلرید سدیم و کلرید پتاسیم در این شرایط به­ترتیب برابر 53 و 64 درصد است (کریشنا پراساد، 2008) .در مجموع می­توان گفت که دست­یابی به حداکثر راندمان حذف کدورت معمولاً بر مبنای تجربه بهره­برداران و یا به­صورت دقیق­تر بر اساس نتایج حاصل از آزمایشات دوره­ای جارتست در جهت تعیین بهترین ماده منعقدکننده همراه با بهترین شرایط کاربرد صورت می­پذیرد (یزدانی، 1388).

با توجه به استفاده روز افزون از منابع آبی و همچنین
 آلوده شدن آن­ها، این ضرورت احساس می­شود که از فاضلاب­ها به­عنوان یک منبع آبی مناسب در کشاورزی که پرمصرف­ترین بخش در زمینه مصرف آب می­باشد، استفاده نمود. برای استفاده مجدد از پساب­ها لازم است که آن­ها را تصفیه کنیم تا کیفیت آن ها تا حد مطلوبی افزایش یابد. یکی از موثرترین و مقرون به صرفه­ترین راه­ها در این زمینه استفاده از مواد طبیعی برای انجام عمل اختلاط است. از آنجایی که انجام آزمایشات مربوط به لخته­سازی و ته­نشینی از یک سو زمان بر بوده و
 از سوی دیگر در همه مناطق امکان پذیر نمی­باشد، در این پژوهش ما بر آنیم که تا حد امکان حالت­های مختلف این فرآیند را شبیه­سازی کنیم تا دسترسی به شرایط مطلوب­تر در این فرآیند سهل­تر گردد. اهداف این پژوهش عبارتند از: 1) بررسی اثر غلظت پودر دانه­های مورینگا اولیفرا در تصفیه فاضلاب، 2) بررسی اثر ترکیب پودر دانه­های مورینگا اولیفرا به ترتیب با آلوم و پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه فاضلاب. باید متذکر شد که هدف اصلی این تحقیق بدست آوردن غلظت بهینه این مواد در کاهش فراسنج­های کیفی اندازه­گیری شده است، لذا انجام آزمایشات برای غلظت­های بیش­تر از مقدار بهینه از لحاظ اقتصادی و فنی قابل توجیه نخواهد بود.

مواد و روش­ها

طرز تهیه پودر دانه­های مورینگا اولیفرا

دانه­های خشک شده مورینگا اولیفرا پس از حدود 4 ماه از مرحله گل­دهی به عنوان دانه­های رسیده جمع­آوری شدند.
لازم به ذکر است که دانه­های اولیفرا از استان بوشهر جمع­آوری گردید. باید توجه داشت که دانه­های اولیفرا باید از نظر ظاهری قهوه­ای رنگ و عاری از هر نوع آلودگی و پوسیدگی باشند. برای اطمینان از خشک بودن دانه­ها به منظور تهیه پودر، دانه­های جمع آوری شده را به مدت 5 ساعت در آون با دمای
 35 درجه سانتی­گراد قرار داده شد. دانه­ها به صورت دستی پوست­کنی و سپس با خردکن مولینکس بصورت پودر نرمی
 به اندازه­ی تقریبی 600 میکرومتر تبدیل شدند. به منظور ایجاد عصاره 1 گرم از پودر ایجاد شده در 1 لیتر آب مقطر وارد و به مدت ۳ دقیقه به کمک هم­زن با 120 دور در دقیقه مخلوط گردید. با عبور عصاره ایجاد شده از کاغذ فیلتر با قطر روزنه
 ۴۵/۰میکرومتر محلول همگنی که فاقد ذرات معلق باشد به دست آمد که از آن به عنوان منعقدکننده استفاده شد. لازم است که محلول فوق برای هر بار تصفیه به صورت تازه آماده شود و همچنین برای جلوگیری از تغییرات pH وگرانروی، ترجیحاً محلول باید در جای خنک (سایه) با حداکثر دمای
 20 درجه سانتی­گراد نگه­داری شود (کتایون و همکاران، 2006).

طرز تهیه محلول مادر پلی آلومینیوم کلراید و آلوم

برای این منظور به­ترتیب مقدار 1 گرم از هر کدام از مواد فوق را در 1 لیتر آب مقطر 2 بار تقطیر ریخته شد و برای ایجاد
 محلول همگن به مدت 10 دقیقه محلول حاصل مخلوط گردید. شایان ذکر است که محلول حاصل، محلول مادر 1000 پی پی ام خواهد بود.

فاضلاب مورد استفاده

برای انجام آزمایشات از فاضلاب طبیعی استفاده شد.
و این فاضلاب از رودخانه­ی واقع در پشت دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی­سینا که فاضلاب خانگی در آن تخلیه می­شود، جمع­آوری گردید. آزمایشات اولیه انجام شده بر روی فاضلاب خام بیان­گر این است که فاضلاب مورد استفاده از لحاظ شدت آلودگی در رنج فاضلاب­های متوسط شهری قرار دارد (جدول 1).

جدول 1- برخی از خصوصیات فاضلاب مورد استفاده

Table 1- Some characteristics of used Wastewater

* بر حسب MPN/100ml، ** بر حسب میلی­گرم در لیتر، *** بر حسب میلی­موس بر سانتی­متر،**** بر حسب ان-تی-یو

روش بررسی

پژوهش حاضر در مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از
 دستگاه جارتست در آزمایشگاه کیفیت آب و فاضلاب
 دانشکده کشاورزی بوعلی­سینا انجام شد. با انجام عمل اختلاط، تماس بین ذراتی که ناپایدار شده­اند افزایش یافت. به این ترتیب لخته­های قابل ته­نشینی یا قابل صاف شدن ایجاد گردید. ابتدا با اضافه کردن 10، 20 و 30، 40، 50، 60، 70، 80، 90، 100، 110 و 120 میلی­گرم در لیتر پودر اولیفرا (عصاره ایجاد شده در مرحله قبل) در یک لیتر فاضلاب اقدام به فرآیند تصفیه گردید. در ادامه مقادیر 5، 10، 15، 20، 25 و 30 میلی­گرم در لیتر آلوم و پلی آلومینیوم کلراید در فرآیند تصفیه نیز مورد آزمایش قرار گرفتند. باید متذکر شد که انتخاب رنج تغییرات غلظت منعقدکننده­ها بر اساس معنی­دار بودن تفاوت راندمآن های تصفیه بود، ضمن این­که مبانی اقتصادی نیز لحاظ گردید. در این راستا برای ارایه تصویر روشنی از تاثیر متقابل این مواد در فرآیند تصفیه ترکیب غلظت بهینه پودر دانه­های اولیفرا با مقادیر متفاوت آلوم و پلی آلومینیوم کلراید نیز مورد استفاده قرار گرفت.

عملیات اختلاط به صورت مکانیکی با دستگاه جارتست و با قابلیت انتخاب دورهای متغیر انجام شد. نمونه­ها پس از آماده سازی در دستگاه جارتست تحت عمل اختلاط سریع با 120 دور در دقیقه به مدت دو دقیقه و اختلاط آرام با سرعت­های 60، 40 و 20 به ترتیب به مدت 8، 8 و 5 دقیقه و در انتها به مدت 10 الی 30 دقیقه جهت ته­نشینی در شرایط سکون قرار گرفتند. در پایان، مقدار فراسنج­های سختی (کل، کلسیم و منیزیم)، کدورت، اسیدیته، کلی­فرم روده­ای و کل کلی­فرم­ها در نمونه­ها اندازه­گیری شد و کارایی هر یک از منعقد­کننده­های ذکر شده در حذف فراسنج­های فوق با استفاده از رگرسیون تعیین و نمودارهای مربوطه با استفاده از نرم افزار Excel ترسیم شد. آبگیری از لجن حاصل نیز توسط روش سانتریفوژ با 1500 دور در دقیقه صورت گرفت. همچنین در این تحقیق روش­های اندازه­گیری پارامترهای کیفی نیز کلاً بر اساس دستورالعمل­های موجود در کتاب استاندارد متد بوده است (استاندارد متد، 1995).

نتایج و بحث

هدف از این پژوهش نشان دادن عملکرد پودر دانه­های مورینگا اولیفرا به تنهایی و در ترکیب با آلوم و یا پلی آلومینیوم کلراید در فرایند تصفیه فاضلاب شهری است. زیرا در غیر این­صورت روند تغییرات راندمان تصفیه در غلظت­های مختلف پودر دانه­های فوق قابل بحث و بررسی نیست. از طرف دیگر اثر غلظت­های مختلف بر روی زدایش فراسنج­های مختلف از قبیل سختی کل، سختی کلسیم، سختی منیزیم، اشرشیا کلی، کدورت، کل کلی­فرم­ها و اسیدیته در شکل­های مجزا نشان داده شده است، تا تفکیک این پارامترها از همدیگر به راحتی انجام شود. در پایان نیز به نتیجه­گیری کلی و پیشنهاداتی در مورد پژوهش پرداخته شده است.

اثر غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها بر کاهش کدورت

همان­طور که در شکل 1 نشان داده شده است، راندمان  کاهش کدورت با افزایش غلظت منعقدکننده نسبت مستقیم دارد، به­طوری­که با افزایش مقدار منعقدکننده درصد کاهش کدورت نیز افزایش می­یابد. این نتیجه با نتایج محوی و شیخی (1385)، بینا (1386)، کتایون و همکاران (۲۰۰۶) هم­سو است. بیش­ترین زدایش کدورت توسط آلوم برابر 5/99 درصد بود، که در غلظت 20 میلی­گرم در لیتر مشاهده گردید. مقدار 15 میلی­گرم درلیتر پلی آلومینیوم کلراید قادر به حذف 99 درصدی کدورت است، لازم به ذکر است که تفاوت معنی­داری در عملکرد پلی آلومینیوم کلراید در کاهش کدورت با غلظت­های بیش از 10 میلی­گرم در لیتر وجود ندارد. غلظت 100 میلی­گرم در لیتر پودر اولیفرا دارای بالاترین عملکرد در زدایش کدورت در بین سایر غلظت­های این ماده بود، در این غلظت راندمان کاهش کدورت برابر 7/97 درصد می­باشد. در مقادیر بالای اولیفرا به علت اینکه مقداری از این مواد به­صورت معلق باقی­مانده و ته­نشین نمی­گردند، لذا راندمان زدایش کدورت با کاهش روبرو گردید. در نتیجه استفاده از غلظت­های بیش از 100 میلی­گرم در لیتر اولیفرا در تصفیه توصیه نمی­گردد. در ادامه لازم بود تا اثر ترکیبی این مواد در کاهش کدورت بررسی گردد. لذا عملکرد ترکیب 100 میلی­گرم در لیتر اولیفرا که بهترین عملکرد را داشت با غلظت­های 5، 10، 15 و 20 میلی­گرم در لیتر آلوم و یا 5، 10، 15 و 20 میلی­گرم در لیتر پلی آلومینیوم کلراید مورد سنجش قرار گرفت. همان­طور که در قبل نیز ذکر شد هدف اصلی این تحقیق بدست آوردن بهترین راندمان تصفیه و ارزان­ترین ترکیب است. لذا آزمایشات ترکیبی بر روی غلظت­های بهینه انجام شد. بر اساس نتایج بدست آمده بهترین عملکرد مربوط به ترکیب 100 میلی­گرم در لیتر اولیفرا با 20 میلی­گرم در لیتر پلی آلومینیوم کلراید بود، که دارای راندمان 7/99 درصدی در کاهش کدورت است. یکی از مزیت­های استفاده از پودر دانه­های اولیفرا که در زیر به آن اشاره شده است کاهش زمان ته­نشینی می­باشد. نتایج حاکی از کاهش 20 دقیقه­ای در زمان ته­نشینی در صورت استفاده از پودر اولیفرا نسبت به آلوم و پلی آلومینیوم کلراید است. به­طوری­که استفاده از پودر اولیفرا باعث کاهش زمان ته­نشینی از 30 دقیقه به 10 دقیقه گردید. از دیگر مزیت­های استفاده از پودر دانه­های اولیفرا می­توان به آبگیری آسان از لجن تولیدی در صورت استفاده از این پودر در عملیات انعقاد و لخته­سازی اشاره نمود. این در حالی است که آبگیری از لجن حاصله از آلوم و پلی آلومینیوم کلراید بسیار مشکل و زمان بر بوده است. چنین نتیجه­ای از سوی اندابیگنگسر و ناراسیاه (۱۹۹۷) نیز گزارش شده است.

اثر غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها بر زدایش سختی

همانطور که قبلاً نیز ذکر شد اندازه­گیری سختی توسط تیتراسیون انجام گرفت، نتایج حاصله به­صورت درصد کاهش سختی در شکل 2 بیان شده است. نتایج بدست آمده حاکی از توانایی دانه­های اولیفرا در کاهش سختی است. باید متذکر شد که اولیفرا راندمان بالاتری نسبت به آلوم و پک در کاهش سختی دارد، به­طوری­که در غلظت 100 میلی­گرم در لیتر اولیفرا راندمان کاهش سختی کل و کلسیمی به­ترتیب برابر 40 و 5/72 درصد بود. در حالی که بیش­ترین راندمان کاهش سختی منیزیم برابر 67 درصد است که در غلظت­های 80 و 90 میلی­گرم در لیتر اولیفرا مشاهده گردید. ترکیب اولیفرا با آلوم و یا پلی آلومینیوم کلراید باعث بهبود عملکرد آن­ها در کاهش سختی گردید. از دیگر نتایج حاصله می­توان به روند کاهشی راندمان زدایش سختی با افزایش غلظت آلوم و پلی آلومینیوم کلراید اشاره نمود، به­طوری­که در غلظت­های بالا با افزایش سختی روبرو شدیم. اندابیگنگسر و ناراسیاه (۱۹۹۷) نیز در تحقیقات خود به عملکرد پایین آلوم در خصوص کاهش سختی دست یافتند. این کاهش بدلیل اثرات سوء مقادیر بالای این مواد در زدایش سختی می­باشد. یکی از دلایل این امر کاهش pH توسط مواد فوق است که دانشور (1383)، روشنی و همکاران (1382) و مصطفی پور و همکاران (1386) از آن یاد کردند.

شکل 1- درصد کاهش کدورت توسط غلظت­های مختلف منعقدکننده

Figure 1- Percent reduction in turbidity by different concentrations of coagulant

شکل 2- تاثیر غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها بر کاهش سختی

Figure 2- Effect of different concentrations of coagulants on reducing hardness

اثر غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها بر تغییراتpH

در شرایط متعارف، pH آب­های طبیعی بین 7 تا 5/8 است و در این نوع آب­ها بی­کربنات به صورت محلول در آب باقی می­ماند. تغییرات شدید pH مقدار کربن قابل دسترس را کاهش می­دهد، که این امر در اثر خارج شدن گاز کربنیک در محیط اسیدی و یا رسوب کردن کربنات در محیط قلیایی به­وقوع می­پیوندد. همچنین تغییرات شدید pH علاوه بر تاثیر در سیستم کربن آب، قابلیت انحلال کربن دی­اکسید و ظرفیت هیدروسفر برای جذب آب را تغییر می­دهد (یزدانی و بانژاد، 1388). چون آب کشاورزی بعد از نفوذ در خاک اثرات غیر مستقیم روی گیاه دارد، لذا آب قلیایی ابتدا روی خاک اثر دارد که می­تواند اثرات اصلاح یا تشدید کنندگی اثرات سوء، در محیط خاک اطراف ریشه داشته باشد. به­طور کلیpH  توصیه شده جهت مصارف کشاورزی و آبیاری بین حداقل ۵ و حداکثر ۹ پیشنهاد شده است (آیرس و وسکات، 1985). با توجه به مباحث ذکر شده اندازه­گیری اسیدیته آب امری ضروری است. لذا برای ارایه تصویری روشن از تغییرات اسیدیته روند تغییرات pH در غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها در شکل 3 نشان داده شده است. بر اساس شکل ذیل با افزایش مقادر پلی آلومینیوم کلراید و آلوم درصد کاهش pH نیز افزایش پیدا می­کند، لازم به ذکر است که این کاهش در pH باعث اسیدی شدن نمونه فاصلاب می­گردد لذا در اکثر تصفیه­خانه­ها برای جلوگیری از این امر به نمونه­ فاضلاب آب آهک اضافه می­شود تا جبران کاهش pH را نماید. شایان ذکر است که کاهش در pH توسط اولیفرا دارای روند مشابهی با کاهش توسط آلوم و پلی آلومینیوم کلراید است. تنها تفاوت اولیفرا با آلوم و پک در کاهش pH کم­تر بودن میزان کاهش توسط اولیفرا است. کاهش pH توسط اولیفرا نیز توسط موییبی و کوفا (۱۹۹6) و هیتندرا بهوپتووات و همکاران (٢۰۰۶) گزارش شده است. ترکیب اولیفرا با آلوم باعث کاهش بیش­تر pH نسبت به آلوم تنها گردید، در مقابل کاهش pH توسط ترکیب اولیفرا با پلی آلومینیوم کلراید نسبت به پلی آلومینیوم کلراید تنها چندان تغییری نداشت.

شکل 3- روند تغییرات pH توسط غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها

Figure 3- Changes in pH by various concentrations of coagulants

اثر غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها بر زدایش اشرشیا کلی و کل کلیفرم­ها

با توجه به این­که اشرشیا کلی بیان­گر میزان آلودگی میکروبی فاضلاب می­باشد، لذا کاهش در آن به منزله­ی کمبود در تعداد سایر میکروارگانیسم­ها نیز است. بر این اساس درصد زدایش اشرشیا کلی و کل کلیفرم­ها در شکل 4 آورده شده است.بر اساس نتایج بدست آمده بیش­ترین راندمان زدایش اشرشیا در غلظت­های 25 میلی­گرم در لیتر آلوم، 15 میلی­گرم در لیتر پلی آلومینیوم کلراید و 100 میلی­گرم در لیتر اولیفرا می­باشد. به­طوری­که در این غلظت­ها درصد کاهش اشرشیا کلی به ترتیب برابر 98، 97 و 7/98 درصد است. درصد کاهش قابل ملاحظه اشرشیا توسط پودر مورینگا از سوی بینا (1386) نیز گزارش شده است. این در حالی است که حداکثر راندمان کاهش توسط ترکیب آلوم با اولیفرا به میزان 8/99 درصد حاصل گردید. ترکیب اولیفرا با آلوم و یا پلی آلومینیوم کلراید باعث بهبود عملکرد در حذف کلی­فرم­ها گردید. شایان ذکر است که تفاوت معنی­داری بین ترکیب اولیفرا با پلی آلومینیوم کلراید و آلوم وجود ندارد. ضمن اینکه در هر دو حالت راندمان زدایش بیش­تر از عملکرد هر ماده به­تنهایی است. از دیگر نتایج حاصله می­توان به این اشاره کرد که عملیات تصفیه بر روی زدایش اشرشیا نسبت به سایر کلیفرم­ها موثرتر است. لازم به ذکر است که روند کاهش کلی­فرم­ها توسط ترکیب اولیفرا با پلی آلومینیوم کلراید به­صورت خطی بوده و با افزایش غلظت پلی آلومینیوم کلراید درصد کاهش کلی­فرم­ها نیز افزایش می­یابد. در مقابل روند کاهش کلی­فرم­ها در صورت استفاده از ترکیب آلوم با اولیفرا ابتدا افزایش و سپس کاهش می­یابد. البته باید متذکر شد که این کاهش در سطح 95 درصد معنی­دار نیست.

بررسی­ها نشان داد که راندمان زدایش کلی­فرم­ها (اشرشیا و سایر کلی­فرم­ها) تابع راندمان حذف کدورت می­باشد. به­طوری­که بیش­ترین راندمآن های زدایش کلی­فرم­ها در مواردی مشاهده شد که راندمان حذف کدورت بیشینه بود.

شکل 4- درصد کاهش اشرشیا کلی و کل کلی­فرم­ها توسط غلظت­های مختلف منعقدکننده­ها

Figure 4- Percentage of E. coli and total coliforms decreased by different concentrations of coagulants

بررسی فاضلاب تصفیه شده از لحاظ استانداردهای محیط­زیست

سازمان حفاظت محیط­زیست از اثرات زیان­بار ناشی از فعالیت­های انسان، حفاظت جوامع انسانی از عوامل سوء محیط زیستی و بهتر نمودن کیفیت محیط برای سلامتی و رفاه انسان را به عهده دارد. همان­طور که در تعریف بالا نهفته است انسان­ها در تماس با محیط­زیست گاهی اثر سوء بر آن گذاشته و گاهی نیز در اثر آلودگی­های موجود در محیط ضرر می­بینند. آب به عنوان حلال عمومی موسوم است و پارامترهایی شیمیایی موجود در آن به قدرت حل کنندگی آب مربوط می­شود کل جامدات محلول، قلیاییت[8]، سختی، فلورایدها، فلزات، مواد آلی، مواد مغذی و کلی­فرم­های گرماپای پارامترهای مورد توجه در کیفیت آب به شمار می­روند.

پساب تصفیه فاضلاب جزء آب قابل استفاده اما آلوده محسوب می­شود که بسته به درجه تصفیه و استاندارد ملی و بین المللی با توجه به بحران کمی و کیفی آب می­توان جهت مصارف مختلف از قبیل آبیاری محصولات کشاورزی و گل­خانه­ای، تغذیه مجدد آب زیرزمینی، مصارف صنعتی جهت آب خنک سازی، دیگ بخار و آب فرآیند صنعتی، استفاده­های تفریحی در دریاچه­های مصنوعی جهت قایقرانی و شنا، پرورش آبزیان، شرب حیوانات اهلی و وحشی، استفاده شهری غیرآشامیدنی نظیر آبنمای شهری، آتش نشانی، مخزن توالت سیفونی و تهویه هوا و همچنین استفاده آشامیدنی غیر مستقیم و مستقیم استفاده نمود. با توجه به بحران کمبود آب و هزینه بهبود منابع آب و تصفیه آن در کشور می­توان از پساب تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی جهت مصارف مختلف شهری و غیرشهری استفاده نمود، که نوع استفاده مجدد بستگی به کمیت وکیفیت
فاضلاب خام، درجه تصفیه مورد نیاز، هزینه تصفیه و نوع مقررات و استاندارد محیط زیستی دارد. آلودگی بیولوژیکی از مهم­ترین نگرانی­های کاربرد پساب فاضلاب در آبیاری است. به طور کلی در اکثر استانداردهای ارایه شده بعد از فرآیند تصفیه ثانویه، گندزدایی فرآیندی تکمیلی است که در این صورت کاربرد پساب فاضلاب در آبیاری محصولات غذایی و پارک­ها توصیه شده است. واضح است که بالا بودن غلظت عناصری هم­چون نیتروژن و فسفر برای رشد گیاهان بسیار مفید و ضروری است، که این مواد می­توانند جایگزین کودهای شیمیایی شوند (استاندارد محیط­زیست، 1386). برای استفاده مجدد از پساب سازمان حفاظت محیط­زیست استانداردهایی را ارایه نموده است که برخی از این استانداردها در جدول 2 ذکر شده است.

برای ارایه تصویر روشن از کیفیت پساب تصفیه شده مقادیر فراسنج­های اندازه­گیری شده پس از تصفیه درجدول 3 ذکر شده است. لازم به ذکر است که این مقادیر در بهترین حالت و همچنین در بالاترین راندمان بدست آمدند.

در بررسی انطباق کیفیت پساب تصفیه شده با استانداردهای حفاظت محیط­زیست می­توان نتیجه گرفت که پساب تصفیه شده توسط آلوم از نظر فراسنج­های کلیفرم گوارشی و کلیه کلی­فرم­ها بیش از استاندارد استفاده در کشاورزی و یا تخلیه به چاه جذب و همچنین رها­سازی در آب­های سطحی است. فراسنج­های اندازه­گیری شده در فاضلاب تصفیه شده توسط سایر تیمارها کم­تر از حد استاندارد بوده و از این لحاظ مشکلی در استفاده از آن در مصارف سه­گانه بالا نیست. البته باید متذکر شد که به­دلیل بالا بودن شوری فاضلاب تصفیه شده، نمی­توان از آن برای آبیاری بارانی به علت ایجاد سوختگی در برگ­ها استفاده نمود.

جدول 2- استاندارد استفاده مجدد از پساب (سازمان حفاظت محیط زیست ایران،(1386)

Table 2-Standard for reuse of wastewater (Iran Environmental Protection Agency, 2007)

جدول 3- برخی از خصوصیات فاضلاب تصفیه شده*

Table 3- Some Properties of Refined Wastewater

* نتایج حاصله به­ترتیب ناشی از 100 میلی­گرم در لیتر اولیفرا، 20 میلی­گرم در لیتر آلوم، ترکیب 100 میلی­گرم اولیفرا با 10 میلی­گرم آلوم، 15 میلی­گرم در لیتر پلی آلومینیوم کلراید، ترکیب 100 میلی­گرم اولیفرا با 20 میلی­گرم در لیتر پلی آلومینیوم کلراید.

بحث و نتیجه گیری

1-استفاده از پودر دانه­های مورینگا اولیفرا باعث کاهش زمان ته­نشینی نسبت به آلوم و پک می­گردد، به­طوری­که زمان
 ته­نشینی از 30 دقیقه به 10 دقیقه کاهش یافت.

2-آبگیری از لجن حاصله از تصفیه توسط پودر اولیفرا نسبت به لجن حاصله از تصفیه توسط آلوم و پلی آلومینیوم کلراید
 آسان­تر می­باشد.

3-بر خلاف منعقدکننده­های آلوم و پلی آلومینیوم کلراید استفاده از پودر دانه­های اولیفرا باعث افزایش سختی نمی­گردد.

ترکیب اولیفرا با آلوم و یا پلی آلومینیوم کلراید باعث افزایش راندمان ها گردید.

4-حجم لجن تولیدی حاصله از پودر اولیفرا بسیار کم­تر از حجم لجن حاصله از آلوم و پک می­باشد.

منابع

1-      یزدانی، وحید. ارزیابی عملکرد پودر دانه­های برخی از گونه­های درخت گز روغنی در مقایسه با آلوم و پلی آلومینیوم کلرید در تصفیه فاضلاب شهری. پایان نامه کارشناسی ارشد علوم و مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا همدان.1388. صفحات 80 تا 95.

2-      Montgomery, J.M., 1995. Water tretment principals and desing. John wiley, 28p.

3-      Lettermanl, R.D., and Pero, R.W., 1990. Contaminants in Polyelectrolytes Used in Water Treatment. J AWWA, 12:145-155.

4-      مصطفی پور، فردوس و همکاران. بررسی مقایسه­ای کارایی منعقدکننده­های سولفات آلومینیوم، کلراید فریک و پلی­آلومینیوم کلراید در حذف کدورت از آب آشامیدنی. 1386، دوره 10 شماره 1: 17- 25.