علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

بهینهسازی فرآیند کاهش آنتیبیوتیک­ از پساب بیمارستان با استفاده از راکتور UASB

نوع مقاله : مقالات علمی

نویسندگان
1 دانشجوی مقطع دکتری مهندسی محیط‎زیست، گرایش آب و فاضلاب، دانشکده هنر، معماری، عمران و محیط‎زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب، تهران، ایران.
2 استاد گروه محیط‎زیست آب و فاضلاب، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 دانشیار، گروه شیمی دارویی، واحد علوم پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
4 دانشیار، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.
5 استادیار، گروه مهندسی محیط‎زیست، دانشگاه آزاد اسلامی (تهران شمال)، تهران، ایران.
چکیده
ورود آنتیبیوتیک­ها به سیستم رودخانه بدون توجه به تصفیه مناسب، زمینه افزایش مقاومت باکتریایی، ژئوتوکسیسیتی و اختلالات ژنتیکی را جامعه بهدنبال دارد. از اینرو اجرای تصفیه­ای کارآمد در مراکز درمانی اهمیت بالایی دارد. در این پژوهش راه­اندازی راکتور لجن بی­هوازی جریان رو به بالا یا UASB بهمنظور حذف آنتی­بیوتیک از فاضلاب بیمارستانی مورد بررسی قرارگرفته است. پکیج تصفیه فاضلاب UASBیکی از سیستم­های تصفیه فاضلاب است که برپایه استفاده از میکروارگانیسم­ها در شرایط بیهوازی برای حذف آلاینده­های آلی موجود در فاضلاب­ طراحی شده است. راه­اندازی راکتور با استفاده از لجن فعال بیمارستان انجام شد. بهمنظور راه­اندازی راکتور، لجن بهمدت 48 ساعت سازگاری دادهشد. در این مطالعه تاثیر تغییرات pH (محدوده­ بین 4 تا 8)، درجه حرارت (25-40 درجه سانتیگراد)، زمان ماند هیدرولیکی (4 تا 8 ساعت)، زمان ماند سلولی (محدوده­ بین 20 تا 40 روز) بر روی درصد حذف COD، BOD و حذف آنتیبیوتیک­ها مورد مطالعه قرارگرفت. میزان تزریق آنتی­بیوتیک­ها آزیترومایسین 2/5 میلی­گرم بر لیتر و سفتریاکسون 7/6 میلی­گرم بر لیتر بود. شرایط بهینه فعالیت راکتور در شرایط 6 ساعت زمان ماند هیدرولیکی، pH 6، زمان ماند سلولی 30 روز و دمای 25 درجه سانتی­گراد بود که در این شرایط راندمان حذف COD برابر 58/81 درصد، BOD برابر 12/83 درصد، حذف آنتی­بیوتیک آزیترومایسین برابر 35/86 درصد و حذف آنتی­بیوتیک سفتریاکسون برابر 52/874 درصد بود. درنتیجه کارایی موفق سیستم در کاهش بار آنتی­بیوتیکی فاضلاب و عدم دفع لجن، این سیستم را به سیستمی پاک برای محیطزیست تبدیل کرده است.
کلیدواژه‌ها

آقانزاد، م.، و موسوی، غ.، (1395)، "بررسی کارایی راکتورهای بافل­دار بیهوازی با بستر مدیایی ثابت و چرخان برای تصفیه فاضلاب شهری"، مجله سلامت و محیطزیست، 9، 421-432.
آقانزاد، م.، و موسوی، غ.، (1399)، "بررسی ارتقای راکتور بافلدار بی­هوازی با تلفیق فرآیند انعقاد الکتریکی برای تصفیه فاضلاب شهری"، مجله سلامت و بهداشت، 5، 609-623.
ادهمی، ش.، فضلزاده، م.، و حضرتی، ص.، (1396)، "بررسی حذف فتوکاتالیستی سفالکسین از محلول­های آبی با استفاده از فرآیند UV/ZnO"، مجله مهندسی بهداشت محیط، 5، 173-183.
رحمانی، س.، یگانه میرزا علیلو، م.، دوستی، م.ر.، و ذوقی، م.، (1399)، "مقایسه راکتورهای UASB معمول و اصلاحشده در تصفیه پساب صنایع لبنی"، نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، 52، 2583-2592، https://doi.org/10.22060/ceej.2019.15695.6004
رحمتی، م.، (1400)، "تصفیه فاضلاب آشپزخانه با روش بستر لجن بی­هوازی جریان رو به بالاUASB"، محیطزیست و مهندسی آب، 7، 579-589.
رحیمی، س.، مکمل، ع.، و رضائی، م.، (1395)، "تصفیه فاضلاب شهری با بررسی عملکرد فرآیندهای هوازی و بیهوازی فیلم ثابت"، مجله سلامت محیط و کار، 5، 160-180، https://doi.org/10.2166/wst.1983.0161
رشتچی، ن، سبحان اردکانی، س.، چراغی، م.، گودرزی، ا.، و لرستانی، ب.، (1401)، "حذف فوتوکاتالیستی آموکسیسیلین از محیطهای آبی با استفاده از نانوکامپوزیت گرافن اکساید مغناطیسی عاملدار شده با دی اکسید سریم"، مجله سلامت و محیطزیست، 15، 320-307.
کریم مهربانخواهی، غ.، لیلی، م.، شکوهی، ر.، رحمانی، ع.، آذریان، ق.، شیرمحمدی خرم، ن.، و رضوی، م.، (1402)، "بهینهسازی کارایی فرآیند الکتروکواکولاسیون در حذف آنتی بیوتیک آموکسی سیلین و غلظت COD ناشی از آن از محلول­های آبی و فاضلاب بیمارستانی درشرایط بهینه: مطالعه موردی بیمارستان علیمرادیان نهاوند"، مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی کردستان، 28، 135-155.
American Public Health Association (A.P.H.), (2017), Standard methods for the examination of water and wastewater, 23rd Edition, E.W., Rice, R.B., Baird, A.D., Eaton (Eds.), American Water Works Association, Water Environment Federation.
Cruz-Salomón, A., Meza-Gordillo, R., Rosalea-Quintero, A., Ventura-Canseco, C., Lagunas-Rivera, S., and Carrasco-Cervantes, J., )2017), “Biogas production from a native beverage vinasse using a modified UASB bioreactor”, Fuel, 198, 170-174, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.11.046.
Custodio, M., Cuadrado, W., and Penaloza, R., (2022), “Treatment of hospital wastewater using activated sludge with extended aeration”, Journal of Ecological Engineering, 23(11), https://doi.org/10.12911/22998993/152991.
Elyasi, S., Amani, T., and Dastyar, W., (2015), “A comprehensive evaluation of parameters affecting treating high-strength compost leachate in anaerobic baffled reactor followed by electrocoagulation-flotation process”, Water, Air, and Soil Pollution, 226, 1-14, https://doi.org/10.1007/s11270-014-2279-0.
Esparza-Soto, M., Arzate-Archundia, O., Solis-Morelos, C., and Fall, C., (2013), “Treatment of a chocolate industry wastewater in a pilot-scale low-temperature UASB reactor operated at short hydraulic and sludge retention time”, Water Science and Technology, 67(6), 1353-1361, https://doi.org/10.2166/wst.2013.010.
Ghafoori, M., Cheraghi, M., Kiani Sadr, M., Lorestani, B., and Sobhanardakani, S., (2022), “Magnetite graphene oxide modified with β-cyclodextrin as an effective adsorbent for the removal of methotrexate and doxorubicin hydrochloride from water”, Environmental Science and Pollution Research, 29(23), 35012-35024, https://doi.org/10.1007/s11356-022-18725-x.
Jijai, S., Siripatana, C., O-Thong, S., and Ismail, N., (2016), “Kinetic models for prediction of COD effluent from upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor for cannery seafood wastewater treatment”, Journal Technology, 78, 5-6, https://doi.org/10.11113/jt.v78.8644.
Leitão, R.C., Haandel, A., Zeeman, G., and Lettinga, G., (2006), “The effects of operational and environmental variations on anaerobic wastewater treatment systems: A review”, Bioresource Technology, 97(9), 1105-1118, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.12.007.
Ramakrishnan, A., and Gupta S.K., (2008), “Effect of hydraulic retention time on the biodegradation of complex phenolic mixture from simulated coal wastewater in hybrid UASB reactors’, Journal of Hazardous Materials, 153(1-2), 843-851, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.09.034.
Sobhanardakani, S., and Zandipak, R., (2016), “Removal of methyl orange dye from aqueous solutions using NiFe2O4 nanoparticles: Equilibrium and kinetic studies”, Iranian Journal of Health and Environment, 9(2), 247-258, http://ijhe.tums.ac.ir/article-1-5566-en.html.
Sung, H.-N., Katsou, E., Statiris, E., Anguilano, L., and Malamis, S., (2019), “Operation of a modified anaerobic baffled reactor coupled with a membrane bioreactor for the treatment of municipal wastewater in Taiwan”, Environmental technology, 40(10), 1233-1238, https://doi.org/10.1080/09593330.2017.1420102.
Tang, Y., Zhao, B., and Liu, C., (2020), “Removal mechanisms of β-blockers by anaerobic digestion in a UASB reactor with carbon feeding”, Bioresource Technology Reports, 11, 100531, https://doi.org/10.1016/j.biteb.2020.100531.
Tawfik, A., Sobhey, M., and Badawy, M., (2008), “Treatment of a combined dairy and domestic wastewater in an up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor followed by activated sludge (AS system)”, Desalination, 227(1-3), 167-177, https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.06.023.
Van Boeckel, T.P., Brower, C., Gilbert, M., Grenfell, B.T., Levin, S.A., Robinson, T.P., Teillant, A., and Laxminarayan, R., (2015), “Global trends in antimicrobial use in food animals”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(18), 5649-5654, https://doi.org/10.1073/pnas.1503141112.
Yu, C.H., Wu, C.H., Ho, T.H., and Hong, P.A., (2010), “Decolorization of CI Reactive Black 5 in UV/TiO2, UV/oxidant and UV/TiO2/oxidant systems: A comparative study”, Chemical Engineering Journal, 158(3), 578-583, https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.02.001.
Zhang, T., Lv, K., Lu, Q., Wang, L., and Liu, X., (2021), “Removal of antibiotic-resistant genes during drinking water treatment: A review”, Journal of Environmental Sciences, 104, 415-429, https://doi.org/10.1016/j.jes.2020.12.023.
دوره 11، شماره 1
بهار 1405
صفحه 33-46

  • تاریخ دریافت 01 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 17 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 03 اردیبهشت 1404