فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مساله و اهداف: افزایش روزافزون مصرف آب و تولید پساب در صنایع خمیر و کاغذ، به‌ویژه در فرایندهای پخت سودا و کرافت، منجر به تولید حجم عظیمی از مایع سیاه با بار آلایندگی بسیار بالا شده است. این پساب‌ها عمدتاً حاوی لیگنین، فنول‌ها، ترکیبات گوگردی، سیلیس و خاکستر هستند که نه‌تنها تیمار و دفع آن‌ها را دشوار می‌سازند، بلکه تهدیدی جدی برای محیط زیست و منابع آبی به شمار می‌روند. روش‌های سنتی تصفیه، از جمله تبخیر و سوزاندن به دلیل هزینه‌های زیاد انرژی، نیاز به سرمایه‌گذاری عظیم، هزینه عملیات زیاد و بازده نسبتاً کم از کارایی و صرفه اقتصادی لازم در مقیاس صنعتی برخوردار نیستند. از این رو در این پژوهش، اثربخشی تیمار زیستی مایع سیاه حاصل از فرایند پخت سودا و کرافت کاه گندم با بهره‌گیری از باکتری Bacillus subtilis و با استفاده از سلول‌های آزاد در کاهش پارامترهای آلودگی نظیر اکسیژن موردنیاز بیولوژیکی (BOD)، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، کل مواد جامد معلق (TSS) و کل مواد جامد حل شده (TDS) مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روشها: در این مطالعه، مایع سیاه پخت از فرایند سودا و کرافت کاه گندم در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی تهیه شد. تیمار زیستی با استفاده از سلول‌های آزاد B. subtilis که از مرکز کلکسیون میکروارگانیسم‌های صنعتی ایران تهیه گردیده بود، صورت گرفت. سلول‌های باکتریایی پس از تکثیر و آماده‌سازی در محیط کشت مایع حاوی مواد مغذی (کربن و نیتروژن) به نمونه‌های مایع سیاه رقیق‌شده افزوده شدند. شرایط بهینه برای تیمار (pH=7، دمای 30 درجه سانتی‌گراد و دور شیکر 80 دور در دقیقه) در بازه زمانی 0، 1، 3، 7، 11 و 14 روز در نظر گرفته شد. شاخص‌های کلیدی آلودگی شامل BOD، COD، TDS و TSS در روزهای مختلف از تیمار اندازه‌گیری شد. تمامی آزمون‌ها در سه تکرار انجام گرفت و تحلیل آماری داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS صورت پذیرفت.نتایج: یافته‌ها نشان داد که B. subtilis توانایی قابل توجهی در کاهش شاخص‌های آلودگی مایع سیاه، به ویژه در فرایند سودا دارد. در پساب سودا، میزان کاهش COD پس از 14 روز تیمار به 04/51 درصد و در کرافت به 03/38 درصد رسید. کاهش BOD در سودا برابر با 54/67 و در کرافت 14/40 درصد بود. همچنین میزان کاهش TDS و TSS در سودا به 88/45 و 43/22 درصد و در کرافت به ترتیب 32/49 و 32/17 درصد ثبت شد. عملکرد تیمار زیستی در روزهای ابتدایی (1 تا 5) بیشترین کارایی را نشان داد و پس از آن به علت کاهش منابع غذایی و احتمال افزایش سمیت محیط، آهنگ کاهش شاخص‌ها کندتر شد. تحلیل منحنی‌های رشد و تخریب آلاینده‌ها نشان داد که کارایی B. subtilis در پساب کرافت به دلیل حضور لیگنین متراکم و ترکیبات گوگردی، به طور معناداری پایین‌تر از پساب سودا است.نتیجه­ گیری: نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که تیمار زیستی مایع سیاه پخت سودا و کرافت با استفاده از باکتری B. subtilis به صورت سلول‌های آزاد، می‌تواند در کاهش آلاینده‌های اصلی نظیر BOD، COD و TDS پساب موثر باشد و به عنوان رویکردی اقتصادی، کارآمد و دوستدار محیط زیست در تصفیه اولیه پساب‌های صنایع سلولزی مورد استفاده قرار گیرد. فرایند تصفیه زیستی با باکتری‌ها به دلیل بهره­وری زیاد، کاهش تولید لجن و سازگاری با شرایط عملیاتی می‌تواند جایگزین مناسبی برای روش‌های پرهزینه شیمیایی و حرارتی باشد و زمینه بهبود عملکرد فرآیندهای بعدی مانند لجن فعال و تولید بیوگاز را فراهم کند.