زیست پالایی ترکیبات سولفوره در پساب سرامیک سازی با استفاده از باکتری های بومی و تیوباسیلوس تیوپاروس

محورهای موضوعی : زیست فناوری میکروبی

مهتاب طاهریان ¹ (کارشناس ارشد، گروه مهندسی شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران)
فاطمه اردستانی ² (دانشیار، گروه مهندسی شیمی، واحد قائم شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائم شهر، ایران)
مهدی پروینی ³ (استادیار، گروه مهندسی شیمی، گاز و نفت، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران)

تاریخ دریافت : 1397/04/23 تاریخ پذیرش : 1397/06/13 تاریخ انتشار : 1397/12/01

کلید واژه: پساب, زیست پالایی, تیوباسیلوس تیوپاروس, ترکیبات سولفیدی, صنایع سرامیک سازی,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف: ترکیبات سولفیدی فاضلاب سرامیک موجب آلودگی آب ها و از بین رفتن گیاهان و آبزیان می شوند. هدف از این پژوهش، ارزیابی حذف ترکیبات سولفیدی از فاضلاب صنایع سرامیک سازی با استفاده از باکتری بومی جداشده از پساپ و تیوباسیلوس تیوپاروس بود.مواد و روش ها: غنی سازی باکتری های بومی در اسیدیته 7، دمای 25 درجه سلیسیوس و سرعت همزن 200 دور در دقیقه با هوادهی 100 میلی لیتر در دقیقه در بیوراکتور دو لیتری برای 15 سیکل متوالی انجام شد. عملکرد باکتری های بومی و همچنین تیوباسیلوس تیوپاروس در حذف ترکیبات سولفیدی و تاثیر عواملی مانند اسیدیته و غلظت اولیه سولفید ارزیابی گردید.یافته ها: نرخ حذف تیوسولفات توسط باکتری های غنی شده، 250 میلی گرم سولفید در لیتر در ساعت، درصد تبدیل تیوسولفات، 100% و زمان اکسیداسیون تیوسولفات پس از 8 سیکل متوالی، 44 دقیقه به دست آمد. نرخ حذف سولفید توسط باکتری تیوباسیلوس تیوپاروس، 246.5 و توسط باکتری های بومی فاضلاب سرامیک، 276.5 میلی گرم در لیتر در ساعت بود. نرخ حذف سولفید توسط باکتری های غنی شده از 250 در اسیدیته 7 به 230 و 180 میلی گرم در لیتر در ساعت در اسیدیته های 8 و 9 کاهش یافت. این باکتری ها در غلظت سولفید 3000 میلی گرم در لیتر نیز عملکرد قابل قبولی داشتند. قابلیت باکتری تیوباسیلوس تیوپاروس در حذف سولفید در اسیدیته های 9 و 10 به ترتیب 2.5 و 4 برابر نسبت به اسیدیته 7 کاهش یافت. این باکتری تحمل غلظت های بالای سولفید را نداشت.نتیجه گیری: نتایج نشان داد که باکتری های جداسازی شده از فاضلاب کارخانه سرامیک قابلیت بالاتری در حذف ترکیبات سولفیدی نسبت به باکتری تیوباسیلوس تیوپاروس دارند.

چکیده انگلیسی:

Background & Objectives: Sulfide compounds of ceramic industries wastewater cause water pollution as well as plants and aquatic destruction.  This study was aimed to evaluate sulfide compounds removal from ceramic industries wastewater by Thiobacillus thioparus and indigenous wastewater bacterial isolates.   Materials & Methods: Indigenous bacterial strains were proliferated at pH of  7, the temperature of 25oC, agitation speed of 200 rpm and an aeration rate of 100 mL min-1 in a 2 L bioreactor for 15 consecutive cycles. Sulfide compounds removal function of T. thioparus and indigenous bacterial strains along with the effect of pH and initial sulfide concentrations were investigated.   Results: The results showed a thiosulfate removal rate of 250 mg sulfide L-1 h-1, a thiosulfate conversion percentage of 100% and a thiosulfate oxidation time of 44 min following 8 consecutive cycles. The sulfide removal rate of T. thioparus and ceramic wastewater indigenous bacteria was obtained as 246.5 and 276.5 mg sulfide L-1 h-1, respectively. Sulfide removal rate by proliferated bacteria decreased from 250 at pH of 7 to 230 and 180 mg sulfide L-1 h-1 at pH of 8 and 9, respectively. Bacterial isolates had an acceptable function in sulfide concentration of 3000 mg L-1, as well. Sulfide removal ability of T. thioparus isolates was decreased by 2.5 and 4 folds, when pH changed from 7 to 8 and 9, respectively. This bacterial strain was not able to tolerate high sulfide concentrations.   Conclusion: The results showed that bacteria isolated from ceramic industries wastewater have a higher capability of sulfide compounds removal as compared to T. thioparus isolates.   

منابع و مأخذ:

1. Silva J, Morales M, Caceres M, Morales P, Aroca G. Modelling of the biofiltration of reduced
   sulphur compounds through biotrickling filters connected in series: Effect of H2S. Electron J
   Biotechnol. 2012; 15(3): 1-15.
   2. Tang K, Baskaran V, Nemati M. Bacteria of the sulphur cycle: An overview of microbiology,
   biokinetics and their role in petroleum and mining industries. Biochem Eng J. 2009; 44(1):
   73-94.
   3. Mahmood Q, Zheng P, Cai J, Hayat Y, Hassan MJ, Wu DL, Hu BL. Sources of sulfide in waste
   streams and current biotechnologies for its removal. J Zhejiang Univ-Sc A. 2007; 8: 1126-1140.
   
   4. Zytoon MAM, Alzahrani AA, Noweir MH, EL-Marakby FA. Bioconversion of high
   concentrations of hydrogen sulfide to elemental sulfur in airlift bioreactor. Sci World J. 2014;
   2014: 675673.
   5. Zain WSMd, Salleh NIH, Abdullah A. Natural biocides for mitigation of sulphate reducing
   bacteria. Int J Corrosion. 2018; 2: 1-7.
   6. Ramirez M, Fernandez M, Granada C, Le Borgne S, Gomez JM, Cantero D. Biofiltration of
   reduced sulphur compounds and community analysis of sulphur- oxidizing bacteria. Bioresource
   Technol. 2011; 102: 4047-4053.
   7. Chung YC, Cheng CY, Chen TY, Hsu JS, Kui CC. Structure of the bacterial community in a
   biofilter during dimethyl sulfide (DMS) removal processes. Bioresource Technol. 2010; 101:
   7165-7168.
   8. Ramirez M, Gomez JM, Aroca G, Cantero D. Removal of hydrogen sulfide by immobilized
   Thiobacillus thioparus in a biotrickling filter packed with polyurethane foam. Bioresource
   Technol. 2009; 100: 4989-4995.
   9. Gonzalez-Sanchez A, Revah S. Biological sulfide removal under alkaline and aerobic conditions
   in a packed recycling reactor. Water Sci Technol. 2009; 59(7): 1415-1421.
   10. Lohwacharin J, Annachhatre AP. Biological sulfide oxidation in an airlift bioreactor.
   Bioresource Technol. 2010; 101(7): 2114-2120.
   11. Xiao Hua G, Wei Sheng G. Study on treatment of sulfide wastewater using
   adsorption-biological contact oxidation process. Int Symposium Water Resour Environ Protect
   (ISWREP), Xian. 2011.
   12. Chen C, Wang A, Ren N, Kan H, Lee DJ. Biological breakdown of denitrifying sulfide
   removal process in high-rate expanded granular bed reactor. Appl Microbiol Biotechnol. 2008;
   81(4): 765-770.
   13. Hubbe MA, Metts JR, Hermosilla D, Blanco MA, Yerushalmi L, Haghighat F, Lindholm-Lehto
   P, Khodaparast Z, Kamali M, Elliott A. Wastewater treatment and reclamation: A review of pulp
   and paper industry practices and opportunities. Bio Res. 2016; 11(3): 7953-8091.
   14. Mojarrad Moghanloo GM. Fatehifar E, Saedy S, Aghaeifar Z, Abbasnezhad H. Biological
   oxidation of hydrogen sulfide in mineral media using a biofilm airlift suspension reactor.
   Bioresource Technol. 2010; 101(21): 8330-8335.
   15. Zabihi M, Taran M. Optimization of environmental factors affecting gold microbial
   bioleaching by indigenous bacteria in Zarshuran mineral ore. J Microb World. 2017; 10(3):
   202-209. [In Persian]
   16. Baghi Sefidan H, Tarinejad A. Bioremediation of both mineral and organic mercury via
   construction of recombinant vector pET28a (+)-merA-merB. J Microb World. 2018; In Press.
   [In Persian]
   17. Mohammadzadeh Karkaragh R, Chorom M, Motamedi H, Mohabat A. Biosorption and
   bioaccumulation of Cd and Ni in competitive solution by three bacteria isolated from polluted
   
   soils to sewage sludge. J Microb World. 2014; 7(3): 241-251. [In Persian]
   18. Oyarzun P, Arancibia F, Canales Ch, E. Aroca G. Biofiltration of high concentration of
   hydrogen sulphide using Thiobacillus thioparus. Process Biochem. 2003; 39(2): 165-170.
   19. Swamy N, Prashanth KN, Basavaiah K. Titrimetric and spectrophotometric assay of
   diethylcarbamazine citrate in formulations using iodate and iodide mixture as reagents. Braz J
   Pharm Sci. 2015; 51(1): 43-52.
   20. Beard S, Paradela A, Albar JP, Jerez CA. Growth of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC
   23270 in thiosulfate under oxygen-limiting conditions generates extracellular sulfur globules by
   means of a secreted tetrathionate hydrolase. Front Microbiol. 2011; 2: 79.
   21. Kolmert A, Wikstrom P, Hallberg KB. A fast and simple turbidimetric method for the
   determination of sulfate in sulfate-reducing bacterial cultures. J Microbiol Methods. 2000; 41(3):
   179-184.