پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 161 |
| تعداد شماره‌ها | 6,573 |
| تعداد مقالات | 71,032 |
| تعداد مشاهده مقاله | 125,502,151 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 98,766,115 |
کاهشCOD ، فسفر و نیتروژن پساب صنعتی با کشت ریزجلبک Chlorella vulgaris در یک سیستم زیست‌الکتروشیمیایی | ||
| شیلات | ||
| دوره 77، شماره 4، آذر 1403، صفحه 281-295 اصل مقاله (1.14 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jfisheries.2024.379639.1438 | ||
| نویسندگان | ||
| سیده معصومه شفیعی دارابی1؛ پریچهر حناچی* 2؛ عزیز اله شفیع‌خانی3؛ تونی رابرت واکر4 | ||
| 1روه بیوتکنولوژی، دانشکدة علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران. | ||
| 2گروه بیوتکنولوژی، دانشکدة علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران. | ||
| 3گروه فیزیک نظری و نانو، دانشکدة فیزیک، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران. | ||
| 4دانشکدة منابع و مطالعات محیطی، دانشگاه دالهاوزی، هالیفاکس، کانادا. | ||
| چکیده | ||
| گسترش سریع صنایع در مناطق شهری منجر به آلودگی آب‌های سطحی مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها شده است. فاضلاب‌های صنعتی، آلاینده‌های مضری همچون نیتروژن و فسفر را به محیط‌زیست وارد می‌کنند که به خوراکوری یا یوتروفیکاسیون و کاهش کیفیت آب منجر می‌شود. علاوه بر این، افزایشCOD (نیاز شیمیایی به اکسیژن) در فاضلاب‌های صنعتی می‌تواند تهدیدات جدی برای محیط‌زیست ایجاد کند. از این‌رو، مدیریت و تصفیة صحیح این فاضلاب‌ها برای کاهش نیتروژن، فسفر و COD پیش از تخلیه، ضروری است تا پایداری محیط‌زیست تضمین شود. این مطالعه یک سیستم هیبریدی نوین ریزجلبک زیست‌الکتروشیمیایی را برای تصفیة همزمان فاضلاب آلی صنعتی و کشت ریزجلبک Chlorella vulgaris مورد بررسی قرار داد. نتایج نشان داد که حذف COD در محفظه‌های آند و کاتد به‌ترتیب 83/55 و 75/31 درصد بود. همچنین، غلظت نیتروژن کجلدال در محفظه‌های آند و کاتد به‌ترتیب 69/75 و 63/91 درصد کاهش یافت. غلظت آمونیوم نیز در محفظه‌های آند و کاتد به‌ترتیب 89/11 و 99/9 درصد کاهش یافت. در محفظة کاتد، غلظت نیترات به‌میزان 29/72 درصد کاهش نشان داد، در حالی‌که در محفظة میانی، غلظت نیترات افزایش یافت. فسفات نیز در محفظه‌های آند و کاتد به‌ترتیب 52 و 68 درصد کاهش داشت. این سیستم توانست فاضلاب صنعتی را به‌طور کارآمد تصفیه کند و همزمان زیست‌تودة ریزجلبکی را در محیطی جدا از پساب تولید کند. این روش نوآورانه می‌تواند به‌عنوان یک فناوری پایدار برای تصفیة فاضلاب‌های صنعتی و تولید زیست‌توده با هزینة کم استفاده شود. با این حال، بهینه‌سازی بیشتر سیستم‌های تصفیه برای افزایش کارایی ضروری است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آمونیوم؛ پساب صنایع لبنی؛ تصفیة پساب؛ سیستم زیست‌الکتروشیمیایی؛ فسفات؛ کاهشCOD | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Reduction of COD, Phosphorus, and Nitrogen in industrial wastewater through cultivation of Chlorella vulgaris in a bioelectrochemical system | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Seyedeh Masoomeh Shafiei Darabi1؛ Parichehr Hanachi2؛ Azizalah Shafie Khani3؛ Tony Robert Walker4 | ||
| 1Department of Biotechnology, Faculty of Biological Science, Alzahra University, Tehran, Iran. | ||
| 2Department of Biotechnology, Faculty of Biological Science, Alzahra University, Tehran, Iran. | ||
| 3Department of Theo. Physics and Nanophysic, Faculty of Physics, Alzahra University, Tehran, Iran. | ||
| 4School for Resource and Environmental Studies, Dalhousie University, Dalhousie, Canada. | ||
| چکیده [English] | ||
| The rapid expansion of industries in urban areas has led to the pollution of surface waters such as rivers and lakes. Industrial wastewater introduces harmful pollutants like nitrogen and phosphorus into the environment, resulting in eutrophication and reduced water quality. Additionally, the increase in COD (Chemical Oxygen Demand) in industrial wastewater poses serious threats to the environment. Therefore, proper management and treatment of this wastewater to reduce nitrogen, phosphorus, and COD before discharge is essential to ensure environmental sustainability. This study examined a novel hybrid microalgae-bioelectrochemical system for the simultaneous treatment of industrial organic wastewater and the cultivation of the microalga Chlorella vulgaris. The results showed that COD removal in the anode and cathode chambers was 83.55% and 75.31%, respectively. Additionally, total Kjeldahl nitrogen concentrations in the anode and cathode chambers decreased by 69.76% and 63.91%, respectively. Ammonium concentrations also decreased by 89.11% and 99.9% in the anode and cathode chambers, respectively. In the cathode chamber, nitrate concentration decreased by 29.72%, while in the middle chamber, nitrate concentration increased. Phosphate levels also decreased by 52% and 68% in the anode and cathode chambers, respectively. This system effectively treated industrial wastewater and simultaneously produced microalgae biomass in a separate environment from the wastewater. This innovative approach can be used as a sustainable technology for industrial wastewater treatment and low-cost biomass production. However, further optimization of thed treatment systems is necessary to enhance efficiency. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Ammonium, Dairy industry wastewater, Wastewater treatment, Bioelectrochemical system, Phosphate, Reduction of COD | ||
| مراجع | ||
|
Alipour, Z., & Azari, A., 2020. COD removal from industrial spent caustic wastewater: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering 8(6), 103678. DOI: 10.1016/j.jece.2020.103678 Baranitharan, E., Khan, M.R., Prasad, D.M.R., Teo, W.F.A., Tan, G.Y.A., Jose, R., 2015. Effect of biofilm formation on the performance of microbial fuel cell for the treatment of palm oil mill effluent. Bioprocess and Biosystems Engineering 38(1), 15-24. DOI: 10.1007/s00449-014-1240-1 Besson, A., Guiraud, P., 2013. High-pH-induced flocculation–flotation of the hypersaline microalga Dunaliella salina. Bioresource Technology 147, 464-470. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.08.082 Carvalho, A.P., Silva, S.O., Baptista, J.M., Malcata, F.X., 2011. Light requirements in microalgal photobioreactors: An overview of biophotonic aspects. Applied Microbiology and Biotechnology 89(5), 1275-1288. DOI: 10.1007/s00253-010-3047-8 Chaitee, S.N., Biswas, R.P., Kabir, M.I., 2021. Removal of excessive nitrogen and phosphorus from urban wastewater using local microalgal bloom. Journal of Engineering Science 12(3), 19-27. DOI: 10.3329/jes.v12i3.57476 Clauwaert, P., Aelterman, P., Pham, T.H., De Schamphelaire, L., Carballa, M., Rabaey, K., Verstraete, W., 2008. Minimizing losses in bio-electrochemical systems: the road to applications. Applied Microbiology and Biotechnology 78(3), 409-418. DOI: 10.1007/s00253-008-1522-2 Elshobary, M.E., Zabed, H.M., Yun, J., Zhang, G., Qi, X., 2020. Recent insights into microalgae-assisted microbial fuel cells for generating sustainable bioelectricity. International Journal of Hydrogen Energy DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.251 Gedda, G., Balakrishna, K., Devi, R.U., Shah, K.J., 2021. Introduction to Conventional Wastewater Treatment Technologies: Limitations and Recent Advances. In Advances in Wastewater Treatment I pp. 1-36. DOI: 10.21741/9781644901144-1 Hou, Q., Pei, H., Hu, W., Jiang, L., Yu, Z., 2016. Mutual facilitations of food waste treatment, microbial fuel cell bioelectricity generation and Chlorella vulgaris lipid production. Bioresource Technology 203, 50-55. DOI: 10.1016/j.biortech.2015.12.049 Jia, J., Tang, Y., Liu, B., Wu, D., Ren, N., Xing, D., 2013. Electricity generation from food wastes and microbial community structure in microbial fuel cells. Bioresource Technology 144, 94-99. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.06.064 Kothari, R., Azam, R., Singh, H.M., Kumar, P., Kumar, V., Singh, R.P., 2024. Nutrients sequestration from slaughterhouse wastewater with kinetic model studies using C. vulgaris for lipid production and reduction in freshwater footprint: A synergistic approach. Waste and Biomass Valorization 15(3), 1807-1818. DOI: 10.1007/s12649-023-02226-0 Li, Z., Haynes, R., Sato, E., Shields, M. S., Fujita, Y., Sato, C., 2014. Microbial community analysis of a single chamber microbial fuel cell using potato wastewater. Water Environment Research 86(4), 324-330. DOI: 10.2175/106143013x13751480308641. Liu, Y., Harnisch, F., Fricke, K., Schröder, U., Climent, V., Feliu, J.M., 2010. The study of electrochemically active microbial biofilms on different carbon-based anode materials in microbial fuel cells. Biosensors and Bioelectronics 25(10), 2167-2171. DOI: 10.1016/j.bios.2010.01.019 Logan, B.E., 2009. Exoelectrogenic bacteria that power microbial fuel cells. Nature Reviews Microbiology 7(5), 375-381. DOI: 10.1038/nrmicro2113 Martínez, L.D., Olsina, R.A., Fernandez, L.P., 1998. Determination of ammonium in water samples using Nessler's reagent and a multicommutated flow system. Analytical Sciences 14(3), 429-433. https://doi.org/10.2116/analsci.14.429 OECD. 2011. OECD guidelines for the testing of chemicals: Freshwater alga and cyanobacteria, growth inhibition test (No. 201). Organisation for Economic Co-operation and Development. DOI: 10.1787/9789264069947 Pan, M., Su, Y., Zhu, X., Pan, G., 2021. Bioelectrochemically assisted sustainable conversion of industrial organic wastewater and clean production of microalgal protein. Resources, Conservation and Recycling 168, 105441. DOI: 10.1016/j.biortech.2021.105441 Sáez-Plaza, P., Navas, M. J., Wybraniec, S., Michałowski, T., García Asuero, Á., 2013. An overview of the Kjeldahl method of nitrogen determination. Part II. Sample preparation, working scale, instrumental finish, and quality control. Critical Reviews in Analytical Chemistry 43(4), 224-272. DOI: 10.1080/10408347.2012.751787 Su, Y., 2021. Revisiting carbon, nitrogen, and phosphorus metabolisms in microalgae for wastewater treatment. Science of the Total Environment 762, 144590. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144590 Tandon, H.L.S., Cescas, M.P., Tyner, E.H., 1968. An acid-free vanadate-molybdate reagent for the determination of total phosphorus in soils. Soil Science Society of America Journal 32(1), 48-51. DOI: 10.2136/sssaj1968.03615995003200010012x Tao, Q., Luo, J., Zhou, J., Zhou, S., Liu, G., Zhang, R., 2014. Effect of dissolved oxygen on nitrogen and phosphorus removal and electricity production in microbial fuel cell. Bioresource Technology 164, 402-407. DOI: 10.1016/j.biortech.2014.05.010 Zhang, L., Fu, G., & Zhang, Z., 2019. Simultaneous nutrient and carbon removal and electricity generation in self-buffered biocathode microbial fuel cell for high-salinity mustard tuber wastewater treatment. Bioresource Technology 272, 105-113. DOI: 10.1016/j.biortech.2018.10.052 Zhang, X., He, W., Ren, L., Stager, J., Evans, P. J., & Logan, B. E. (2015). COD removal characteristics in air-cathode microbial fuel cells. Bioresource Technology 176, 23-31. DOI: 10.1016/j.biortech.2014.10.129 Zhang, Y., & Angelidaki, I. (2015). Recovery of ammonia and sulfate from waste streams and bioenergy production via bipolar bioelectrodialysis. Water Research 85, 177-184. DOI: 10.1016/j.watres.2015.08.037 Zhuang, L.-L., Li, M., Ngo, H.H., Wang, J., 2020. Non-suspended microalgae cultivation for wastewater refinery and biomass production. Bioresource Technology 308, 123320. DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123320 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 76 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 69 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب