عنوان پایان‌نامه
بررسی امکان پذیری زیست پالایی عمقی خاک های آلوده به مواد نفتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- فرآیندهای کاغذسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 985.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47525
- تاریخ دفاع
- ۲۳ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- معصومه زرگر
- استاد راهنما
- محمدحسین صراف زاده
- چکیده
- آلودگی خاک به مواد نفتی، به ویژه در نزدیکی صنایع مرتبط با آن¬ها، مسئله¬ای است که محیط زیست، انسان و سایر موجودات زنده را با خطر جدی مواجه نموده است. امروزه در میان روش¬های مختلف پاکسازی خاک، زیست¬پالایی به دلیل سادگی بیشتر و مقرون به¬صرفه بودن، توجه زیادی را به خود معطوف داشته است. از آنجایی¬که زیست¬پالایی فرایندی وابسته به مکان بوده و شرایط محیطی و میکروارگانیزم¬های بومی منطقه تأثیر بسیاری بر راندمان عملکرد این روش دارد، پیش از انجام آن در هر محل، مطالعات امکان¬پذیری فرایند ضرورت دارد. در این پژوهش پالایشگاه تهران، که با مشکل آلودگی نفتی آب و خاک زیرزمینی مواجه است، با هدف بررسی زیست پالایی خاک¬های آلوده¬ی نفتی اطراف پالایشگاه با استفاده از کشت¬های مخلوط، به¬عنوان منطقه¬ی عملیاتی مورد مطالعه انتخاب شده و نمونه-گیری¬ از خاک آلوده و فاز آزاد نفتی موجود بر سطح آب¬های زیرزمینی منطقه انجام گرفت. با توجه به قدمت حضور آلودگی در این محل و در نتیجه احتمال بالای وجود میکروارگانیزم¬های آداپته شده با آلاینده¬ها در آن، کشت مخلوط جداسازی شده از خاک آلوده¬ی منطقه به¬عنوان یکی از منابع میکروبی، مورد استفاده قرار گرفت. به¬منظور بررسی امکان¬پذیری تکنیک زیست¬پالایی در خاک منطقه¬، در مرحله¬ی اول، با انجام آزمایش¬هایی در کشت لرزان، تأثیر پارامترهای مختلف شامل نوع کشت مخلوط، دما، سورفکتانت، سازوکار" متابولیسم همراه" با افزودن گلوکز به عنوان سوبسترای اولیه به محیط¬های کشت و زمان ماند، بر راندمان حذف TPH با استفاده از روش فاکتوریل جزئی مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله¬ی دوم، با توجه به فاکتورهای مؤثر شناخته شده، تأثیر هوادهی با انتخاب فاکتورهای سرعت اختلاط یا دور همزدن بر دقیقه (rpm) و درصد وزن خاک به حجم دوغاب در فاز دوغابی، به¬عنوان عوامل مؤثر بر میزان هوادهی، و نیز دما با محدوده¬ی بزرگتر، بر روی راندمان حذف TPH بررسی شد. در این مرحله، روش سطح پاسخ ((RSM با طراحی ترکیب مرکزی (CCD) برای بهینه¬سازی، مورد استفاده قرار گرفت. از آنجایی که هدف نهایی از انجام آزمایش¬ها در مقیاس آزمایشگاهی، کاربردی ¬نمودن نتایج به¬دست آمده در مقیاس صنعتی می¬باشد، در مرحله¬ی نهایی سامانه¬¬ای متناسب با شرایط منطقه¬ی عملیاتی مورد مطالعه طراحی شد که به¬منظور بررسی زیست¬پالایی آلاینده¬های نفتی توسط میکروارگانیزم¬های بومی منطقه، در ناحیه¬ی از خاک که تحت تأثیر نوسانات آب¬زیرزمینی قرار دارد ، استفاده گردید. نتایج آزمایش¬های مرحله¬ی اول نشان داد که فاکتورهای نوع کشت مخلوط، حضور سورفکتانت و زمان ماند، فاکتورهای مؤثری در افزایش تجزیه¬ی بیولوژیکی TPH بودند. تلقیح لجن فعال به¬عنوان یکی از کشت¬های میکروبی مخلوط ذکر شده، تأثیر زیادی بر راندمان حذف TPH نداشت، در صورتی که کشت مخلوط بومی منطقه در مدت 24 روز حدود 37% حذف بیولوژیکی آلاینده¬ها را در حضور سورفکتانت و عدم حضور گلوکز نتیجه داد. نتایج آزمایش¬های مرحله¬ی دوم، حاکی از تأثیرگذاری بیشتر فاکتورهای درصد وزن خاک به حجم دوغاب و نیز دما بر راندمان حذف TPH بود. به¬طوری¬که بیشترین میزان حذف در دمای بیشینه¬ی فرایند یعنی 37 درجه¬ی سانتیگراد، دور rpm 100 و درصد وزن خاک به حجم دوغاب بیشینه، معادل 30%، و یا به عبارتی حجم پرشده¬ی کمتر فلاسک¬های لرزان، به¬دست آمد. آزمایش¬های انجام گرفته در سامانه¬ی طراحی شده، نشان¬گر فعالیت میکروارگانیزم¬ها در سامانه با توجه به کاهش فاحش میزان اکسیژن محلول خروجی سیستم نسبت به ورودی آن در طول فرایند بود. به¬علاوه نشان¬دهنده¬ی عدم تأثیر زیاد فعالیت کشت مخلوط مورد استفاده و شرایط فرایند بر میزان تغییرات pH در مدت زمان عملکرد سامانه بود. همچنین تخریب زیستی آلاینده¬ها در سامانه در مدت 30 روز درحدود 6% به دست آمد.
- Abstract
- Soil contamination with oil, especially near petroleum industries, is a threatening issue for the environment and human. Among different applicable methods of remediation, bioremediation is a remarkable way of decontamination due to its simplicity and cheapness. Bioremediation is dependent on the site characteristics and environmental situations. Besides, the presence of indigenous microorganisms has a significant effect on its efficiency. Thus, before implementation of it in each place, feasibility assessment of the process should be performed. In this survey, Tehran Oil Refinery that is encountered with oil contamination of soil and groundwater problem was selected as a case study to evaluate the feasibility of bioremediation of oil contaminated soil in the region with its indigenous microorganisms. Therefore, Sampling from contaminated soil and free phase of contamination on the groundwater surface was done. Due to long history of contamination in this region and the high possibility of existing adapted microorganisms with the field contaminants, the mixed culture extracted from the region contaminated soil was one of the main cultures used in this study. In order to study the feasibility of using bioremediation method for this area, in the first step, the importance of different bioremediation factors including: mixed culture type, temperature, surfactant, glucose effect as an initial substrate and remaining time were investigated in shaking flasks and the most important factors were specified by means of fractional factorial design ½ method. In the second step, considering the previous important factors, the effect of aeration with selection of shaking frequency and filling volume of the flasks as two other factors plus temperature with a wider range on the TPH biodegradation percent were studied. In this stage, Response Surface Method (RSM) with Central Composite Design (CCD) was used for designing of experiments and the results were analyzed by ANOVA. Whereas the ultimate goal of doing experiments in the laboratory is extrapolation of results to the field scale and making the experiments practical for the industry, in the final stage of this survey, two soil columns with region characteristics were set up. In the columns, bioremediation of the region contaminated soil by a mixed culture separated from the field contaminated soil in the capillary fringe of the ground with the average percentage of whole region contamination was investigated. The results of the first stage experiments showed that the mixed culture type, surfactant and remaining time were the most significant factors. The activated sludge which was one of the mixed cultures used in this study, showed a negligible impact on biodegradation of TPH, while the indigenous mixed culture of the area in one of the experiments showed about 37 percent biological decontamination during 24 days at the presence of surfactant and absence of glucose. The second stage results indicated that the filling volume of shaking flasks and temperature were significant factors and the largest biodegradation percent in this stage was at the maximum temperature and the least filling volume. The experimental system displayed the activity of microorganisms during the process which was evident from the decrease in the effluent dissolved oxygen compared with the influent one. Survey on pH changes demonstrated the negligible change in pH around neutrality, so the pH was not an inhibitor for the bioremediation process in the field situation. In addition, biological TPH degradation in soil columns was about 6% during 30 days which showed the necessity of more investigations on the characteristics of mixed culture, the isolation ways, addition of other supplements and more adaptation of microorganisms with the main contaminants.
