کاربرد کمپوست به عنوان جاذب زیستی برای جذب فلزات سنگین و تصفیه شیرابه پسماندهای شهری

شیرابه زباله های شهری حاوی مقادیر زیادی مواد آلی و ترکیباتی مانند نیتروژن آمونیاکی، فلزات سنگین، مواد آلی کلردار و نمک های معدنی می باشند. نفوذ شیرابه های تصفیه نشده به آب های زیرزمینی یا آب های سطحی، باعث آلودگی منابع آب می شود. روش های مختلف تصفیه شیرابه شامل تصفیه بیولوژیکی (فرایندهای هوازی و بی هوازی) و تصفیه فیزیکی- شیمیایی (اکسیداسیون شیمیایی، جذب سطحی، ترسیب شیمیایی، انعقاد، شناورسازی- لخته سازی و هوازدایی) به منظور کاهش بار آلودگی شیرابه بکار برده می شوند. از طرفی امروزه فلزات سنگین نیز به دلیل خاصیت تجمع پذیری در اکوسیستم های آبی و سمیت بالا، یکی از مهمترین و خطرناک ترین آلاینده های زیست محیطی محسوب می گردند. در سال های اخیر، فرآیند جذب سطحی به علت بازدهی بالا و هزینه نسبتا کم توجه زیادی را در زمینه تصفیه فلزات سنگین و آلاینده ها به خود معطوف کرده است. در این میان جاذب های ارزان قیمت بدلیل سادگی تکنیک استفاده، عدم نیاز به فرآیندهای فراوری و اصلاح پیچیده، انتخابی عمل کردن، دوستدار محیط زیست بودن و کارائی جذب سطحی بالا جهت جذب آلاینده ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف این مطالعه، جذب فلزات سنگین مس و کروم و کاهش بار آلی شیرابه با استفاده از جاذب تهیه شده از کمپوست زباله های شهری بصورت خام و تیمار شده در °c300 و °c600 بود. آزمایشات جذب به دو روش ناپیوسته و ستونی طراحی شد و پارامترهای موثر بر میزان جذب از جمله زمان تعادل، ph، غلظت اولیه فلزات، مقدار جاذب و دانه بندی آن مورد بررسی قرار گرفت. برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مورفولوژی جاذب-ها به کمک روش های آنالیز ترموگراویمتری، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری و آنالیزهای آزمایشگاهی تعیین شدند. مطالعات سینتیک جذب نشان دهنده سرعت زیاد فرآیند جذب بود بطوریکه زمان تعادل در جذب فلز مس بعد از زمان های 30 و 15 دقیقه به ترتیب برای جاذب های خام و tc300؛ و جاذب tc600 اتفاق افتاد. در رابطه با فلز کروم نیز زمان تعادل در 60 دقیقه صورت گرفت. برازش داده ها با مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم نشان داد که مدل شبه مرتبه دوم برای هر دو فلز در هر سه جاذب برازش بهتری را داشت. با افزایش ph از 2 تا 6، درصد جذب مس در سطح احتمال 5% هیچ تفاوت معنی داری نداشت. در جذب کروم بررسی اثر ph محلول نشان داد که ph بهینه برای جذب این فلز 3=ph می باشد. هم دماهای جذب سطحی برازش شده نشان دادند که جذب به وسیله هر سه جاذب در مس با مدل لانگمویر و ردلیچ- پترسون و کروم با مدل های فروندلیچ و ردلیچ- پترسون تطابق بیشتری دارد. حداکثر جذب 50 و 13 میلی گرم در گرم به ترتیب برای فلزات مس و کروم از معادله لانگمویر پیش بینی شد. با افزایش مقدار جاذب خام وکاهش دانه بندی آن نیز درصد جذب مس افزایش یافت. حداکثر درصد جذب فلزات مس و کروم به ترتیب 100 و 99 درصد برای کمپوست تیمار شده در °c600 بدست آمد. واجذب مس توسط اسید کلریدریک و اسید نیتریک یکسان بود و غلظت 5/0 مولار اسید نیتریک به منظور بررسی کارایی جاذب پس از عبور اسید در جذب مس در طی دو چرخه عبور محلول مس انتخاب گردید. نتایج این مرحله از آزمایشات نشان داد که ستون تقریبا 70 درصد کارایی جذب یون های مس را دارد. نتایج اولیه حذف بار آلی شیرابه نشان داد که جاذب ها کارایی جذب بار آلی (30%) را دارند. بررسی مقدار جاذب بهینه برای کاهش cod از شیرابه توسط کمپوست تیمار شده در °c600 نیز نشان داد که با افزایش مقدار جاذب، درصد جذب افزایش یافت. دستیابی به راندمان بیشتر کاهش cod شیرابه توسط این جاذب با افزایش مقدار جاذب ممکن به نظر می رسد که با توجه به ارزان قیمت بودن و دسترسی آسان آن، این امر قابل توجیه می باشد. از طرف دیگر، جذب cod از پساب شهری توسط جاذب خام و تیمار شده نیز نشان داد که با پایین بودن غلظت cod اولیه، درصد حذف با کمپوست خام و تیمار شده در°c600 به ترتیب به 2/41 و8/58 درصد افزایش یافت.