استفاده از نانوپراکسید کلسیم در سد بیولوژیکی برای حذف آلودگی نفتی آب زیرزمینی

سابقه و هدف: آلودگی نفتی آب زیرزمینی به دلایل مختلفی در طی فرایندهای پالایش، انتقال، ذخیره سازی و پخش فرآورده های نفتی اتفاق می افتد. اکثر ترکیبات نفتی معمولا در آب نامحلول هستند با این وجود برخی از این ترکیبات مانند بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن (BTEX) محلول در آب هستند و به دلیل خاصیت سرطانزایی که دارند، جزو آلاینده های بسیار خطرناک آب زیرزمینی طبقه بندی می شوند. استفاده از سد بیولوژیکی نفوذپذیر برای حذف آلودگی نفتی محلول در آب زیرزمینی در حال گسترش است. با توجه به کمبود اکسیژن محلول در آب زیرزمینی تامین اکسیژن برای افزایش راندمان زیست پالایی از چالش های مهم در این زمینه است. این تحقیق با هدف استفاده از نانوذرات پراکسید کلسیم برای افزایش میزان اکسیژن محلول در سد بیولوژیکی و افزایش راندمان زیست پالایی انجام شده است. مواد و روش ها: سویه باکتریایی Pseudomonas  sp. BTEX-۳۰ که از محدوده پالایشگاه تهران جداسازی شده بود برای ایجاد سد بیولوژیکی مورد استفاده قرار گرفت. شرایط بهینه عملکردی و کنتیک واکنش سویه باکتریایی مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات پراکسید کلسیم برای افزایش راندمان زیست پالایی و افزایش اکسیژن محلول آب زیرزمینی سنتز و مورد استفاده قرار گرفت. سد بیولوژیکی با استفاده از یک ستون شیشه ای و ماسه استاندارد اوتاوا به عنوان محیط متخلخل شبیه سازی شده است. دبی ورودی به ستون ۰.۵ میلی لیتر بر ثانیه با غلظت های متفاوت تولوئن به مدت ۱۴ روز با استفاده از پمپ پری استالتیک تنظیم شد. از ورودی و خروجی ستون نمونه های آب برای تعیین غلظت ورودی تولوئن به ستون و غلظت خروجی از سد بیولوژیکی نمونه برداری شده و با استفاده از دستگاه GC مورد آنالیز قرار گرفت. فرایندهای انتقال آلودگی و زیست پالایی حاکم بر سد بیولوژیکی با استفاده از مدل ریاضی شبیه سازی شد. نتایج و بحث: نتایج آزمون های PBB در ستون اشباع از آب زیرزمینی نشان می دهد که غلظت تولوئن در روز اول اختلاف زیادی با غلظت ورودی ندارد. ولی از روز دوم اختلاف قابل توجهی مابین غلظت تولوئن ورودی به سد بیولوژیکی و خروجی از آن مشاهده می شود. سد بیولوژیکی پس از نه روز از شروع آزمایش ها، در مقابل تنش  های افزایش و کاهش غلظت ورودی پاسخ مناسبی از خود نشان داد.. نتایج نشان داد PBB بهترین عملکرد را در ازای غلظت تولوئن ورودی معادل حدود ۳۰ppm دارد. مقادیر غلظت تولوئن محاسبه شده توسط مدل عددی در خروجی PBB در اکثر دوره های تنش انطباق مناسبی با مقادیر اندازه گیری شده نشان داد. نتیجه گیری: با استفاده از نانوذرات پراکسید کلسیم  به عنوان مواد آزاد کننده اکسیژن، سد بیولوژیکی از قابلیت بالایی برای حذف تولوئن برخوردار بوده و سد بیولوژیکی عملکرد بسیار خوبی از خود نشان داد.