پرتوهای یون‌ساز و تأثیر کاربرد آن بر ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی پساب فاضلاب

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تبریز

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تبریز

3 استادیار پژوهشکده کشاورزی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران

چکیده

منابع تأمین مواد آلی و آب برای خاک‌های زیر کشت ایران محدود بوده و جوابگوی نیاز روزافزون بخش کشاورزی به کودهایآلی و آب نیست. بنابراین، به‌دلیل کمبود این منابع، استفاده از لجن فاضلاب و پساب پیشنهاد شده است. پساب، فاضلاب و لجن فاضلاب بسته به منشأ آن‌ها دارای انواع آلودگی‌های میکروبی، آلی و معدنی بوده، لذا استفاده از روش‌های نوین گندزدایی و تصفیه آن‌ها پیش از مصرف ضروری است. یکی از این شیوه‌ها استفاده از روش پرتوتابی برای گندزدایی پساب و لجن فاضلاب می‌باشد. امکان استفاده از پرتوهای غیریون‌ساز ماورای بنفش(UV) و یون‌ساز گاما و بیم الکترون برای گندزدایی پساب وجود دارد. سازوکار متفاوت گندزدایی پرتو یون‌ساز (تشکیل رادیکال‌های آزاد هیدروکسیل، هیدروژن، الکترونهیدراته و غیره) و غیریون‌ساز (آسیب مستقیم به DNA ریزجانداران و تشکیل ترکیب‌های نوری مانند دیمر پیریمیدین) باعث شده روش پرتوهای غیریون‌ساز  UVبه عوامل محیطی مانند مقدار جامدات معلق،موادآلی و معدنی قابل اکسایش، اکسیژن محلول، pH، دما و غیره وابسته باشد.از معایب دیگر UV در مقایسه با پرتوهای یون‌ساز می‌توان به محدودیت استفاده از آن صرفاً برای گندزدایی پساب ثانویه، امکان رشد مجدد ریزجانداران غیرفعال شده با آن و تغییرات فصلی بازده گندزدایی اشاره نمود. برای گندزدایی لجن فاضلاب فقط می‌توان از پرتوهای یون‌ساز استفاده کرد. در بین پرتوهای یون‌ساز، پرتو گاما نسبت به بیم الکترون مزایایی مانند قدرت نفوذ عالی، امکانپرتودهیسطحمقطعضخیم‌ترازلجن، دُز کشنده پایین برای حذف عوامل بیماری‌زا و غیره داشته که باعث استفاده گسترده‌تری از آن می‌شود. با توجه به نتایج رضایت‌بخش استفاده از پرتوهای یون‌ساز در تصفیه و گندزدایی پساب، فاضلاب و لجن فاضلاب در نقاط مختلف دنیا، نتایج بررسی حاضر می‌تواند تأکیدی بر امکان استفاده از روش پرتوتابی یون‌ساز در گندزدایی پساب، فاضلاب و لجن فاضلاب در ایران باشد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Ionizing Radiation Effects on Physical, Chemical and Biological Properties of Effluent Wastewater

نویسندگان [English]

  • h a 1
  • n n 2
  • e m 3
چکیده [English]

Organic matter and water resources are limited for agricultural soil cultivation in Iran. Thus, according to the shortage of these resources, application of sewage sludge and effluent has been suggested. Wastewater, sewage and sewage sludge depending on the source have a variety of microbial, organic and inorganic contaminations. So, using of modern methods for their disinfection and purification is necessary before their application. One of these methods is application of radiation to disinfect wastewater and sewage sludge. Possibility of using non-ionization ultraviolet (UV) and ionization of electron beam and gamma radiation exists for effluent disinfection. Different disinfection mechanisms of ionizing radiation (formation of hydroxyl, hydrogen, hydrated electrons free radicals and etc.) and non-ionization (directly attacks to the DNA of microorganisms and formation of photoproducts such as pyrimidine dimers) have caused that the non-ionization UV method depend on environmental factors such as suspended solids, oxidizable organic and inorganic substances, dissolved oxygen, pH, temperature and etc. The another disadvantages of UV compared to ionizing radiation could be mentioned as limitation of its using only for disinfection of secondary effluent, possibility microorganism’s regrowth inactivation and seasonal changes of disinfection efficiency.  Sewage sludge can be disinfected only by using of ionizing radiation. Among ionizing radiations, gamma rays compare of electron beam have more benefits such as better penetration power, allowing thicker layers of sludge to be irradiated, and low lethal dose to remove pathogens which makes extensive use of it. Due to satisfactory results, use of ionizing radiation for the treatment and disinfection of wastewater, sewage effluent and sludge in worldwide, the results of this study emphasize on possibility of ionizing radiation application in the disinfection of wastewater, sewage effluent and sludge in Iran. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • effluent
  • Gamma
  • Ionizing radiation
  • Nuclear technology
  • Sewage sludge
  1. بی‌نام. 1389. ضوابط زیست محیطی استفاده از آب‌‌های برگشتی و پساب‌‌ها. معاونت برنامه‌‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور.
  2. پارسافر، ن.، معروفی، ص.، رحیمی، ق و معروفی، ح. 1394. ارزیابی میزان شاخص آلودگی (PI) کادمیم، روی، مس و سرب در خاک آبیاری شده با فاضلاب شهری. نشریه دانش آب و خاک. جلد 25، شماره 1: 12-1.
  3. سماوات، س.، طهرانی، م، م.، بازرگان، ک و بصیرت، م. 1390. دستورالعمل نحوه بررسی مواد آلی. موسسه تحقیقات خاک وآب کشور.
  4. شایگان، ج و افشاری، ع. 1383. بررسی وضعیت فاضلاب‌های شهری و صنعتی در ایران. مجله آب و فاضلاب. جلد 15، شماره 1: 69-58.
  5. عابدی کوپائی، ج.، جواهری طهرانی، م و بهفرنیا، ک. 1394. بهبود کیفیت پساب فاضلاب شهری با استفاده از بتن متخلخل برای آبیاری. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک. جلد 19، شماره 71: 106-93.
  6. عسگری لجایر، ح.، نجفی، ن و مقیسه، ا. 1394. تحلیلی بر سازوکار پرتو گاما در تصفیه و گندزدایی لجن فاضلاب. مجله تابش و فناوری هسته‌ای، جلد2، شماره 1: 23-9.
  7. کاه‌فروشان، د و عادلی، س. 1393. اثر استفاده از فاضلاب صنعتی تصفیه نشده در آبیاری کلزا. بازیافت آب. جلد 1، شماره1: 45-37.
  8. نجفی، ن، ا، مردمی، س و اوستان، ش. 1391. اثر غرقاب، لجن فاضلاب و کود دامی بر جذب برخی عناصر پرمصرف و سدیم در گیاه آفتابگردان در یک خاک شن لومی. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد 26، شماره 3: 636-619.
  9. رحمانی، ح. ر.، مظاهری کوهانستانی، ز.، خدابخش، ن و شریفی، ح. 1393. بررسی برخی ویژگی‌های کیفی و غلظت عناصر سنگین در لجن فاضلاب خشک شده تصفیه‌خانه شاهین‌شهر اصفهان. نشره علوم و تکنولوژی محیط زیست. دوره 16، شماره 2: 66-56.