تقييـم كفاءة وحـدة المعالجـة فـي شركـة ديالى للصناعات الكهربائية واستخدام البكتريا في الازالة الحيوية لعنصري النحاس والرصاص == Evaluating the Efficiency of Treatment Unit in Diyala Electrical Industries Company and Use of Bacteria in the Vital Element for the Removal of Copper and Lead
Author name:
ساهرة حسين حسن الخالدي
Supervisor name:
فكرت مجيد حسن | عدنان نعمة عبد الرضا
General topic:
Biology
Specific topic:
Environment
Degree:
Doctorate
University:
University of Baghdad
Language:
Arabic
University location:
Baghdad
First pages:
24T3321 - p.pdf
Abstract:
تناولت هذه الدراسة تقييم كفاءة محطة معالجة مياه الصرف الصناعي والمنزلي في شركة ديالى للصناعات الكهربائية واستخدام البكتيريا المعزولة من المحطة للمعالجة البيولوجية. اخذت العينات شهريا من المحطة قبل المعالجة وبعدها للمدة من تشرين الثاني 2014 الى اذار .2015 وتم قياس بعض العوامل الفيزيائية مثل : درجة الحرارة والاس الهيدروجيني والاوكسجين المذاب (DO) والمتطلب الحيوي للاوكسجين (BOD) والمتطلب الكيميائي للاوكسجين (COD) والتوصيل الكهربائي(EC) والملوحة. كما تم قياس تراكيز خمسة معادن ثقيلة وهي الرصاص والكادميوم والحديد والنحاس والزنك .اظهرت النتائج وجود فرق معنوي قبل المعالجة وبعدها لدرجة الحرارة في كانون الاول عام 2014 فقط ، وقد تراوحت قيمها بين17.7م° في شباط 2015 الى 29.1مº في كانون الاول 2014 قبل المعالجة و16.6 ºم الى 26.01 مº في شباط 2015 وتشرين الثاني 2014، على التوالي. في حين لم يسجل قيم الاس الهيدروجيني فروق معنوية في جميع مرحل الدراسة قبل وبعد عملية المعالجة، اذ تراوحت القيم على النحو الاتي : 7.4 - 6.8 ( قبل ) في كانون الاول 2014 واذار 2015 على التوالي,) 7.01 - 7.8 بعد( في كانون الاول 2014 واذار 2015 على التوالي.سجلت النتائج ارتفاع تركيز الاوكسجين المذاب في وحدة المعالجة في مراحل الدراسة كلها، الا في شباط 2015، وتراوحت تراكيز الاكسجين المذاب 5.5 - 2.8جزء بالمليون في اذار 2015 وشباط 2015 و7.8 - 3.95جزء بالمليون في شباط 2015 وكانون الاول 2014 قبل المعالجة وبعدها على التوالي. كما لحظ انخفاض المتطلب الحيوي للاوكسجين (BOD) والمتطلب الكيميائي للاوكسجين (COD) بعد المعالجة فتراوحت تراكيزهما 144 - 13) ) جزء بالمليون بالنسبة لقيم COD و(39.9 - 0) جزء بالمليون لقيم BOD . سجلت النتائج انخفاضا في قيم التوصيل الكهربائي (EC) والملوحة (‰) في كانون الاول 2014 وشباط 2015 فقط، وتراوحت قيم التوصيلية الكهربائية على النحو التالي(1547 - 209) مايكروسمنز/سم قبل المعالجة و(448 - 1218) مايكروسمنز/سم بعد المعالجة. اما بالنسبة لقيم الملوحة فتراوحت بين ( 0.12 - 0.96) جزء بالالف قبل المعالجة و(0.27 - 0.75) جزء بالالف بعد المعالجة. لم يسجل فرق معنوي كبيرلتراكيزالعناصر الثقيلة المدروسة, اذ سجلت اعلى تراكيز لها ( 0.53و 0.99 و0.68و 0.7و(0.25 جزء بالمليون لمعادن الرصاص والكادميوم والحديد والنحاس والزنك قبل المعالجة. في حين كانت تراكيزها بعد المعالجة ( 0.45و 0.41 و0.7 و0.7 و0.36) جزء بالمليون للرصاص والكادميوم والحديد والنحاس والزنك.تم عزل 60 عزلة بكتيرية من محطة المعالجة واستعملت ثلاثة انواع من البكتريا المعزولة وهي Pseudomonas aeruginosaوEscherichia coli وSulfate Reducing Bacteria. واستعملت في المختبر كعامل امتزاز , كما استعملت تراكيز مختلفة من الرصاص والنحاس100)و 150 و200) جزء بالمليون لاختباركفاءة امتزاز البكتريا المعزولة. فضلا عن ذلك تم اختبار تاثير ثلاثة عوامل مؤثر في امتزاز الرصاص والنحاس وهي الحرارة 25) و30و 37) مº ومستويات مختلفة من الاس الهيدروجيني (3و4.5 )، فضلا عن مدة التماس استخدمت مدتين ( 2 و24 ) ساعة .تم الحصول على نسب عالية لامتزازالرصاص وكما ياتي 95% و95.3% و99.7% للبكتريا E.coli , P. aeruginosaو SRBعند37مᵒ على التوالي. بينما كانت نسب امتزاز النحاس 40.63% و% 50.51و %80.57 للبكتريا E.coli , P. aeruginosa وSRB. عند درجة حرارة 37مº, على التوالي. اظهرت E.coli نسبا مختلفة من الامتزاز للمعادن تراوحت من 6.4% الى 95% في تركيز الرصاص من100 و200 جزء بالمليون وقيمة الاس الهيدروجيني 4.5 لكل من فترات التماس 2 و24 ساعة على التوالي . في حين تراوح امتزاز النحاس من3.5% الى %40.63 في 100 و200 جزء في المليون عند اس هيدروجيني 4.5 وخلال مدة تماس 2 و24 ساعة , على التوالي .حققت P. aeruginosa امتزازا على النحو الاتي : تراوح امتزاز الرصاص من 1.39٪ في التتركيز150 جزء في المليون الى 97.9٪ في200 جزء في المليون عند قيمة الاس الهيدروجيني3 وبفترات تماس 2 و24 ساعه على التوالي. اظهرت SRB فعالية امتزاز اكبر من الانواع البكتيرية الاخرى المستخدمة في الدراسة, وقد تراوح امتزاز الرصاص من 14.97% بتركيز 100 جزء من المليون وقيمة الاس الهيدروجيني ولفترة تماس 24 ساعة الى 99.32% في تركيز الرصاص200 جزء في المليون وقيمة الاس الهيدروجيني 3 وبفترة تماس 2 ساعة. سجلت النتائج وجود فروق معنوية في درجات الحرارة عند استخدام بكتيريا SRB في امتزاز النحاس الرصاص.واظهرت النتائج اعلى نسبة امتزاز عند 200 جزء بالمليون للعناصر كلها كما اظهرت ان هذا النوع من البكتريا قادرة على امتزاز الرصاص بمعدلات اعلى من النحاس . وفضلا عن ذلك، تم تسجيل زيادة امتزاز المعادن في درجة حرارة 37مᵒ وقيمة الاس الهيدروجيني 4.5 وعند مدة تماس 2 ساعة لانواع البكتريا التي شملتها الدراسة. وسجلت انواع البكتريا لمعزولة تباينا في كفاءة الامتزاز للعناصر , اذ كانت كفاءة امتزاز Sulfat Reducing Bacteria اعلى من P.aeruginosa وE.coli ، بينما كانت كفاءة امتزاز P.aeruginosa اعلى من E.coli.كشفت الدراسة ان محطة المعالجة ليست فعالة لازالة المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصناعية والاستخدام المنزلي في شركة ديالى للصناعات الكهربائية لذا تحتاج المعالجة البايولوجية اضافة انواع من البكتريا قيد الدراسة والتي اثبتت كفاءتها في ازالة المعادن الثقيلة اذا تبين من الدراسة ان SRB هو البكتيريا الاكثر فعالية لازالة عنصري النحاس والرصاص من محاليلها المائية تليها بكتريا P.aeruginosa. | This study is conducted to evaluate the efficiency of plant treatment of the industrial and household wastewater of Diyala company for Electrical Industries, and to use the isolated bacteria from the treatment plant for bioremediation. Sampling were taken monthly from pre and post - processing treatment during the period from November, 2014 to March, 2015. Some physicochemical factors were taken such as : temperature, pH, dissolved oxygen, Biological oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), electrical conductivity, and salinity. In addition, the concentration of five heavy metals was determined such as : lead (Pb), cadmium (Cd), iron (Fe), Copper (Cu) and Zinc (Zn). Temperature of wastewater in treatment plant showed only a significant difference between temperature before and after treatment in December, 2014, it's values were ranged between 17.7°C in February 2015 to 29.1°C in December 2104 before the treatment, and 16.6°C to 26.01°C in February 2015 and November 2014, after treatment. Whereas, pH was not significant in all study periods before and after treatment process. Its values were ranged as follows : 6.8 - 7.4 (before) in December 2014 and March 015, respectively and 7.01 - 7.8 (after) in December 2014 and March 2015, respectively. Dissolved oxygen concentration was raised after treatment process during all the study periods, except in February2015, the concentrations of dissolved oxygen were ranged 2.8 - 5.5ppm in March 2015 and Februray 2015 and 3.95 - 7.89ppm in February2015 and December 2014 before and after treatment process, respectively. Biochemical oxygen demand (BOD) and Chemical Oxygen demand (COD) concentrations were decreased after treatment, their concentrations were ranged from 13ppm to 144ppm (COD) and 0 - 39.9ppm (BOD), the lowest values refer to after and the highest values were before treatment process. Electrical conductivity (EC) and salinity (S‰) values were decreased only in December 2104 and February 2015, they were ranged as follows : 209 - 1547 ϻS/cm (before the treatment), 448 - 1218 ϻS/cm (after the treatment) for EC, 0.12 - 0.96 ϻS/cm (before the treatment), and 0.27 - 0.75 ϻS/cm (after the treatment) for S‰, spectively. All heavy metals concentrations were not effected scientifically by the treatment. Maximum concentrations (ppm) of these metals were 0.53, 0.99, 0.68, 0.7, 0.25 for Pb, Cd, Fe, Cu and Zn before the treatment. While their concentrations (ppm) after the treatment were 0.45, 0.41, 0.7, 0.7 and 0.36 for Pb, Cd, Fe, Cu and Zn. Sixty isolates of bacteria were isolated from the treatment plant. Three isolated bacteria (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli and Sulfate Reducing Bacteria) were used in the laboratory as an adsorbed factor. Different concentrations of Lead and Copper (100, 150 and 200 ppm) were used to investigate the potential adsorption of these isolated bacteria. In addition, three factors affecting lead and copper adsorption were studied. Different temperatures (25, 30, 37 °C), different levels of pH (3 and 4.5), and two contact time (2 and 24 hrs) were used in these experiments. Maximum adsorption of Lead were obtained for about 95%, 95.3% and 99.07% by E. Coli, Pseudomonas aeruginosa and SRB at 37°C, respectively. While Copper adsorption were 40.63%, 50.51% and 80.57% by E. Coli, Pseudomonas aeruginosa and SRB at 37°C, respectively. E. coli has attained different percent of metals adsorption. The adsorption was varied from 6.4% to 95% in lead concentration of 100 and 200 ppm at pH 4.5 for both values for 24hrs and 2hrs, respectively. While the Copper adsorption ranged from 3.5% to 40.63 in 100 and 200ppm at pH4.5 for 24hrs and 2hrs, respectively. P. aeruginosa has achieved the adsorption as follows : Lead adsorption was ranged from 1.39% (in lead concentration 150ppm) to 97.9% (in 200ppm) at pH3 for 24hrs and 2hrs contact time, respectively. SRB has more action in adsorption than other bacteria in this study. The adsorption of lead was ranged from 14.97% in 100ppm of its concentration at pH3 for 24hrs contact time to 99.32% in 200ppm of Lead concentration at pH3 for 2hrs contact time. The results recorded significant differences in temperature when sulfur bacteria was used in the adsorption of lead and recorded significant difference in the adsorption of copper. For heavy metals concentration, the results recorded the highest percentage adsorption at 200ppm concentration for both elements, also results showed that the type of bacteria were able to adsorb lead at higher rates than copper. Moreover, increased adsorption of metals was recorded at high temperature and pH4.5 for a 2hr contact time by the studied bacteria. The three isolated bacteria were varied in their abilities to adsorbed elements, the results recorded the adsorption efficiency of sulfat reducing bacteria was higher than P. aeruginosa and E. coli, while the adsorption efficiency of P. aeruginosa was higher than E.coli. This study revealed that the treatment plant are not efficient to remove the heavy metals from the indistrial and household wastewater of Diyala company for Electrical Industries and it needs to add the efficiency bacteria to the plant wich removal heavy metals. The study concluded that SRB and P.aeruginosa are the most efficient bacteria to remove the Pb and Cu from their solution.
