dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679

Original Paper

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥ ، شماره٣٠ دوره

Jouranl of Water and Wastewater, Vol. 30, No.5, pp: 112-120

The Performance of Net-Like Rotating Biological

Contactor Bioreactor in Removal of Sulfamethoxazole Antibiotic

N. Azimi 1, M. Sadeghpour Haji 2, S. Khalili 3

1.PhDinCivilandEnvironmentalEngineering,FanAvaranAbSazeIranianConsultingEngineeringCompany,Babol,Iran(CorrespondingAuthor) azimi_612@yahoo.com

2.Assist.Prof.,Dept.ofCivilEngineering,QaemshahrBranch,IslamicAzadUniversity,Qaemshahr,Iran

3.MScofEnvironmentalEngineering,WaterandWastewaterCompany,Sari,Iran

(Received May 12, 2018 Accepted Oct. 22, 2018)

To cite this article: Azimi, N., Sadeghpour Haji, M., Khalili , S., 2019, “The performance of Net-Like rotating biological contactor

bioreactor in removal of sulfamethoxazole antibiotic ” Journal of Water and Wastewater, 30(5), 112-120. Doi: 10.22093/wwj.2018.129130.2679. (In Persian)

Abstract Pharmaceutical wastewater treatment is a complicated process due to presence of various kinds of toxic chemicals and antibiotics that are harmful to any type of organism. In this paper, elimination of sulfamethoxazole antibiotic from artificial sewage was investigated. A pilot scale Rotating Biological Contactor (RBC) with three compartments, 48 discs, and total volume of 78.75 L was employed. The antibiotic removal was measured at various COD concentrations, hydraulic retention times (HRT) and concentrations of sulfamethoxazole. The results indicated that by increasing in OLR and HRT, SMX removal efficiency was increased and in the first 12 hours of the treatment process, SMX removal efficiency is about 50%. The maximum removal occurred within the first 72 hours, which was more than 95%. Also, the obtained results demonstrated that increasing COD concentration had a positive impact on SMX removal efficiency, which was most probably due to the utilization of SMX as a nitrogen source. SMX removal efficiency in OLRs 0, 2, 4, 8, 16 and 32 g COD /L.d was 17, 44, 75, 72, 78 and 82 percent, respectively. It was also revealed that most SMX and organic matter removal occurred in the first compartment of the NRBC, that is about 57 percent. This study indicated that employing the attached growth system is a good alternative for conventional activated sludge system in pharmaceutical wastewater treatment. Keywords: Antibiotics, Biological Treatment, Sulfamethoxazole, COD Removal,

Pharmaceutical Wastewater.

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679

مقاله پژوهشی

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

112-120، صفحه: 5، شماره 30مجله آب و فاضلاب، دوره

هاي بيولوژيکي چرخان در تصفيه فاضلاب عملکرد بيوراکتور ديسک بيوتيک سولفامتوکسازول حاوي آنتي

۳، سعيد خليلي۲مائده صادقپور حاجي ،۱عظيمينسترن

رانيبابل، ا ان،يرانيآب سازه ا مشاور فن آوران نيشرکت مهندس ست،يز طيمح - عمران يمهندس يدکترا - ١ azimi_612@yahoo.comمسئول) سندهي(نو

شهر، ايران شهر، دانشگاه آزاد اسلامي، قائم قائم عمران، واحد يگروه مهندس ارياستاد - ۲ رانيا ،يشرکت آب و فاضلاب استان مازندران، سار ست،يز طيمح يکارشناس ارشد مهندس - ۳

)٣٠/٧/٩٧پذيرش ٢٢/٢/٩٧(دريافت

ارجاع به اين مقاله به صورت زير اقدام بفرماييد: يبرا

بيوتيک هاي بيولوژيکي چرخان در تصفيه فاضلاب حاوي آنتي عملکرد بيوراکتور ديسک "، ۱۳۹۸م.، خليلي، س.، ، صادقپور حاجي، ن. عظيمي، Doi: 10.22093/wwj.2019.129130.2679 .۱۱۲-۱۲۰)، ۵(۳۰مجله آب و فاضلاب، " سولفامتوکسازول

چكيدهتواند بـراي هـر موجـود هايي که مي بيوتيک دليل وجود انواع مختلف مواد شيميايي سمي و آنتي تصفيه فاضلاب صنايع دارويي به

سولفامتوکسازول در فاضلاب مصنوعي بيوتيک به بررسي حدف آنتي پژوهشپيچيده است. در اين فرايندياي مضر باشد، زندهديسک و حجم ٤٨هاي بيولوژيکي چرخان با سه مرحله، بيوتيک در يک پايلوت ديسک ن آنتيپرداخته شد. به اين منظور، تصفيه اي

هاي و در زمان COD هاي مختلف براي غلظت بيوتيک ليتر مورد بررسي قرار گرفت. در اين سيستم راندمان حذف آنتي ٧٥/٧٨کلي مطابق ساعت در نظر گرفته شد. ٣٦، CODادير متفاوت ماند هيدروليکي مختلف بررسي شد. زمان ماند هيدروليکي بهينه براي مق

حدود SMXساعت اول فرايند تصفيه، راندمان حذف ١٢در .افزايش يافت SMX، راندمان حذف HRTو OLRنتايج با افزايش منبـع SMXكـه ايندليل درصد رسيد. همچنين به ٩٥به بيش از وساعت اول اتفاق افتاد ٧٢درصد بود و بيشينه حذف در ٥٠

، ٨، ٤، ٢، صفر هايOLRدر SMX. راندمان حذف داشت SMXبر راندمان حذف ياثر مثبت CODافزايش غلظت است، نيتروژن در SMXبيشترين مقدار حـذف مطابق نتايج .درصد بود ٨٢و ٧٨، ٧٢، ٧٥، ٤٤، ١٧ترتيب برابر با ، به٣٢ g COD/L.dو ١٦

توان سيستم رشد چسبيده دست آمده از اين پژوهش، مي رصد بود. با توجه به نتايج بهد ٥٧برابر با و NRBCبخش اول سيستم هاي صنايع دارويي دانست. را جايگزين مناسبي براي سيستم لجن فعال متعارف در تصفيه پساب

، فاضلاب داروييCODبيوتيک، تصفيه بيولوژيکي، سولفامتوکسازول، حذف آنتي: يديكل يها واژه

مقدمه -١

ها زمينه مناسبي براي ايجـاد کاربرد وسيع تصفيه بيولوژيکي پساب ,.Tan et al) ه استهاي مقاوم در برابر آنتي بيوتيک ايجاد کرد ژن

2016, Pruden et al., 2006) حضـور داروهـا در محـيط آبـي بـا. در )Godfrey et al., 2007(هـا ارتبـاط دارد مصـرف محلـي آن

ها، در بدن کاملاً هاي مصرف شده توسط انسان بيوتيک حقيقت آنتي يابـد ها به خارج از بدن راه مي و مقدار کمي از آن شوند نميمصرف

)Kümmerer, 2001(١سولفامتوکسازولمانند هايي . آنتي بيوتيک )Won et al., 2011( ٢متـوپريم ، تـري (Renew and Huang,

ــولفامتازين (2004 ، )Thurman and Hostetler, 1999( ٣سـ ١و سيپروفلوکساســـــين )Jessick, 2010( ٤اريترومايســـــين

1Sulfamethoxazole (SMX) 2Trimethoprim 3Sulfamethazine 4Erythromycin

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679 ...هاي بيولوژيکي چرخان در عملکرد بيوراکتور ديسک

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

)Wei et al., 2012( هاي شـهري کـه خانه در جريان خروجي تصفيهانـد، شناسـايي شـده هاي پذيرنده رها کـرده هايشان را در آب پساب

هـاي ها در پسـاب کارخانـه کبيوتي است. علاوه براين، وجود آنتيگـرم در ليتـر گـزارش ميلـي ١٠٠٠بالاي هاي توليد دارو در غلظت

ــي از (Gadipelly et al., 2014)شـــده اســـت . غلظـــت برخـسـازي ايـران بيوتيـک ها در فاضلاب خام صنايع آنتي بيوتيک آنتي

گرم در ليتر تخمين زده ميلي ٦٠واقع در شهرستان ساري، در حدود پساب کارخانـه شـرکت در CODاين، غلظت شده است. علاوه بر

گـرم ميلي ٣٥٠٠٠تا ٣٠٠٠٠سازي ايران در محدوده آنتي بيوتيک .(Khademi et al., 2009)در ليتر گزارش شده است

هــاي متعــارف تصــفيه صــورت گرفتــه روش هــاي پــژوهشدر فاضلاب مانند جداسازي غشايي، کربن فعال و کلرزني براي حذف

هـاي فنـاوري . بنـابراين، ه اسـت ها مناسب نبـود بيوتيک کامل آنتيهـا و مـواد دارويـي از منظور حذف بيشتر آنتي بيوتيـک جديدي به

,.Deegan et al) ه اسـت هاي آبي مورد ارزيابي قـرار گرفت ـ محيط

هـاي . تصفيه بيولوژيکي در اغلب مـوارد در حـذف آلـودگي (2011ــي ــد آنت ــاوم مانن ــا بيوتيــک مق ــ ،ه ــيار اقتصــادي و م ــتؤبس ثر اس

(González et al., 2007). هاي اخير براي هاي تصفيه بيولوژيکي که در سال از انواع روش

توان به لجـن مي ،بيوتيک مورد استفاده قرار گرفته است ذف آنتيحهوازي با جريان رو فعال متعارف، بيوراکتورهاي غشايي، راکتور بي

هـاي بيولـوژيکي چرخـان اشـاره نمـود به بـالا و همچنـين ديسـک .(Su et al., 2015, Ternes and Joss, 2007, Kaya et al.,

2013, Drillia et al., 2005, Chelliapan et al., 2006). يندهاي بيولوژيکي به دو دسته کلـي سيسـتم متعـارف رشـد افر

هاي ديسک .(Bitton, 2005) شوند تقسيم ميمعلق و رشد چسبيده دليل عملکـرد همزمـان هـر دو سيسـتم رشـد به ٢بيولوژيکي چرخان

شـمار يند مناسب براي تصفيه فاضلاب بـه اچسبيده و معلق يک فرانـرژي و . اين سيستم بـه فضـا (Najafpour et al., 2005)رود مي

گذاري اوليه کمـي نيـاز مصرفي اندک، طراحي ساده و هزينه سرمايه Hiras). استر مواد آلي مقاوم و در برابر تغييرات ناگهاني با دارد

et al., 2004) . است. NS(=O)2ي ــروه عاملـامل گـي شـترکيب دـوناميـولفـس

1Ciprofloxacin 2Rotating Biological Contactor (RBC)

ي در ـضد انگل ري وـباکت دليل داشتن خواص ضد هـوناميدها بـسولفدارند. داروهايي که داراي اين بنيان داروسازي کاربردهاي فراواني

. از معروف هستندبه سولفو داروها ،شان هستند در ساختار مولکوليتـوان بـه سولفامتوکسـازول، سـولفومتازين، انواع سولفوناميدها مي

اشاره کرد. ٤متاکسازين و سولفادي ٣سولفامونومتاکسازينهـاي محدودي در زمينه تصفيه پسـاب هاي پژوهشطور کلي به

انجام شـده اسـت. در ايـن RBCبيوتيکي با استفاده از سيستم آنتيبيوتيک سولفامتوکسازول با به بررسي تصفيه هوازي آنتي پژوهش

در پـايلوت نيمـه RBCدر سيسـتم C10H11N3O3فرمول شـيميايي ، OLR٦، HRT٥ي همچـون يثير پارامترهـا أصنعتي پرداخته شد و ت

مورد بررسي قـرار RBC سيستم، بر عملکرد SMXو CODغلظت گرفت.

ها مواد و روش -٢

ــدارو ــرکت کمي ــازول از ش ــيميايي از سولفامتوکس ــواد ش ــه م و بقيهاي استخراج فـاز آلمان تهيه شد. کارتريج ٧كشرکت مر نمايندگي

گرمــي ميلـي ٥٠(کـارتريج ٩سـاخته شـده در شــرکت واتـرز ٨جامـد HLB® ٤٥/٠و ٢٢/٠( ١٠) و همچنين فيلترهـاي شـرکت ميليپـور

منظور فيلتراسـيون مـورد ميکرومتر) به ٧/٠( ١١ميکرومتر) و واتمن، متـانول و آب مناسـب بـراي ١٢استفاده قـرار گرفـت. اسـتونيتريل

. شدخريداري كاز نمايندگي شرکت مر HPLCاستفاده در دستگاه هــاي ورودي و خروجــي سيســـتم بــرداري از جريــان نمونــه

RBC گيـري ). انـدازه ١(شـکل عمـل آمـد سيستم به و هر سه بخشSMX وسيله ستون بهC18(Smartline, Knauer, Germany) مجهز

.متر انجام شـد ميلي ٦/٤و قطر ٢٥٠طول با UV/VISبه آشکارگر ,Hamilton, Reno)ميکروليتـري ١٠٠سـرنگ ها بـا نمونه تزريق

Nevada, USA) د. پيش از انجام آناليز ش انجامHPLCمنظـور ، بههاي استخراج ها از کارتريج کليه نمونه جلوگيري از آسيب به ستون،

محلول بافر درصد ٨٧فاز جامد عبور داده شد. فاز سيال متشکل از 3Sulfamonomethoxine 4Sulfadimethoxine 5Hydraulic Retention Time (HRT) 6Organic Loading Rates (OLR) 7 Merck 8Solid Phase Extraction Cartridges (SPEC) 9Waters 10Millipore 11Whatman 12Acetonitrile

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679 نسترن عظيمي و همكاران

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

درصـد ١٣) به همـراه C2H3O2NH4مولار آمونيوم استات ( ٠٢/٠ ود. ـريل بـونيتـاست

استفاده شده در طول موج ليتر در دقيقه و ميلي ١ريان ـج دتـش. دبي ورودي به (Drillia et al., 2005) نانومتر بود ٢٦٥آشكارساز

,.Etatron D.S)سيسـتم بـا اسـتفاده از يـک پمـپ پريسـتالتيک

Model PDP-B-V, Italy) ــر ــا س ــر ب ــل تغيي ــا ٠عت قاب ١٥٠ت شد.تنظيم ليتر در دقيقه ميلي

NRBCسيستم -١-٢در آزمايشگاه بيوتکنولوژي دانشگاه صنعتي نوشيرواني پژوهشاين

ماه از ١٢مدت بابل در استان مازندران، شهرستان بابل انجام شد. به

طور پيوسته و بـدون توقـف در به NRBCاندازي، پايلوت زمان راهاين آزمايشگاه کار کرد. نمـودار شـماتيک سيسـتم سـاخته شـده در

ساخته شده NRBCصات سيستم نشان داده شده است. مشخ ١شکل صورت خلاصـه نشـان داده به ١و جزئيات عملکردي آن در جدول

شده است. ترکيب فاضلاب مصنوعي و عملکرد بيوراکتور -٢-٢ عصـر ان وليخانه بيمارست اندازي پايلوت از لجن تصفيه منظور راه به

كـه بـا سيسـتم لجـن فعـال اسـتان مازنـدران در شهر شهرستان قائمدرصد حجم راکتـور بـه ايـن ١٠و شد استفاده كند، متعارف كار مي

ــهراكتــور لجــن اختصــاص داده شــد. روز در وضــعيت ٢٠مــدت ب

Fig. 1. The fabricated RBC pilot

ساخته شده در آزمايشگاه RBCفلودياگرام پايلوت -١شکل

RBC مشخصات پايلوت - ١جدول Table 1. Specification of the NRBC pilot

Shape: Rectangular cube Shape: Circle

Spec

ifica

tions

of t

he r

eact

or

Length 75 cm

Spec

ifica

tions

of D

isc

Texture PVC Width 35 cm Diameter 33 cm Height 30 cm Thickness of disc 2 mm Reactor thickness 0.8 cm Number of discs per

reactor 16<15<15 The height of the liquidinside the reactor 25 cm Total disc number 46 Total reactor volume 75.78 L Total surface of each

disc 0.17 m Useful volume of each stage 21.9 L Total disc area 7.1 m2 Total useful volume of the reactor 65.5 L Immersion percentage 45 % Rotational speed 4 rpm

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679 ...هاي بيولوژيکي چرخان در عملکرد بيوراکتور ديسک

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

ــته ــلاس ١ناپيوسـ ــکل از آب، مـ ــنوعي متشـ ــلاب مصـ ــا فاضـ بـ)SNNaOHC( ــفات 3126 ــدروژن فســ ــيم هيــ ــنعتي ، پتاســ صــ)HPOK( )POKH(هيدروژن فسفات صنعتي ، پتاسيم دي42 و 42

)ONCH(اوره صنعتي کار رفته هر کدام از که نسبت به شدتغذيه 24اي گونـه عنوان خوراک ورودي به مواد در اين فاضلاب مصنوعي به

حفـظ ١/٥/١٠٠صـورت بود که نسبت کربن، نيتروژن و فسفر بـه ــي شــود ٢عصــر در جــدول . خصوصــيات فاضــلاب بيمارســتان ول

خلاصه شده است.

عصر خانه بيمارستان ولي نتايج آناليز مربوط به فاضلاب تصفيه - ٢جدول Table 2. Analysis of Valiasr hospital wastewater

treatment plant Parameters Value

pH 7.9 EC 1650 μ/cm

TDS 1105 ppm TSS 52 ppm DO 5.28 ppm

BOD 58 ppm COD 96 ppm

Free chlorine 1 ppm

روز فعاليت ٢٠مدت ابتدا در حالت ناپيوسته به NRBCسيستم گـرم ميلـي ٨٠٠٠تا ٦٠٠فاضلاب ساختگي از CODنمود. غلظت

و ساعت ٢٤برابر با HRTليتر افزايش يافت. در طي اين مدت دردر هفته اول، لايه ميکربي قابل بود. ٤ rpmسرعت چرخش ديسک

،روز ١٢ها رشد کرد و پـس از گذشـت توجهي در دو طرف ديسک ). ٢بيوفيلم کاملا شکل گرفت (شکل

Fig. 2. The formation of attached biofilm (on discs) at the end of discontinuous operation cycle of the reactor

ها در انتهاي دوره تشکيل بيوفيلم چسبيده بر روي ديسک -٢شکل کارکرد ناپيوسته راکتور

1 Batch

نتايج و بحث -٣ NRBCدر راکتور CODحذف -١-٣

در SMXپـــيش از افـــزودن NRBCسيســـتم پـــژوهشدر ايـــن HRT و غلظت اندازي راهساعت ٦٠تا ١٢هايCOD ورودي بـين

گـــرم در ليتـــر در نظـــر گرفتـــه شـــد ميلـــي ٢٤٠٠٠ تـــا ٣٠٠٠)g COD/L.d ٢-١٦ OLR= ــزايش ــا اف ــه ب ). نتــايج نشــان داد ک

HRT حذف ،COD البته افزايش راندمان .يابد ميتدريج افزايش بهساعت، قابل توجه نبود. ٣٦هاي بيشتر از HRTحذف مواد آلي در

ــذف ــينه ح ــت CODبيش ــي ٣٠٠٠ در غلظ ــر ميل ــرم در ليت در گHRT ٨٩، ٧٨ترتيـــب ســـاعت بـــه ٦٠و ٤٨، ٣٦، ٢٤، ١٢هـــاي ،

دست آمده با بود. با توجه به نتايج به درصد ٢/٩٧و ٩/٩٦ ،٥/٩٦درصد ٢کمتر از ساعت، ٣٦افزايش زمان ماند هيدروليکي، پس از

بهينـه بـراي HRTد. بنـابراين ش ـراندمان حذف ماده آلي اضـافه به نظـر گرفتـه ساعت در ٣٦برابر با CODدستيابي به حذف مطلوب

). ٣(شکل شد

Fig. 3. The COD removal efficiency at various

compartments of RBC at HRT=36h در RBC در هر يک از مراحل راکتور CODدرصد حذف - ٣شکل

h٣٦HRT= NRBCدر جريان ورودي راکتور SMXافزودن -٢-٣

هـاي مختلـف و بيوتيک در غلظت پس از ايجاد حالت پايدار، آنتيد. با تغيير شهاي متفاوت به جريان ورودي اضافه OLRهمچنين در سيستم تـا رسـيدن بـه فعاليت در جريان ورودي، SMXدر غلظت

نياز براي دستيابي بـه حالـت . زمان مورد ادامه يافت شرايط پايدار، ٥، ١هـاي براي غلظـت ؛هاي مختلف متفاوت بود پايدار در غلظت

ترتيب به SMX ،بيوتيک آنتيگرم در ليتر ميلي ١٢٠ و ٦٠، ٣٠، ١٥

40

50

60

70

80

90

100

2 2.67 8 16

CO

D R

emov

al (%

)

OLR (g COD/L.d)

Part1 to Inlet Part2 to InletPart3 to Inlet Outlet to Inlet

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679 نسترن عظيمي و همكاران

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

CODروز بود. نوسانات در حـذف ١٤و ١٤، ١٤، ٧، ٧، ٣برابر با ) قابل گرم در ليتر ميلي ١٥تا ١بيوتيک ( هاي پايين آنتي در غلظت

پوشي بود و به همين دليل زمـان مـورد نيـاز بـراي تطبيـق در چشم) گـرم در ليتـر ميلـي ١٢٠ تـا ١٥هاي بالاي آنتي بيوتيـک ( غلظت

رسيد. روز نيز ١٤بالاتر بوده و به ــذف -٣-٣ ــت SMXح ــف و در غلظ ــاي مختل ــاي HRTه ه

متفاوت ٦٠٠٠برابـر بـا NRBCجريـان ورودي بـه CODپژوهش در اين

بود کـه ايـن مقـدار معمـول غلظـت مـواد آلـي در گرم در ليتر ميلي .(Khademi et al., 2009)است هاي صنايع دارويي پسابعنوان يک مـاده بيوتيک به منظور بررسي تجزيه و حذف آنتي به

بيوتيـک و هاي مختلف آنتـي در غلظت CODو SMXآلي، حذف

HRT ٤(شکل گيري شد مختلف اندازههاي .( بـا SMXو CODرفت، راندمان حـذف همانطور که انتظار مي

ــا ٣٦بهينــه ( HRTافــزايش يافــت. در HRTافــزايش ســاعت)، ب، درصد حـذف گرم در ليتر ميلي ٩٠ به ١٠از SMXافزايش غلظت

درصـد کـاهش يافـت. ٦٤بـه حـدود ٧٨تـدريج از هبيوتيک ب آنتي ٩٠ و ٤٥، ١٠بيوتيـک برابـر بـا هـاي آنتـي غلظـت که در طوري هب

٧٢در زمان ماند هيـدروليکي SMXبيشينه حذف گرم در ليتر ميليهمچنـين درصد بـود. ٨٨ و ٥/٩٠، ٥/٩٥ترتيب برابر با ساعت، به

سـاعت ٦٠هاي کمتـر از HRTدر SMXنتايج نشان داد که تجزيه ک در ايـن بـازه بيوتي درصد حذف آنتي ٨٠و بيش از افتد اتفاق مي

تواننـد ها مـي دهد. نتايج ثابت کرد که ميکروارگانيسم زماني رخ ميمحيط و منـابع غـذايي جديـد سـازگار شـوند. همچنـين باتدريج هب

ه،ـد تصفيـينارـاعت اول فـس ١٢د که در ـده يـان مـا نشـودارهـنم

Fig. 4. The COD and SMX removal efficiency at COD = 8000 mg/L and

a) SMX=10 (mg/L) b) SMX=45 (mg/L) c) SMX=90 (mg/L) a (mg/L) (SMX=10 b (mg/L) (SMX=45و COD= ٨٠٠٠) mg/L( در SMXو CODراندمان حذف -٤شکل

c (mg/L) (SMX=90

40

50

60

70

80

90

100

12 24 36 48 60 72

CO

D a

nd S

MX

Rem

oval

(%)

HRT (h)

COD Removal SMX Removalb

40

50

60

70

80

90

100

12 24 36 48 60 72

CO

D a

nd S

MX

Rem

oval

(%)

HRT (h)

COD Removal SMX Removala

40

50

60

70

80

90

100

12 24 36 48 60 72

CO

D a

nd S

MX

Rem

oval

(%)

HRT (h)

COD Removal SMX Removalc

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679 ...هاي بيولوژيکي چرخان در عملکرد بيوراکتور ديسک

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

ــي ٩٠و ٤٥، ١٠هــاي غلظــت در ــر ميل ــرم در ليت ــيگ بيوتيــک، آنت درصـد بـوده و ٤٥و ٤٨، ٥٥ترتيب حدود به SMXراندمان حذف

افتـد کـه بـراي اق ميـاول اتف ساعت ٧٢همچنين بيشينه حذف در ، ٩٦ترتيـب حـدود بـه گـرم در ليتـر ميلي ٩٠ و ٤٥، ١٠هاي غلظت

درصد بود. ٩٣و ٥/٩٣در زمـان گرم در ليتر ميلي ٩٠ به١٠از SMXبا افزايش غلظت

درصد کاهش ٦٤به ٧٨ از SMXماند هيدروليکي بهينه، بازده حذف مشابهي در تصفيه فاضلاب خانگي با لجن فعال، پژوهش در .يافت

. البتـه رانـدمان بوده اسـت درصد ٥٢برابر با SMXراندمان حذف بيوتيک براي سيستم ترکيبي کربن فعـال همـراه بـا حذف اين آنتي

. هم گزارش شده اسـت درصد ٦٠بستر ثابت (جريان رو به بالا) تا در مقايسه با سيستم لجن NRBCدهد که سيستم اين نتايج نشان مي

Müller et).هـا دارد بيوتيـک فعال کارايي بالاتري در حذف آنتي

al., 2013). SMXبر حذف CODتأثير غلظت -٤-٣، مقدار SMXبر راندمان حذف CODثير غلظت أمنظور بررسي ت به

بـه ايـن گيـري شـد. انـدازه سـاعت ٣٦برابر HRTبيوتيک در آنتيگـرم در ميلـي ٤٨٠٠٠تا ٠ورودي در شش مرحله از CODمنظور

ثابـت گرم در ليتر ميلي ٤٥در SMXافزايش داده شد و غلظت ليتر ،نمايش داده شده است ٥نگه داشته شد. نتايج اين بخش که در شکل

افـزايش OLRبـا افـزايش SMXدهد که راندمان حـذف شان مينــدمان حــذف مــي ــد. ران و ١٦، ٨، ٤، ٢، ٠هــاي OLRدر SMXياب

g COD/L.d ٨٢و ٧٨، ٧٢، ٧٥، ٤٤، ١٧ترتيـب برابـر بـا ، به٣٢ با تجزيه مواد آلي متفـاوت بـود. بـه SMXروند تجزيه درصد بود.

ه افزايش راندمان حذف منجر ب CODهاي بالاتر بيان ديگر، غلظترسد زماني که منابع کربن مطلوب نظر مي هکه ب شود ميبيوتيک آنتي

عنـوان منبـع نيتـروژن مـورد در دسترس باشد، سولفامتوکسازول بهگيرد و به همين علت اسـت کـه بـازده حـذف آنتـي استفاده قرار مي

يابد. افزايش مي CODبيوتيک با افزايش غلظت NRBCدر هر بخش SMXو CODبازده حذف -٥-٣

طور جداگانه مـورد در هر بخش از سيستم به SMXو CODغلظت بررسي قرار گرفت تا راندمان سيستم در حـذف همزمـان ترکيبـات

دهد، نشان مي ٦. همانطور که شکل شودبيوتيک ارزيابي آلي و آنتيــذف ــدار ح ــترين مق ــتم SMXو CODبيش ــش اول سيس ودر بخ

درصد بود. دليل اين امر فعاليـت بيشـتر ٥٧و ٦٠با ترتيب برابر بهها در بخش اول سيستم است که در معرض بار آلي بالاتري باکتري

SMXو COD. درصـد حـذف کـل اسـت هـا نسبت به ساير بخـش ترتيـب دوم بـه بيوتيک ورودي، در بخـش نسبت به بار آلي و آنتي

درصد بود. ٧٠و ٨٥و در بخش سوم برابر با ٦٥و ٧٢برابر با

Fig. 5. The COD and SMX removal efficiency in various

organic load rates (HRT=36h) در بارهاي آلي مختلف COD و SMXدرصد حذف - ٥شکل

(HRT=36h)

Fig. 6. The COD and SMX removal efficiency in various

compartments of NRBC (HRT=36h , SMX= 45mg/L) هاي مختلف راکتور در بخش CODو SMXدرصد حذف -٦شکل

NRBC (HRT=36h, SMX=45mg/L)

0102030405060708090

100

0 2 4 8 16 32

CO

D a

nd S

MX

Rem

oval

(%)

OLR (g COD/L.d)

COD removal SMX removal

0102030405060708090

100

1 2 3

CO

D a

nd S

MX

Rem

oval

(%)

Number of Stage

COD removal SMX removal

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679 نسترن عظيمي و همكاران

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

گيري نتيجه -٤منظـور تصـفيه در اين پـژوهش، يـک بيوراکتـور رشـد چسـبيده بـه

بيوتيـک سولفامتوکسـازول هاي بالاي آنتي فاضلاب حاوي غلظتها CODبيوتيک در مورد استفاده قرار گرفت و راندمان حذف آنتي

CODهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت و بازده حـذف HRTو به صورت جداگانـه تعيـين NRBCبراي هر بخش سيستم SMXو

٢ساعت، کمتر از ٣٦شد. با افزايش زمان ماند هيدروليکي، پس از بهينـه HRTد. بنـابراين ش ـدرصد به راندمان حذف ماده آلي اضافه

نظـر سـاعت در ٣٦ابر بـا بر CODبراي دستيابي به حذف مطلوب سـاعت اتفـاق ٦٠هـاي کمتـر از HRTدر SMXتجزيه گرفته شد.

ـ ها مي افتد و ميکروارگانيسم مي محـيط و منـابع بـا تـدريج هتوانند بسـاعت اول ١٢نتـايج نشـان داد در .غذايي جديـد سـازگار شـوند

گــرم در ليتــر ميلــي ٩٠ و ٤٥، ١٠هــاي ينــد تصــفيه، در غلظــتافر ٤٥و ٤٨، ٥٥ترتيـب حـدود به SMX، راندمان حذف بيوتيک آنتي

کـه بـراي افتـاد ساعت اول اتفاق ٧٢درصد بود و بيشينه حذف در

، ٩٦ترتيـب حـدود بـه گـرم در ليتـر ميلي ٩٠ و ٤٥، ١٠هاي غلظتاز SMXدرصد بود. علاوه بر اين، با افـزايش غلظـت ٩٣و ٥/٩٣

ساعت، بازده حذف ٣٦ برابر با HRTدر گرم در ليتر ميلي ٩٠ به ١٠SMX ــه ٧٨ از ــت. در سيســتم ٦٤ب ــاهش ياف ــد ک NRBCدرص

بيوتيک نداشت، بلکه ثير منفي بر حذف آنتيأنه تنها ت OLRافزايش کـه نشان داد ها . بررسيشدبيوتيک سبب بهبود راندمان حذف آنتي

اتفـاق NRBCدر بخـش اول سيسـتم SMXبيشترين مقدار حذف توان سيستم دست آمده از اين پژوهش، مي افتاد. با توجه به نتايج به

رشد چسبيده را جايگزين مناسبي براي سيستم لجن فعال متعـارف هـاي پـژوهش هاي صنايع دارويـي دانسـت. البتـه در تصفيه پساب

هـا بيوتيک در تصفيه آنتي RBCهاي بيشتري براي ارزيابي سيستم مورد نياز است.

References Bitton, G. 2005. Wastewater microbiology, John Wiley & Sons, Inc., N.Y. Chelliapan, S., Wilby, T. & Sallis, P. J. 2006. Performance of an up-flow anaerobic stage reactor (UASR) in the

treatment of pharmaceutical wastewater containing macrolide antibiotics. Water Research, 40, 507-516. Deegan, A., Shaik, B., Nolan, K., Urell, K., Oelgemöller, M., Tobin, J., et al. 2011. Treatment options for

wastewater effluents from pharmaceutical companies. International Journal of Environmental Science and Technology, 8, 649-666.

Drillia, P., Dokianakis, S., Fountoulakis, M., Kornaros, M., Stamatelatou, K. & Lyberatos, G. 2005. On the occasional biodegradation of pharmaceuticals in the activated sludge process: the example of the antibiotic sulfamethoxazole. Journal of Hazardous Materials, 122, 259-265.

Gadipelly, C., Pérez-González, A., Yadav, G. D., Ortiz, I., Ibáñez, R., Rathod, V. K., et al. 2014. Pharmaceutical industry wastewater: review of the technologies for water treatment and reuse. Industrial and Engineering Chemistry Research, 53, 11571-11592.

Godfrey, E., Woessner, W. W. & Benotti, M. J. 2007. Pharmaceuticals in on‐site sewage effluent and ground water, western Montana. Groundwater, 45, 263-271.

González, O., Sans, C. & Esplugas, S. 2007. Sulfamethoxazole abatement by photo-Fenton: toxicity, inhibition and biodegradability assessment of intermediates. Journal of Hazardous Materials, 146, 459-464.

Hiras, D. N., Manariotis, I. D. & Grigoropoulos, S. G. 2004. Organic and nitrogen removal in a two-stage rotating biological contactor treating municipal wastewater. Bioresource Technology, 93, 91-98.

Jessick, A. M. 2010. Detection, fate, and bioavailability of erythromycin in environmental matrices, Transgenomic, Inc., Nebraska.

Kaya, Y., Ersan, G., Vergili, I., Gönder, Z. B., Yilmaz, G., Dizge, N., et al., 2013. The treatment of pharmaceutical wastewater using in a submerged membrane bioreactor under different sludge retention times. Journal of Membrane Science, 442, 72-82.

dx.doi.org/10.22093/wwj.2018.129130.2679 ...هاي بيولوژيکي چرخان در عملکرد بيوراکتور ديسک

Journal of Water and Wastewater مجله آب و فاضلاب Vol. 30, No. 5, 2019 ١٣٩٨، سال ٥، شماره ٣٠دوره

Khademi, M., Najafpour, G., Nia, B. N., Zinatizadeh, A. & Kalantary, R. R. 2009. Biological treatment of antibiotic plant effluent in an UASFF bioreactor. World Applied Science Journal, 5, 1-8.

Kümmerer, K. 2001. Drugs in the environment: emission of drugs, diagnostic aids and disinfectants into wastewater by hospitals in relation to other sources–a review. Chemosphere, 45, 957-969.

Müller, E., Schüssler, W., Horn, H. & Lemmer, H. 2013. Aerobic biodegradation of the sulfonamide antibiotic sulfamethoxazole by activated sludge applied as co-substrate and sole carbon and nitrogen source. Chemosphere, 92, 978-969.

Najafpour, G., Yieng, H. A., Younesi, H. & Zinatizadeh, A. 2005. Effect of organic loading on performance of rotating biological contactors using palm oil mill effluents. Process Biochemistry, 40, 2879-2884.

Pruden, A., Pei, R., Storteboom, H. & Carlson, K. H. 2006. Antibiotic resistance genes as emerging contaminants: studies in northern Colorado. Environmental Science and Technology, 40, 7445-7450.

Renew, J. E. & Huang, C.-H. 2004. Simultaneous determination of fluoroquinolone, sulfonamide, and trimethoprim antibiotics in wastewater using tandem solid phase extraction and liquid chromatography–electrospray mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 1042, 113-121.

Su, R., Zhang, G., Wang, P., Li, S., Ravenelle, R. M. & Crittenden, J. C. 2015. Treatment of antibiotic pharmaceutical wastewater using a rotating biological contactor. Journal of Chemistry, doi: 10.11551/2015/705 275.

Tan, A., Xiao, M., Cui, X., Chen, X., Chen, Y., Fang, D., et al. 2016. Dark matter results from first 98.7 days of data from the PandaX-II experiment. Physical Review Letters, 117, doi: 10.1103/Physrevlett. 117.121303.

Ternes, T. & Joss, A. 2007. Human pharmaceuticals, hormones and fragrances, IWA Pub., UK. Thurman, E. & Hostetler, K. 1999. Analysis of tetracycline and sulfamethazine antibiotics in groundwater and

animal-feedlot wastewater by highperformance liquid chromatography/mass spectrometry using positive-ion electrospray. Conf. US Geological Survey, Lawrence, KS.

Wei, R., Ge, F., Chen, M. & Wang, R. 2012. Occurrence of ciprofloxacin, enrofloxacin, and florfenicol in animal wastewater and water resources. Journal of Environmental Quality, 41, 1481-1486.

Won, S. Y., Lee, C. H., Chang, H. S., Kim, S. O., Lee, S. H. & Kim, D. S. 2011. Monitoring of 14 sulfonamide antibiotic residues in marine products using HPLC-PDA and LC-MS/MS. Food Control, 22, 1101-1107.