بررسی اثر ارتفاع بیوراکتور پر شده با بیوچار در حذف نیترات و آمونیوم از زه آب زهکش ها

یکی از مهم‏ترین آلاینده ها در آب های سطحی و زیرزمینی نیتروژن محلول به فرم نیترات می باشد. سیستم های زهکشی مصنوعی با افزایش نسبی سرعت انتقال زه آب به آب های سطحی نسبت به حالت طبیعی باعث می شوند زمان به وقوع پیوستن فرآیندهای طبیعی از جمله دنیتریفیکاسیون کاهش یابد. بیوراکتورهای دنیتریفیکاسیون با ایجاد یک محیط از منابع کربنی و عبور آب زهکش از میان آن باعث افزایش دنیتریفیکاسیون و حذف نیترات از محیط می گردند. در این مطالعه از بیوچار به عنوان دیواره کربنی در بیوراکتور استفاده شده است. در گام نخست به مقایسه عملکرد بیوراکتور پر شده با بیوچار و بیوراکتور پر شده از پوشال گندم در حذف نیترات و آمونیوم از زه آب زهکش های زیرزمینی پرداخته شد. پس از آن تاثیر ارتفاع بیوراکتور بر غلظت نیترات و آمونیوم خروجی از بیوراکتورهای پر شده با بیوچار پوشال گندم مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این تاثیر گذر زمان بر کارایی بیوراکتورها در حذف نیترات و آمونیوم برای یک دوره چهار ماهه مورد بررسی گردید.  در راستای اهدف تحقیق، بیوراکتورهایی با لوله های پلی اتیلنی با ارتفاع 125 سانتی متری شبیه سازی شدند. فاکتور تغییر ارتفاع در 4 سطح شامل 5/32، 5/62، 5/92، 125 سانتی متر که به ترتیب با H1 ، H2، H3 و H4 نشان داده شده، مورد بررسی قرار گرفت. شاهد (B0) حاوی 30 درصد حجمی پوشال گندم و بیوراکتورهای نمونه (B1) حاوی 30 درصد حجمی بیوچار پوشال گندم می باشند.  نتایج نشان داد، غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای دنیتریفیکاسیون به طور معنی داری تحت تاثیر بیوچار به کار رفته در آن ها قرار دارد. میانگین غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای دارای 30 درصد بیوچار 16/18 میلی گرم در لیتر است در حالیکه این مقدار در بیورکتورهای فاقد بیوچار برابر با 01/49 میلی گرم در لیتر می باشد. همچنین با افزایش ارتفاع بیوراکتور غلظت نیترات خروجی از بیوراکتور کاهش می یابد. در پایان دوره 4 ماهه نمونه برداری غلظت نیترات خروجی از تیمارهای نمونه H1B1، H2B1، H3B1 وH4B1 از 160 میلی گرم در لیتر به ترتیب به مقادیر 91/20، 85/12، 04/8 و 23/5 میلی گرم در لیتر کاهش یافت، در حالیکه در تیمارهای شاهد H1B0، H2B0، H3B0 وH4B0 غلظت نیترات خروجی در پایان دوره نمونه برداری برابر با 17/42، 36/36، 99/28 و 65/19 میلی گرم در لیتر است. گذر زمان در سطح 1 درصد تاثیر معنا داری در میزان حذف نیترات دارد و در پایان دوره 4 ماهه آزمایش، میانگین غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای نمونه به پایین ترین حد یعنی 77/21 میلی گرم در لیتر می رسد، این در حالی است که میانگین غلظت نیترات خروجی در روز اول نمونه برداری 21/59 میلی گرم در لیتر مشاهده گردید. غلظت آمونیوم خروجی از بیوراکتورهای حاوی بیوچار و بیوراکتورهای فاقد بیوچار در مقایسه با غلظت آمونیوم ورودی به آن ها افزایش یافت، علت این امر را می توان اینگونه بیان کرد که بخشی از نیترات توسط باکتری های بی هوازی به آمونیوم تبدیل می گردد. ولی علی رغم این افزایش مقدار آن بسیار ناچیز و کمتر از 5/0 میلی گرم در لیتر است.  راندمان حذف نیترات در بیوراکتورهای دارای بیوچار بیشتر از بیوراکتورهای فاقد بیوچار هست. افزایش ارتفاع بیوراکتور سبب افزایش حذف نیترات می گردد.