تصفیه فاضلاب صنعت گوشت با استفاده از شناورسازی هوای محلول و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته تحت نظارت GC-MS و LC-MS

تصفیه فاضلاب صنعت فرآوری گوشت یکی از بزرگترین دغدغه های بخش کشت و صنعت بوده است که عمدتاً به دلیل محدودیت هایی است که موافقت نامه های تجاری بین المللی در رابطه با مسائل زیست محیطی آن اعمال کرده است. کارخانه های فرآوری گوشت تقریباً 62  میلی متر 3 / سال آب در سراسر جهان. با این وجود، تنها مقدار کمی از این مقدار جزء محصول نهایی می شود. بخش باقی مانده فاضلاب با نیاز اکسیژن بیولوژیکی و شیمیایی بالا، محتوای چربی بالا و غلظت بالایی از باقیمانده خشک، رسوبی و کل مواد معلق و همچنین نیتروژن و کلرید است [2].

ماهیت فیزیکی این فاضلاب ها توسط سید و همکاران بررسی شده است. [3]، که نشان داده‌اند 40 تا 50 درصد از COD غربال‌شده (  مش 1 میلی‌متری) به صورت ماده درشت و معلق نامحلول است که به آرامی زیست تخریب‌پذیر است و باقیمانده ماده کلوئیدی و محلول را نشان می‌دهد. با این حال، برای فرآوری گوشت و پساب های کشتارگاهی، خون مشکل سازترین جزء در نظر گرفته می شود، زیرا توانایی آن در جلوگیری از تشکیل لخته است [4]، [5]. در واقع، حتی با برخورد صحیح در طی فرآوری گوشت، 2.0 و 0.5  لیتر خون به ترتیب از هر گاو و خوکی به جریان پساب می رسد [6].

فرآیند انعقاد/فلوتاسیون در کارخانه‌های فاضلاب صنعت گوشت در سراسر جهان به عنوان یک تکنیک جداسازی جامد کارآمد مورد استفاده قرار گرفته است، جایی که انتخاب بهترین فرآیند به شدت با نیازهای حذف آلودگی مرتبط است [7]. فرآیند فلوتاسیون هوای محلول (DAF) کارآمدتر و سریعتر از روشهای ته نشینی است و حجم لجن کمتری تولید می کند [8]. مطالعات قبلی گزارش کرده‌اند که حذف مواد آلی این فرآیند می‌تواند بیش از 98 درصد باشد، اگر پارامترهای اصلی کار تحت کنترل باشند، مانند قطر حباب‌ها، زمان اشباع و فشار اشباع [9].

فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) جایگزین های جذابی برای فرآیندهای بیولوژیکی و فرآیندهای تصفیه فیزیکی آب غیرمخرب هستند، زیرا آنها قادر به معدنی کردن آلاینده های آلی آب هستند [10]، [11]. تیمارهای AOP از عوامل اکسید کننده قوی (O 3 , H 2 O 2 ) و/یا کاتالیزورها (Fe, Mn, TiO 2 ) معمولاً همراه با تابش پر انرژی مانند تابش UV استفاده می کنند. AOPها عمدتاً شامل تولید یک گونه اکسید کننده بسیار قدرتمند و غیرانتخابی، رادیکال هیدروکسیل ( OH) برای از بین بردن آلاینده های پایدار و خطرناک است [12].

هنگامی که اشعه ماوراء بنفش با برخی اکسیدان های قدرتمند مانند H 2 O 2 ترکیب می شود ، راندمان تخریب آلی می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد به دلیل تولید رادیکال های هیدروکسیل ناشی از فوتولیز H 2 O 2 [13]. تخریب آلاینده های آلی توسط فرآیندهای نوع فنتون می تواند در حضور پرتوهای فرابنفش، به اصطلاح فرآیند فوتوفنتون، که دارای راندمان اکسیداسیون بالایی است، به طور قابل توجهی تسریع شود [14]، [15].

در سال های اخیر توجه فزاینده ای به تخلیه، حضور و اثرات بالقوه آلاینده های پایدار در محیط زیست معطوف شده است. رفتار اکثر این ترکیبات در طول تصفیه فاضلاب هنوز عمدتا ناشناخته است. با این حال، مطالعات قبلی نشان داده است که بسیاری از ترکیبات دارویی به طور کامل توسط فناوری تصفیه فاضلاب مرسوم حذف نمی شوند [16]. اگرچه تعاملات احتمالی بخش عمده این آلاینده ها با موجودات زنده در محیط مستند نشده است، برخی از داروها مشکوک به تأثیر بر سیستم غدد درون ریز ماهی ها هستند و داده های موجود در مورد آنتی بیوتیک ها نشان می دهد که آنها می توانند اثرات سمی بر جلبک ها و بی مهرگان داشته باشند و می توانند به نفع خود باشند. توسعه سویه های چندمقاوم از میکروارگانیسم ها [17]، [18]. در حالی که بسیاری از آلاینده های پایدار نسبتاً سریع در محیط تجزیه می شوند، بسیاری دیگر در برابر تخریب بسیار مقاوم هستند [19]. علاوه بر این، آنها اغلب تجزیه پذیری زیستی پایینی دارند و می توانند تجمع کنند و به مقادیر قابل تشخیص و فعال بیولوژیکی برسند.

برای اهداف حذف و تخریب، تیمارهای AOP بیشتر توسط صنایع غذایی برای استفاده مجدد از آب و مسائل کنترل آلودگی مورد بهره برداری قرار گرفته اند. بنابراین، هدف این مقاله ارائه یک تصفیه در مقیاس نیمکتی از فاضلاب صنعت فرآوری گوشت با استفاده از یک فرآیند ترکیبی شامل DAF به عنوان یک تکنیک جداسازی جامد اولیه، و به دنبال آن پراکسیداسیون یا فوتوفنتون به عنوان AOPs برای کاهش بار آلی است. استفاده از مانیتورینگ GC-MS و LC-MS به منظور ارزیابی کارایی تصفیه و حذف ترکیبات سمی در طول اکسیداسیون مواد آلی که می تواند با آلودگی های انسانی مرتبط باشد.