مشخصات پژوهش

عنوان	امکان سنجی بازیابی رسوب استرویت از لجن فاضلاب شهری به وسیله فرایند لیچینگ و سونولیچینگ و بررسی اثر آن بر رشد و جذب فسفر در گندم (Triticum aestivum L)
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	استروویت، بهینه سازی، سوپرفسفات تریپل، سونولیچینگ، گندم، لیچینگ
چکیده	هدف : برای تولید اقتصادی محصولات مختلف و تأمین نیاز غذایی جامعه، مدیریت کودهای شیمیایی فسفاته از اولویت ویژه‌ای برخوردار است. فسفر عنصری حیاتی برای همه موجودات زنده است و با عناصر دیگر قابل جایگزینی نیست. با این حال، فسفر یک منبع محدود است و تخمین زده می‌شود که منابع فسفر قابل استخراج (آپاتیت) فقط 50 تا 100 سال دیگر دوام داشته باشند. بنابراین، ایجاد یک روش پایدار برای بازیافت و استخراج فسفر از باقیمانده‌های غنی از فسفر از اهمیت زیادی برخوردار است. استروویت (فسفات آمونیوم منیزیم) یک ماده معدنی با حلالیت کم در آب است که به طور افزاینده‌ی از تصفیه خانه-های فاضلاب بازیابی می‌شود. از استروویت می‌توان به عنوان کود کندرها با سرعت مصرف بالا برای محصولات زراعی، باغی و گیاهان زینتی بدون آسیب رساندن به گیاهان استفاده کرد. لذا هدف از این پژوهش، بهینه‌سازی رسوب استروویت از خاکستر لجن فاضلاب به روش لیچینگ و سونولیچینگ و بررسی اثر آن بر زیست فراهمی فسفر در گیاه گندم بود. مواد و روش: بدین منظور لجن فاضلاب شهری مورد نیاز از تصفیه خانه‌ شهرستان سنندج جمع آوری شد. ابتدا نمونه لجن فاضلاب خام در آون خشک و سپس در دمای 850 سانتی‌گراد خاکستر شد. از روش پاسخگویی سطح و طراحی مرکب مرکزی در نرم افزار دیزاین اکسپرت برای بهینه سازی فرآیندها استفاده شد. برای بهینه سازی فرایند سونولیچینگ چهار عامل اصلی، درصد عصاره‌ی لیمو (10 تا 70 درصد حجمی- حجمی)، غلظت لجن فاضلاب (نسبت جامد به مایع) (2/0 تا 4 درصد حجمی- وزنی)، توان التراسونیک ( 50 تا 200 وات) و زمان (0 تا 2 ساعت) و برای بهینه سازی فرآیند لیچینگ سه عامل اصلی غلظت اسید (02/0 تا 8/0 مول بر لیتر)، نسبت مایع به جامد (20 تا 150 میلی لیتر بر گرم) و زمان (5/0 تا 4 ساعت) استفاده شد. همچنین برای جداسازی فلزات سنگین از محلول‌های حاصل از فرآیند لیچینگ و سونولیچینگ از رزین تبادلی (AG 50W-X8) و برای رسوب استروویت از کلراید منیزیم (MgCl2.6H2O) و کلراید آمونیوم (NH4Cl) به عنوان منبع منیزیم و آمونیوم استفاده شد. به منظور تاثیر اثر بخشی استروویت منتخب بر زیست فراهمی فسفر در گیاه گندم آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار به صورت گلدانی به اجرا درآمد. فاکتورها شامل کاربرد نسبت‌های مختلف کود استروویت جایگزین شده با سوپر فسفات تریپل (S0:P100، S25:P75، S50:P50، S75:P25 و S100:P0) و 4 سطح فسفر (صفر، 50، 100 و 150 کیلو‌گرم سوپر فسفات در هکتار) بود. میزان کاربرد استروویت بر اساس مقدار فسفر کل (P2O5) سوپر فسفات تریپل محاسبه شد. عملیات آبیاری و وجین علف‌های هرز با دست انجام شد. آنگاه پس از 10 هفته ویژگی‌های رشد رویشی و اجزای عملکرد شامل وزن ‌تازه و خشک اندام هوایی و ریشه، ارتفاع بوته، شاخص‌های فیزیولوژیکی گیاه و غلظت فسفر در اندام هوایی و ریشه تعیین شدند. همچنین از خاک گلدان‌ها نمونه برداری و ویژگی‌های شیمیایی از جمله pH، قابلیت هدایت الکتریکی، مقدار فسفر خاک به روش اولسن (1954) و شکل‌های مختلف فسفر معدنی در خاک نیز با روش جیانگ وگو (1989) تعیین شد یافته‌ها: بر پایه نتایج بدست آمده در روش سونولیچینگ، 5/90 درصد فسفر در تنظیم بهینه، 15/1 درصد وزنی- حجمی خاکستر لجن فاضلاب، 43 درصد حجمی- حجمی عصاره لیمو، 88 وات توان التراسنیک و زمان 54 دقیقه استخراج شد و همچنین در روش لیچینگ، 8/99 درصد فسفر در تنظیم بهینه، 5/0 مول بر لیتر غلظت اسید سولفوریک، 58 مول بر لیتر نسبت مایع به جامد در زمان واکنش 2 ساعت استخراج شد. برای خالص سازی فسفر و جداسازی فلزات سنگین از محلول‌های غنی از فسفر حاصل از فرآیند لیچینگ و سونولیچینگ از 08/0 گرم در لیتر رزین تبادلی (AG 50W-X8) استفاده شد. استروویت بازیابی شده به روش لیچینگ دارای 1/13درصد فسفر خالص، 4/5 درصد نیتروژن و 3/10 درصد منیزیم با نسبت مولی P: N: Mg 9/0:0/1: 2/1 و محتویی استروویت 6/94 درصد و استروویت بازیابی شده به روش سونو لیچینگ دارای 55/11 درصد فسفر خالص، 8/5 درصد نیتروژن و 59/6 درصد منیزیم با نسبت مولی P: N: Mg 86/0 : 3/1: 1/1 و محتویی استروویت 4/77 درصد بود که هر دو رسوب تقریبا مشابه با مقدار تئوری استروویت بودند. با توجه به درصد بالای فسفر (97/29) به روش لیچینگ و همچنین هزینه تولیدی کمتر نسبت به روش سونولیچینگ برای بررسی زیست فراهمی فسفر در آزمایشات گلدانی از استروویت تولید شده به روش لیچینگ استفاده شد. بر پایه نتایج بدست آمده نوع تیمار کودی و سطوح مصرف و اثر متقابل آنها بر تمامی تیمارهای مورد بررسی بجز وزن تازه و ارتفاع، در سطح احتمال یک درصد (p < 0.01) معنی‌دار شد. مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد بیشترین مقدار وزن تازه اندام‌هوایی 79/7 گرم در گلدان، وزن خشک اندام هوایی 130/1 گرم در گلدان ، ارتفاع 66/29 سانتی‌متر از کاربرد تیمار S75:P25 150 کیلوگرم سوپر فسفات در هکتار بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که کاربرد S100:P0 150 کیلوگرم سوپر فسفات در هکتار در مقایسه با S0:P100 می‌تواند مقادیر کلروفیلa، b، کل و کارتنوئید را به ترتیب به‌میزان 78/7، 82/3، 44/6 و 84/6 درصد افزایش دهد. همچنین مقایسه میانگین‌‌های اثر تیمارهای مختلف استروویت نشان داد با جایگزین کردن استروویت به جای کود سوپر فسفات تریپل در هر سه سطوح کودی غلظت فسفر اندام هوایی و ریشه گیاه گندم افزایش یافت به نحوی که بیشترین مقدار غلظت فسفر اندام هوایی و ریشه به ترتیب با میانگین 174/0 و 140/0 درصد از کاربرد تیمار S75:P25 150 کیلوگرم کود سوپر فسفات در هکتار بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد در تیمار 150 کیلوگرم سوپر فسفات در هکتار کاربرد 100 درصد کود استروویت (S100:P0) در مقایسه با 100 درصد کود سوپر فسفات تریپل (S0:P100) می‌تواند غلظت فسفر اندام‌هوایی و ریشه را به ترتیب به‌میزان 05/10 و 71/10 درصد افزایش دهد. همبستگی مثبت و معنی‌داری بین فسفر اولسن خاک با وزن تازه اندام هوایی (**87/0=r)، وزن خشک اندام هوایی (**87/0=r)، غلظت فسفر اندام هوایی (**88/0=r) و غلظت فسفر ریشه (**85/0=r) مشاهده شد.
پژوهشگران	محمد حسین سدری (استاد مشاور)، مجتبی بارانی مطلق (استاد راهنما)، سیدامید رستگار (استاد مشاور)، طالب نظری (دانشجو)