تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالبة ايه عباس نجم في قسم الهندسة البيئية في قاعة المناقشات في القسم عن بحثها الموسوم ” دراسة إمكانية استخدام خلايا البكتيريا المختلطة و المقيدة بأربعة انواع مبتكرة من مواد التقييد لغرض التحلل الحيوي لكبريتات دوديسيل الصوديوم في المياه العادمة
” وبأشراف الاستاذ الدكتورة زينب زياد اسماعيل في يوم الاثنين الموافق9/5/2022 وتألفت لجنة المناقشة برئاسة الاستاذ الدكتورة شهلاء اسماعيل ابراهيم وعضوية كل من الاستاذ الدكتورة امال حمزة خليل والاستاذ المساعد الكتور حسين مجيد فليح والاستاذ المساعد الدكتور زياد طارق عبد علي والاستاذ المساعد الدكتوره حنين احمد خضير. وقامت الباحثة في هذه الدراسة باستخدام الخبث المنشط (activated sludge)كمصدر للخلايا البكتيرية المختلطة للتحلل البايولوجي لاحدى المواد خافضة التوتر السطحي الأنيونية وهي كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) في محلول مائي محضر مختبريا (SWW) وكذلك مياه الصرف الصحي المنزلية (DWW)، ومياه الصرف الصحي من محلات غسيل وتنظيف الملابس (LWW)، تم استخدام مياه الصرف الصحي من الكراجات العامة لغسل السيارات (CWW) ومياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة المنظفات المنزلية (HWW). تم إجراء الدراسة على مرحلتين، المرحلة الاولى الخاصة باستخدام تجارب الدفعات وفي المرحلة الثانية الخاصة بالضخ المستمر باستخدام منظومة مختبرية عبارة عن مفاعل حيوي رافع للهواء. تم تقييد الخلايا البكتيرية المختلطة في مادة مقيدة تقليدية وهي ألجينات الصوديوم (SA) ومواد مقييدة جديدة من الصنف الغذائي، وتتضمن بذور الكتان (FS) وبذور الرشاد (CrS) وبذور الشيا (ChS) وصبر المر (MR) والتي يتم تصلبها مع مادة كحول بولي فينيل (PVA) لزيادة المتانة . تمت دراسة خمس نسب حجمية من الخلايا البكتريا بنسبة 1، 3، 5، 7، و 10٪. أشارت النتائج إلى أن حجم البكتيريا 7 و 10٪ (V / V)، لهما تقريبا نفس السلوك. كانت كفاءة إزالة SDS في CWW هي 98.78، 94.91، 93.82، 99.12، 99.08، 99.27، و99.89٪ بعد 48 ساعة باستخدام الخلايا الحرة و SA و SA-PVA و FS-PVA و CrS-PVA و ChS-PVA وMR-PVA ، على التوالي. بالنسبة لكفاءة إزالة SDS في LWW كانت 92.31، 94.39، 92.04، 94.77، 94.32، 94.96 و 95.28٪ بعد 48 ساعة باستخدام الخلايا الحرة و SAو SA-PVA و FS-PVA و CrS-PVA و ChS-PVA وMR- PVA، على التوالي. بالنسبة لكفاءة إزالة SDS في DWW كانت 99.63، 95.58، 93.17، 98.68، 98.12، 99.08 و 100٪ بعد 48 ساعة باستخدام الخلايا الحرة و SA و SA-PVA وFS-PVA و CrS-PVA وChS-PVA و MR- PVA ، على التوالي. بالنسبة لكفاءة إزالةSDS في HWW كانت 85.77، 80.13، 78.63، 94.54، 93.04، 94.71 و 95.58٪ بعد 96 ساعة باستخدام الخلايا الحرة و SA و SA-PVA و FS-PVA و CrS-PVA و ChS-PVA و MR-PVA، على التوالي. أشارت نتائج اختبار المتطلب الكيميائي للاوكسجينCOD إلى الإزالة الكاملة لـ SDS ومنتجاتها الثانوية الناتجة من التحلل البيولوجي. أظهرت البكتيريا المقييدة على قدرة قوية على التحلل البيولوجي لـ SDS حتى بعد إعادة تدويرها عدة مرات. على سبيل المثال، استمرت الخرزات المحضرة كيميائيًا لمدة 5 بينما استمرت الخرزات المحضرة فيزيائيا لمدة 60 دورة. تمت دراسة تأثيرمعدلات تدفق الهواء ومعدلات تدفق المياه العادمة على معدل التحلل الحيوي في المفاعل الحيوي الرافع للهواء .(ALBR) عن طريق زيادة معدل تدفق الهواء من 1.5 إلى 2.5 لتر / دقيقة، زاد التحلل البايولوجي ل SDS. بينما انخفض التحلل البايولوجي لـ SDS ، عن طريق زيادة معدل تدفق السائل من 1.2 إلى 2 مل / دقيقة.
تم اعتماد سبعة موديلات رياضي تخص نمو الكتلة الحيوية في هذه الدراسة، وهي نموذجBlackman ، ونموذج Monod، ونموذج Haldane، ونموذج Moser، ونموذج Teissier، ونموذج Han-Levenspiel ، ونموذج Contois. تطابق نموذج Teissier مع النتائج المختبرية، مما يشير إلى النمو الأسي للمحفز الحيوي داخل الناقل الحيوي. تم تقدير قيم ثابت التفاعل من الدرجة الأولى (K1) وعامل الفعالية (𝜂) ومعامل ثايل (Φ) والانتشار الفعًال (De) ومعامل انتقال الكتلة (KSi) ووجدت أنها 1.55×10-5 s-1، 0.88 ، 0.49 ، 6.44 × 10-7 سم2/ ثانية و 2.14 × 10-6 سم / ثانية، على التوالي. تناسب معدل امتصاص الأكسجين المتوقع (OUR) مع البيانات المختبرية بمعامل تحديد (R2) يبلغ 0.94. زادت مدخلات الطاقة في ALBR من 0.09 إلى 0.72 واط، حين زاد معدل تدفق الهواء إلى الجزء الصاعد من 1.5 إلى 2.5 لتر/ دقيقة. تم تزويد البيانات التجريبية لاحتجازالهواء الكلي بشكل جيد مع البيانات المتوقعة التي تم الحصول عليها من خلال علاقة Chisti مع R2 و SSE من 0.939 و6.2×10-4 ، على التوالي. وأخيرا توافق النتائج النظرية لموديل Chisti الخاص بسرعة دوران السائل بشكل جيدً مع النتائج المختبرية مع R2 يساوي 0.95.
