نمک‌زدایی بیولوژیکی آب شور و دریا با استفاده از جلبک‌های دونالیلاسالینا و کلرلاولگاریس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی و صنایع غذایی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی کرج – ایران

3 استاد، گروه خاکشناسی، دانشکده علوم کشاورزی و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران

4 استاد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشکده علوم کشاورزی و صنایع غذایی، تهران، ایران

چکیده

بحران آب ازجمله چالش‌های مهم زیست‌محیطی است. با توجه به مسئله کم‌آبی نمک‌زدایی ارزان‌تر و سریع‌تر از آب دریاها، به‌منظور تأمین آب مصرفی، اهمیت روز‌افزونی پیداکرده است. نمک‌زدایی با استفاده از روش‌های بیولوژیکی، شامل استفاده از گونه‌های مختلف گیاهان، میکرو‌ارگانیسم‌ها، جلبک‌ها و یا تلفیقی از آن‌ها است که می‌تواند در کاهش شوری آب مؤثر باشد. تحقیق حاضر باهدف بررسی نمک‌زدایی آب‌های شوربا استفاده از جلبک‌های دریایی انجام شد. تحقیق حاضر به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد، آزمون تجزیه واریانس دو‌طرفه ANOVA با دو تیمار اصلی شامل دو نوع جلبک (دونالیلاسالینا و کلرلاولگاریس) و دو تیمار فرعی شامل 2 سطح شوری (50 و 70 میلی‌زیمنس‌بر‌سانتی‌متر) در سه تکرار انجام شد. آزمایش در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی انجام و در دوره انکوباسیون، هدایت الکتریکی هرروز اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد میزان جذب کلر، سدیم و بیکربنات در جلبک‌های دونالیلاسالینا و کلرلاولگاریس تفاوت معنی‌داری دارد، بالاترین مقدار جذب نمک در غلظت 50 میلی‌زیمنس‌بر‌سانتی‌متر در جلبک کلرلاولگاریس با میزان 66/32 درصد کاهش شوری بود. بر اساس نتایج تحقیق به نظر می‌رسد که کاهش جذب نمک در جلبک‌ها با استفاده از نمک در سوخت‌وساز جلبک و رشد و تکثیر آن‌ها است و در حقیقت، یک روش مؤثر برای از بین بردن شوری است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Biological desalination of saline and seawater using Dunaliella salina and Cholorella vulgaris algae

نویسندگان [English]

  • asma moayedi 1
  • bahman yargholi, 2
  • ebrahim pazira 3
  • hosein babazadeh 4
1 Ph.D. Student of the Department of Agricultural Systems Engineering, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Agricultural Engineering Research Institute, Agricultural Research and Training Organization, Karaj, Iran
3 Professor of Department of Soil Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Professor, Department of Water Sciences and Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The water crisis is one of the major environmental challenges. Due to the problem of cheaper and faster desalination of seawater than seawater, in order to supply water, it has become increasingly important. Desalination using biological methods involves the use of different species of plants, microorganisms, algae or a combination of them, which can be effective in reducing water salinity. The aim of this study was to investigate the desalination of saline waters using seaweed. The present study was conducted to investigate the desalination of brine waters using seaweed. The present study was performed as a factorial study in a completely randomized design. The two-way ANOVA analysis of variance was performed with two main treatments including two types of algae (Dunaliella salina and Cholorella vulgaris) and two sub-treatments including 2 salinity levels (50 and 70 milliseconds per centimeter). The experiment was performed under controlled laboratory conditions and during the incubation period, electrical conductivity was measured daily. The results showed that the uptake of chlorine, sodium and bicarbonate was significantly different in Dunaliella salina and Cholorella vulgaris algae. Decreased by 3 mmHg Based on the research results, it seems that the reduction of salt absorption in algae using salt is in algal metabolism and their growth and reproduction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water desalination
  • desalination methods
  • Biological desalination
  • Algal desalination
تقوی، م. 1383. آب و آب‌رسانی در جزیره قشم. ماهنامه‌ی قشم.10. 164.
زارعی دارکی، ب. 1390. جلبک‌های اکوسیستم‌های آبی. ایران. چاپ اول. جلبک‌ها و جلبک‌شناسی. انتشارات پیام علوی. 323 صفحه.
سهرابی پور، ج. و ربیعی، ر. 1380. جلبک‌های دریایی سواحل خلیج‌فارس و دریای عمان (استان هرمزگان). مجله گیاه‌شناسی ایران. 8 (1): 131.
رزداری، و.م. و فنایی، س.ا. 1400. بررسی جامع انواع فرآیندهای شیرین سازی آب. فصلنامه علمی انرژی‌های تجدید پذیر و نو. 8(1): 21-32.
عرب، ف. 1384. نمک‌زدایی آب: حال و آینده. مجله‌ی آب و محیط‌‌زیست. 64: 20-11.
گلزاری، ع.، ایمانیان، س.، عبدلی، م.ا.، خدادادی، ع. و کرباسی، ع. 1395. بررسی فرایندهای انعقاد الکتریکی و شیمیایی برای جداسازی میکرو جلبک‌های آب‌شور. مجله‌ی شیمی و مهندسی شیمی ایران. 35. 52-39.
گنجی وطن، آ. ۱۳۹۰. نمک‌زدایی آب دریا با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر. پنجمین کنفرانس سراسری آبخیزداری و مدیریتمنابع آب‌وخاک کشور. 3255. اسفندماه. کرمان.
Badawy, M.A., El Nadi, M.H. and Nasr, N.A.H. 2012. Biological Desalination Technique by Algae Application. Institute of Environmental Studies and Research. 1: 259-267.
Benko, K.L. and Drewes, J.E. 2008. Produced water in the Western United States. geographical distribution occurrence and composition. Environmental Engineering Science. 25: 239-246.
Crist, D.R., Gris, R.H., Martin, J.R and Watson, J.R. 1994. Ion exchange systems in proton-metal reactions with algal cell walls. FEMS Microbiology Reviews. 14: 309–314.
De Morais, M.G. and Costa, J.A.V. 2007. Biofixation of carbon dioxide by Spirulina sp. And Scenedesmus obliquus cultivated in a three stage serial tubular photobioreactor. Biotechnol. 129: 439-445.
Devgoswami, Ch.R., Kalita, M.C., Talukdar, J., Bora, R. and Sharma, P. 2012. Studies on the growth behavior of Chlorella. Haematococcus and Scenedesmus sp.in culture media with different concentrations of sodium bicarbonate and carbon dioxide gas. African Journal of Biotechnol. 10 (61): 13128-13138.
El Nadi, M. H., El Sergany. F.A. R. and Ibrahim. M.S.M. 2009. Use of Algae for Wastewater Treatment In Natural Gas Industry. Scientific Bulliton of The Faculty of Engineering. 1: 16107-16105.
El Nadi, M.H. A., Waheb, I.S. A and Saad, S. A.H.A. 2011. Using Continuos Flow Algea Ponds For Watre Desalination. Civil Engineering Reference Manual. 33(4).
El Nadi, M.H., Nasr, N.A.H., El Hosseiny, O.M. and Badawy, M.A. 2012. Algae Application for biological desalination. 2nd International Conference and Exhibition. Sustainable water supply and sanitation. December. Egypt.
El Nadi, M.H., El Hossein, O.M. and Nasr, N.A.H. 2019. Simple Simulation Model for Biological Desalination By Algae. World Journal of Engineering Research and Technology. 5(1): 299-316.
El Sergany, F. A. R., El Fadly, M and El Nadi, M. H. A. 2014. Brine Desalination by Using Algae Ponds Under Nature Conditions. American Journal of Environmental Engineering. 4(4): 75-79.
Figler, A., B-Beres, V., Dobronoki, D., Marton, K., Nagi, S.A and Bacsi, I. 2019. Salt Tolerance and Desalination Abilities of Nine Common Green Microalgae Isolates. Wastewater Treatment and Reuse. 11(12): 2527.
Gan, X., Shen, G., Xin, B. and Li, M. 2016. Simultaneous biological desalination and lipid production by Scenedesmus obliquus cultured with brackish water. Desalination. 400: 1–6.
Gao, S., Yang, J., Tian, J., Yang, J., Ma, F., Tu, J. and Du, M. 2010. Effects of chloride ions on electro-coagulation-flotation process with aluminum electrodes for algae removal. Journal
 
of Hazardous Materials. 182: 827–834.
Gong, R., Ding,Y., Liu, H., Chen, Q and Liu, Z. 2005. Lead biosorption by intact and pretreated Spirulina maxima biomass. Chemosphere. 58: 125-130.
Greenwell, H.C., Laurens, L.M., Shields, R.J., Lovitt, R.W. and Flynn, K.J. 2010. Placing microalgae on the biofuels priority list: a review of the technological challenges. Journal of the Royal Society Interface. 7(46): 703–726.
Kang, C.K., Linga, P., Park, K.N., Choi, S.G. and Lee, J.D. 2014. Seawater Desalination by gas hydrate process and removal characteristics of dissolved ions. Desalination. 353: 84-90.
Kim, J., Ryu, B.G., Kim, B.K., Han, J.I. and Yang, J.W. 2012. Continuous microalgae recovery using electrolysis with polarity exchange. Bioresource Technology.111: 268–275.
Laliberte, G., Lessard, P., De la Nou'e, J. and Sylvestre, S. 1997. Effect of phosphorus addition on nutrient removal from waste water with the cyanobacterium Phormidiumbohneri. Bioresource Technol. 59: 227-233.
Martinez, M.E., Sanchez, S., Jimenez, J.M., El Yousfi, F and Munoz, L. 2000. Nitrogen and phosphorus removal from urban waste water by the microalga Scenedesmus obliquus. Bioresource Technol. 73: 263-272.
Nichols H.W. 1973. Handbook of Phycological Methods Culture Methods and Growth Measurements. Growth media-freshwater. In Culture Methods and Growth Measurements. Cambridge University. 472: 7-24.
Oswald, W.J. 1988. Micro-algae and waste water treatment. Journal of Microalgal Biotechnology. 94: 305-328.
Parsons,T.R. Maita, Y. and Lalli, C.M. 1985. A manual of chemical and biological methods for seawater analysis. Geological Magazine. 122(5): 570.
Perreault, F., Dewez, D., Fortin, C., Juneau, P., Diallo, A. and Popovic, R. 2010. Effect of aluminum on cellular division and photosynthetic electron transport in Euglena gracilis and Chlamydomonas acidophila. Environmental Toxicology and Chemistry. 29: 887–892.
Ragab, M., Elawwad, A. and Abdel-Halim, H. 2019. Evaluating the performance of Microbial Desalination Cells subjected to different operating temperatures. Desalination. 469: 56-66.
Safi, C., Zebib, B., Merah, O., Pontalier, P.Y. and Vaca-Garcia, C. 2014. Morphology, composition, production, processing and applications of Chlorella vulgaris. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 35: 265–278.
Sahle-Demessie, E., Aly Hassan, A. and El Badawy, A. 2019. Bio-desalination of brackish and seawater using halophytic algae. Desalination. 465: 104-113.
Sangwai, J.S., Patel, R.S., Mekala, P.,  Mech, D. and Busch, M. 2013. Desalination of seawater using gas hydrate technology – current status and future direction. XVIII Conference on Hydraulics, Water Resources. 440. Decamber. India.
Tam, N.F.Y. and Wong, Y.S. 2000. Effect of immobilized microalgal bead concentrations on wastewater nutrient removal. Environmental Pollution. 107(1): 145-151.
Trenkenshu, R.P., Gevorgiz, R.G. and Borovkov, A.B. 2005. The experience of industrial cultivation Dunaliella salina. Journal of Sevastopol. 90-97.
Wen, Z.Y. and Chen, F. 2003. Heterotrophic production of eicosapentaenoic acid by microalgae. Biotechnol. 21: 273-294.
White, D.A., Pagarette, A., Rooks, P. and Ali., S.T. 2013. The effect of sodium bicarbonate supplementation on growth and biochemical composition of marine microalgae cultures. Appllied Phycology. 25(1): 153-165.
Yang, K.L., Ying, T.Y., Yiacoumi, S., Tsouris, C. and Vittoratos, E.S. 2001. Electrosorption of ions from aqueous solutions by carbon aerogel. An electrical double-layer model.j. Langmuir. 17: 1961-9