محیط زیست و توسعه فرابخشی

مجله علمی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

راهنمای نویسندگان

فرم ها و فایل های لازم

اسامی داوران

بررسی اثرگذاری دستگاه مکانیزه ضدعفونی کننده آب با استفاده از اشعه فرابنفش بر آب خروجی مزرعه پرورش ماهی قزل آلای رنگین‌کمان

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 گروه شیلات، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

مقدمه: آبزی­‌پروری شامل تکثیر و پرورش گیاهان آبزی، جانوران و سایر موجودات برای اهداف تجاری، تفریحی و علمی می‌­باشد که امروزه توجه زیادی را به خود جلب کرده است. با این‌­حال، توسعه­‌ی کنترل نشده­ی آن مانند هر فعالیت تولیدی دیگر اثرات مخربی بر محیط‌زیست داشته و لذا حذف آلاینده‌­های آب امری مهم محسوب می‌­گردد. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثرگذاری دستگاه مکانیزه ضدعفونی­‌کننده آب با استفاده از اشعه فرابنفش (UV) با دوزهای مختلف بر کاهش میکروارگانیسم‌­های آب خروجی مزارع پرورش ماهی قزل­‌آلای رنگین­‌کمان بود. هم­چنین کارایی این دستگاه در غیرفعال کردن پاتوژن­‌ها، در دبی‌­ها و میزان کدورت­‌های مختلف آب مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌­ها: مکان اجرای طرح مورد مطالعه در یک مزرعه‌ پرورش ماهی قزل­‌آلای رنگین‌­کمان با ظرفیت 30 تن واقع در شهرستان کیار در 30 کیلومتری مرکز استان چهارمحال و بختیاری بود. دستگاه UV با دوز­های مختلف (60، 120، 180 و 240 mW/cm2 milliwatt- = joule) روی آب خروجی کارگاه پرورش ماهی، با کدورت­‌ها و دبی­‌های مختلف (5/2، 5، 10، 15، 20 و 25 لیتر بر ثانیه) تابیده شد. سپس نمونه‌­برداری از آب کارگاه قبل و بعد از نصب دستگاه گندزدایی UV انجام شد. میانگین شمارش کلی­فرم کل و کلی­فرم مدفوعی، قارچ و مخمر هر کدام با سه تکرار محاسبه شد. به منظور بررسی تغییرات درصد حذف میکروارگانیسم‌­ها در دوزهای مختلف UV از رگرسیون پروبیت (Probit) در محیط نرم‌­افزار SPSS در سطح آماری 001/0 استفاده شد. رسم نمودارها با استفاده از نرم‌افزار  Microsoft Excel 2016 انجام گرفت.
نتایج: نتایج نشان داد که افزایش دبی آب و کدورت آب، باعث کاهش راندمان حذف میکروارگانیسم‌­های هدف می‌­شود. هم­چنین با افزایش دوزUV، درصد حذف کلی­فرم کل، کلی‌فرم مدفوعی، قارچ و مخمر افزایش پیدا می­‌کند به­‌طوری­‌که در دوز  mJ/cm256 میزان کلی فرم­ کل، کلی‌فرم مدفوعی، قارچ و مخمر به­‌ترتیب 7/1، 2/3، 7/0 و 86/0 log کاهش یافت در­حالی­‌که در دوزهای  mJ/cm2 185و 167 تراکم کلی­فرم کل و مدفوعی 23 برابر و تراکم کلنی­‌های قارچ و مخمر بین 7/0 تا 6/1 log کاهش پیدا کرد. در دوز حدود  mJ/cm2 100 الی 120 تقریباً حذف کامل کلی­فرم کل، کلی­فرم مدفوعی و قارچ­‌ها صورت گرفت، ولی برای حذف کامل مخمر­ها بسته به میزان دبی آب و کدورت آب، به‌­طور قابل ملاحظه­‌ای به دوزهای بیشتری از اشعه UV احتیاج است (تا حداکثر mJ/cm2 240). همچنین نتایج رگرسیون پروبیت نشان داد در دوز mJ/cm2 50/40،  mJ/cm22/20، mJ/cm2 31/30، و  mJ/cm2 36/14 به ترتیب پنجاه درصد جمعیت مخمر (001/0 P<،16Z=)، قارچ (001/0 P<،5/13Z=)، کلی­فرم مدفوعی (001/0P<،77/22 Z=) و کلی­فرم کل (001/0 P<، 8/6Z=) حذف خواهد شد.
بحث: به­‌طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که در دوز mJ/cm2 20 حذف تدریجی میکروارگانیسم‌­ها شروع می­‌شود و در دوز­های بالاتر ازmJ/cm2  120 از شدت حذف میکروارگانیسم‌­ها کاسته می­‌شود. بنابراین تابش دوزهای اشعه فرابنفش متناسب با کیفیت آب مزارع پرورش ماهیان، می‌­تواند باعث حفظ سلامت سیستم و به تبع آن افزایش بهره­‌وری گردد. اطلاعات به­‌دست آمده از این طرح می‌­تواند برای سیستم‌­های تجاری تصفیه آب و سیستم‌­های مداربسته آبزیان مفید باشد. مطالعات بیشتری برای کارائی حذف ویروس­‌ها در آب توسط اشعه فراینفش نیاز است.  احداث حوضچه رسوب­‌گیر و فیلتر کردن آب با روش‌­های مختلف مانند استفاده از فیلترهای شنی قبل از استفاده از اشعه فرابنفش به­‌منظور کاهش بار ذرات معلق در آب و افزایش کارآیی دستگاه ضدعفونی­‌کننده پیشنهاد می­‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع
  1. Acher, A., Fischer, E., Turnheim, R. and Manor, Y., 1997. Ecologically friendly wastewater disinfection techniques. Water research, 31 (6), 1398-1404.
  2. Asgari Lajayer, H., Najafi, N. and Moghiseh, E., 2015. Study of the mechanisms of gamma rays in purification and disinfection of sewage sludge. Journal of Radiation and Nuclear Technology, Vol. 2 / No. 1. 9-23. In Persian with English abstract.
  3. Bartram, J. and Ballance, R., eds., 1996.Water quality monitoring: a practical guide to the design and implementation of freshwater quality studies and monitoring programmes. CRC Press.
  4. Bayo, J., Angosto, J.M. and Ayala, P., 2008. Disinfection efficiency of secondary effluents with ultraviolet light in a Mediterranean area. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 111, 511-520.
  5. Bowman, R.S., 2003. Applications of surfactant-modified zeolites to environmental remediation. Microporous and mesoporous materials, 61 (1-3), 43-56.
  6. Bychkova, L.I., Nikiforov-Nikishin, D.L., Ponomarev, A.K. and Bugaev, O.G., 2020. Evaluating the UV radiation effectiveness in industrial aquaculture. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 548, No. 4, p. 042046). IOP Publishing.
  7. Cobcroft, J.M. and Battaglene, S.C., 2013. Ultraviolet irradiation is an effective alternative to ozonation as a sea water treatment to prevent K udoa neurophila (M yxozoa: M yxosporea) infection of striped trumpeter, Latris lineata (Forster). Journal of fish diseases, 36 (1), 57-65.
  8. Duarte, C.L., Ribeiro, M.A., Sato, I.M. and de O., Sampa, M.H., 2004. Efficiency of organic compounds removal by electron-beam irradiation in presence of high metal concentration. Radiation Physics and Chemistry, 71 (1-2), 451-454.
  9. Edwards, D.R., Coyne, M.S., Daniel, T.C., Vendrell, P.F., Murdoch, J.F. and Moore Jr, P.A., 1997. Indicator bacteria concentrations of two northwest Arkansas streams in relation to flow and season. Transactions of the ASAE, 40 (1), 103-109.
  10. Gómez, M., Plaza, F., Garralón, G., Pérez, J. and Gómez, M.A., 2007. A comparative study of tertiary wastewater treatment by physico-chemical-UV process and macrofiltration–ultrafiltration technologies. Desalination, 202 (1-3), 369-376.
  11. Goncalves, R., Aalto, S.L. and Lund, I., 2023. The Effect of UV Irradiation on Rearing Water Quality, Growth, and Survival of European Lobster (Homarus gammarus, L.) Larvae. Aquaculture Research, 2023.
  12. Gullian, M., Espinosa‐Faller, F.J., Núñez, A. and López‐Barahona, N., 2012. Effect of turbidity on the ultraviolet disinfection performance in recirculating aquaculture systems with low water exchange. Aquaculture Research, 43 (4), 595-606.
  13. Halil, Ş.E.N. and Karacalar, U., 2018. Designing of ultraviolet irradiation unit: Effects on disinfection performance and operating costs. Ege Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 35 (2), 121-124.
  14. Hedrick, R.P., McDowell, T.S., Marty, G.D., Mukkatira, K., Antonio, D.B., Andree, K.B., Bukhari, Z. and Clancy, T., 2000. Ultraviolet irradiation inactivates the waterborne infective stages of Myxobolus cerebralis: a treatment for hatchery water supplies. Diseases of aquatic organisms, 42 (1), 53-59.
  15. Hunter, G.L., O’Brien, W.L., Hulsey, R.A., Carns, K.E. and Ehrhard, R., 1998. ‘Medium-pressure ultraviolet lamps and other systems are considered for wastewater application. Water Envir. Tech., 6, p.41.
  16. Huyben, D., Bevan, D., Stevenson, R., Zhou, H. and Moccia, R., 2018. Evaluation of membrane filtration and UV irradiation to control bacterial loads in recirculation aquaculture systems. Aquaculture International, 26, 1531-1540.
  17. Jorquera, M.A., Valencia, G., Eguchi, M., Katayose, M. and Riquelme, C., 2002. Disinfection of seawater for hatchery aquaculture systems using electrolytic water treatment. Aquaculture, 207 (3-4), 213-224.
  18. Kasai, H., Yoshimizu, M. and Ezura, Y., 2002. Disinfection of water for aquaculture. Fisheries science, 68 (sup1), 821-824.
  19. Koivunen, J. and Heinonen-Tanski, H., 2005. Inactivation of enteric microorganisms with chemical disinfectants, UV irradiation and combined chemical/UV treatments. Water research, 39 (8), 1519-1526.
  20. Lakeh, A.A.B., Kloas, W., Jung, R., Ariav, R.A. and Knopf, K., 2013. Low frequency ultrasound and UV-C for elimination of pathogens in recirculating aquaculture systems. Ultrasonics sonochemistry, 20 (5), 1211-1216.
  21. Liltved, H. and Landfald, B., 1995. Use of alternative disinfectants, individually and in combination, in aquacultural wastewater treatment. Aquaculture Research, 26 (8), 567-576.
  22. Liltved, H., Hektoen, H. and Efraimsen, H., 1995. Inactivation of bacterial and viral fish pathogens by ozonation or UV irradiation in water of different salinity. Aquacultural Engineering, 14 (2), 107-122.
  23. Liu, X., Li, G., Liu, Z., Guo, W. and Gao, N., 2010. Water pollution characteristics and assessment of lower reaches in Haihe River Basin. Procedia Environmental Sciences, 2, 199-206.
  24. Mamane, H., 2008. Impact of particles on UV disinfection of water and wastewater effluents: a review. Reviews in Chemical Engineering, 24 (2-3), 67-157.
  25. Mamane, H., Colorni, A., Bar, I., Ori, I. and Mozes, N., 2010. The use of an open channel, low pressure UV reactor for water treatment in low head recirculating aquaculture systems (LH-RAS). Aquacultural engineering, 42 (3), 103-111.
  26. Meunpol, O., Lopinyosiri, K. and Menasveta, P., 2003. The effects of ozone and probiotics on the survival of black tiger shrimp (Penaeus monodon). Aquaculture, 220 (1-4), 437-448.
  27. Middlemiss, K.L., Daniels, C.L., Urbina, M.A. and Wilson, R.W., 2015. Combined effects of UV irradiation, ozonation, and the probiotic Bacillus spp. on growth, survival, and general fitness in European lobster (Homarus gammarus). Aquaculture, 444, 99-107.
  28. Mumpton, F.A. and Fishman, P.H., 1977. The application of natural zeolites in animal science and aquaculture. Journal of Animal Science, 45 (5), 1188-1203.
  29. Oliver, B.G. and Cosgrove, E.G., 1975. The disinfection of sewage treatment plant effluents using ultraviolet light. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 53 (2), 170-174.
  30. Pullerits, K., Ahlinder, J., Holmer, L., Salomonsson, E., Öhrman, C., Jacobsson, K., Dryselius, R., Forsman, M., Paul, C.J. and Rådström, P., 2020. Impact of UV irradiation at full scale on bacterial communities in drinking water. NPJ Clean Water, 3 (1), p.11.
  31. Rodriguez, J. and Gagnon, S., 1991. Liquid purification by UV radiation, and its many applications. Ultrapure Water, 8 (6), 22-24.
  32. Selong, J.H. and Helfrich, L.A., 1998. Impacts of trout culture effluent on water quality and biotic communities in Virginia headwater streams. The Progressive Fish-Culturist, 60 (4), 247-262.
  33. Semenov, A. and Semenova, K., 2023. Ultraviolet disinfection of water in recirculating aquaculture system: a case study at sturgeon caviar fish farm. Acta agriculturae Slovenica, 118 (3), 1–4.
  34. Sharrer, M.J. and Summerfelt, S.T., 2007. Ozonation followed by ultraviolet irradiation provides effective bacteria inactivation in a freshwater recirculating system. Aquacultural Engineering, 37 (2), 180-191.
  35. Sharrer, M.J., Summerfelt, S.T., Bullock, G.L., Gleason, L.E. and Taeuber, J., 2005. Inactivation of bacteria using ultraviolet irradiation in a recirculating salmonid culture system. Aquacultural Engineering, 33 (2), 135-149.
  36. Sicuro, B., Prearo, M. and Forneris, G., 2006. The effect of disinfection with ozone in restocking brown trout farm in north Italy. Ittiopatologia, 3, 43-56.
  37. Sommer, R., Haider, T., Cabaj, A., Pribil, W. and Lhotsky, M., 1998. Time dose reciprocity in UV disinfection of water. Water science and technology, 38 (12), 145-150.
  38. Summerfelt, S.T., 2003. Ozonation and UV irradiation—an introduction and examples of current applications. Aquacultural engineering, 28 (1-2), 21-36.
  39. Tacon, A.G. and Forster, I.P., 2003. Aquafeeds and the environment: policy implications. Aquaculture, 226 (1-4), 181-189.
  40. Wen, G., Wan, Q., Deng, X., Cao, R., Xu, X., Chen, Z., Wang, J. and Huang, T., 2019. Reactivation of fungal spores in water following UV disinfection: effect of temperature, dark delay, and real water matrices. Chemosphere, 237, p.124490.
  41. Wen, G., Xu, X., Zhu, H., Huang, T. and Ma, J., 2017. Inactivation of four genera of dominant fungal spores in groundwater using UV and UV/PMS: Efficiency and mechanisms. Chemical Engineering Journal, 328, 619-628.
  42. Zhu, S., Saucier, B.B., Chen, S. and Durfey, J.E., 2002. Evaluation of UV disinfection performance in recirculating systems.
محیط زیست و توسعه فرابخشی
دوره 8، شماره 81
آبان 1402
صفحه 30-43
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار