NP - NUTRIENTS REMOVAL FROM MUNICIPAL TERTIARY WASTEWATER USING SD (SCENEDESMUS DIMORPHUS MICROALGAE SPECIES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis_Mohammed Omar Faruque_201706550.pdf - Submitted Version Restricted to Repository staff only until 4 June 2021. Download (3MB)

Arabic Abstract

تلقى الطحالب المجهرية الناتجة عن إزالة المغذيات من المعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصحي الاهتمام المتزايد. في هذه الدراسة ، تم اعتبار أنواع سنيدسماس داي مورفاس للمياه العذبة في إزالة المغذيات اثناء المعالحة المتقدمة لمياه الصرف الصحي. بالإضافة إلى ذلك ، تم أيضًا دراسة التثبيت الحيوي لثاني أكسيد الكربون والإنتاج المصاحب للدهون التي تحتوي على الكتلة الحيوية للطحالب المجهرية. أجريت تجارب على دفعات باستخدام عينات من مياه الصرف الصناعي مع نسبة مختلفة من النتروجين والفسفور (1: 1 إلى 8: 1) وتراكيز ثاني اكسيد الكربون (0%, 2%, 4%, 6% في الهواء). بشكل عام ، زادت الكتلة الحيوية للطحالب المجهرية بشكل تدريجي خلال مرحلة النمو لمدة 25 يومًا لكل التجارب. كشفت نسبة الفسفور الى النتروجين (1 : 2) عند الرقم الهيدروجيني 7.23 عن اعلى كتلة حيوية منتجة بمقدار 733 ملغم/لتر مقارنة مع نسب النتروجين الى الفسفور الاخرى عند زراعة الطحالب المجهرية مع مكملات ثاني اكسيد االكربون بنسبة 2 %. في هذه التجربة اظهرت الطحالب المجهرية قدرة على امتصاص النتروجين والفسفور في كل الحالات وكل الظروف التجريبية. كانت النسبة المئوية لازالة النتروجين الكلي تتراوح من 28 % الى 100 % بالاستناد الى نسب النتروجين الى الفسفور المختلفة وايضا تركيز ثاني اكسيد الكربون. تراوحت نسبة ازالة الفسفور من 17 % الى 57 % عند التركيز الاولي البالغ 13 ملغ / لتر مع الاخذ في الاعتبار جميع نسب النتروجين الى الفسفور وكل ثاني اكسيد الكربون بالاضافة الى بيئة النمو. الطحالب المجهرية سنيدسماس داي مورفاس المقترنة بالتثبيت الحيوي لثاني اكسيد الكربون اثناء المعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصحي يمكن ان تكون خيارا هاما للتقليل الحيوي لثاني اكسيد الكربون لبعض الحالات. اعلى معدل للتثبيت الحيوي لثاني اكسيد الكربون كان 49 ملغم/لتر.اليوم عند نسبة نتروجين الى فسفور (1:8) مع اضافة ثاني اكسيد الكربون بنسبة 4 % في بيئة النمو. ان زراعة الطحالب المجهرية مع مكملات ثاني اكسيد الكربون لها تأثير معتبر على تراكم الدهون في الكتلة الحيوية للطحالب المجهرية اكثر من الاستزراع بدون وجود ثاني اكسيد الكربون. تم تحقيق اقصى محتوى للدهون بنسبة 31.6 % كوزن جاف للكتلة الحيوية عند نسبة نتروجين الى فسفور (1:1) عندما تمت زراعة الطحالب المجهرية مع ثاني اكسيد الكربون بتركيز 6 % في الهواء. لذلك, فإن هذه النائج تفضل امكانية ازالة المغذيات من مياه الصرف الصحي اثناء مرحلة المعالجة المتقدمة بإستخدام الطحالب المجهرية سنيدسماس داي مورفاس مع التصنيع الحيوي للدهون لانتاج الوقود الحيوي.

English Abstract

Microalgae driven nutrients removal from tertiary wastewater is receiving increasing interest. In this study, a freshwater microalga Scenedesmus dimorphus species has been considered for nutrient removal from the tertiary stage of municipal wastewater. In addition, CO2 biofixation, and concomitant production of lipid containing microalgae biomass are also studied. Batch experiments were performed using synthetic wastewater samples with different nitrogen to phosphorus (NP) ratio (1:1 to 8:1) and CO2 concentrations (~ 0%, 2% , 4%, 6% CO2 in air). In general, microalgae biomass increased gradually during the growth phase of 25-day cultivation period for all trials. NP ratio of 2:1 at pH 7.23 revealed highest biomass yield 733 mg/L than that of others NP ratio when microalga was cultured with 2% CO2 supplementation . The microalga showed the capability to uptake nitrogen and phosphorus for all cases under the experimental conditions of this study. Percentage removal of total nitrogen was in the range of 28% to 100% based on the different levels NP ratio and CO2 enrichment. Total phosphorus removal ranged from 17% to 57% for initial concentration of 13 mg/L considering all trials NP ratios and all CO2 addition to the culture medium. Microalgae Scenedesmus dimorphus for CO2 biofixation coupling with tertiary municipal wastewater treatment can be a considerable option for CO2 bio-mitigation for some instances. Maximum CO2 biofixation rate 49.6 mg L-1 d-1 was achieved at NP ratio of 8:1 with 4% CO2 supplementation in the culture medium. Microalgae cultivation with CO2 supplementation have a considerable effect on lipid accumulation in microalgae biomass than cultivation without CO2 enrichment. Maximum lipid content was achieved 31.6% as dry weight of biomass at 1:1 NP ratio when microalgae was cultivated with 6% CO2 enrichment in air. Therefore, these findings favor the possibility of nutrient removal from tertiary municipal wastewater using microalga Scenedesmus dimorphus along with lipid biosynthesis for biofuel production.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Razzak, Shaikh Abdur
Committee Co-Advisor:	Hossain, Mohammad Mozahar
Committee Members:	Al-Harthi, Mamdouh Ahmed and Ba-Shammakh, Mohammed Saleh and Farooq, Wasif
Depositing User:	MOHAMMED FARUQUE (g201706550)
Date Deposited:	04 Jun 2020 11:14
Last Modified:	04 Jun 2020 11:14
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141598