تصفیه فسفات زهاب‌های کشاورزی با استفاده از راکتور زیستی کاه و کلش گندم

تغذیه مناسب گیاه یکی از عوامل مهم در بهبود کمی و کیفی فرآورده‌های کشاورزی به‌شمار می‌رود. فسفر یکی از عناصر غذایی پر مصرف مهم است که کمبود آن رشد گیاه را به‌شدت محدود می‌کند. افزایش جمعیت و نیاز به مواد غذایی بیشتر باعث شده کشاورزان برای افزایش تولید از کودهای دارای فسفر استفاده کنند، که در نتیجه مقدار اضافی عنصر وارد زهاب های کشاورزی شده و منابع آب زیرزمینی را آلوده می کند. به‌همین منظور استفاده از راکتورهای زیستی برای تصفیه زهاب های کشاورزی و حذف عناصری مانند فسفر موردتوجه قرارگرفته است. در این مطالعه با توجه به هزینه‌ها و دردسترس بودن گندم در تمامی نقاط ایران، کاه و‌ کلش گندم به‌عنوان بستر و محیط راکتور زیستی انتخاب شد. سه جعبه از جنس آهن گالوانیزه با طول، عرض و ارتفاع یک متر برای شبیه سازی شرایط مزرعه ای مورد استفاده قرارگرفت. جعبه‌ها دارای یک خروجی و یک ورودی برای تزریق پساب  و سه نقطه برای برداشت پساب بودند؛ که عمق نقاط برداشت به‌ترتیب از کف جعبه 1، 6 ، 16 سانتی‌متر درنظر گرفته شد. داخل جعبه‌ها با کلش ‌گندم به‌صورت فشرده تا ارتفاع 20 سانتی‌متری از کف با وزن 39 کیلوگرم پر شد. پژوهش موردنظر در مدت 51 روز با چهار تکرار آزمایش با پسابی در حدود 14 میلی‌گرم فسفات انجام شد. تمام اندازه‌گیری‌ها در محل آزمایش با دستگاه فتومتر 7100 انجام شد. نتایج این پژوهش نشان‌داد که میزان کاهش غلظت فسفات با گذشت زمان افزایش می‌یابد. میزان درصد کاهش حداقلی فسفات 48 درصد بود. هم‌چنین میزان درصد کاهش حداکثری فسفات برابر 97 درصد به‌دست آمد که این نتایج بیانگر عملکرد قابل‌قبول این بیوراکتور بود. نتایج  حاصل از آزمون‌های آماری مانند آزمون t و آزمون واریانس بیانگر آن است که با گذشت 51 روز از عمر کاه ‌و کلش ‌گندم هیچ تفاوتی در میزان کاهش غلظت عنصر (عملکرد راکتور زیستی) ایجاد نشده است. احتمال تاثیر دما و غلظت اولیه بر روی نتایج  وجود داشت. به‌همین دلیل، در اولین گام غلظت اولیه را در این پژوهش بی ‌اثر کرده و آزمون کوواریانس برای بررسی تاثیر دما بر طول عمر کاه و کلش انجام شد که بیانگر عدم تاثیر دما بود.

phosphate drain water treatment using wheat straw bioreactors

proper plant nutrition plays a crucial role in enhancing the quality and quantity of agricultural products. phosphorus, a vital nutritional element, is often in short supply, severely limiting plant growth. the growing population and the consequent demand for more food have led farmers to use phosphorus-based fertilizers to boost production. however, this practice results in an excess of phosphorus entering agricultural drains and contaminating groundwater sources. to address this issue, the use of biological reactors for treating agricultural drainage water and removing elements like phosphorus has been explored. in this study, wheat straw and stubble were chosen as the substrate and content of the bioreactor due to their cost-effectiveness and widespread availability across iran. three galvanized iron boxes, each 1 m in length, width, and height, were used to simulate farm conditions. each box was equipped with an outlet and an inlet for injecting drainage water and three points for collecting wastewater. the collection points were set at depths of 1, 6 and 16 cm from the bottom of the box. the boxes were filled with compacted wheat stubble up to a height of 20 cm from the floor, weighing 39 kg. the study was conducted over 51 days with four replications, using an effluent containing approximately 14 mg of phosphate per liter. all measurements were taken on-site using a 7100 photometer. the results showed that phosphate concentration decreased over time, with a minimum reduction of 48% and a maximum reduction of 97%, indicating the bioreactor’s satisfactory performance. statistical tests such as the t-test and variance test revealed no difference in the reduction of element concentration (bioreactor performance) after 51 days of wheat straw and stubble life. the initial concentration was neutralized in this research due to the potential impact of temperature and initial concentration on the results. a covariance test was conducted to investigate the effect of temperature on the lifespan of straw and stubble, which showed no significant impact of temperature.