رشد روز افزون جمعیت و افزایش سطح استاندارد های زندگی در دهه های اخیر از عوامل افزایش مصرف آب، و در نتیجه افزایش تولید فاضلاب بوده است که خسارات جبران ناپذیری را بر محیط زیست انسان وارد ساخته است. اهمیت آب به عنوان منبع اصلی حیات، نه تنها به کمیت و در دسترس بودن آن، بلکه به کیفیت آن نیز وابسته است. آلودگی منابع آب بویژه آبهای سطحی که عمدتا ناشی از تخلیه فاضلاب های آلوده شهری و صنعتی می باشد، کیفیت این منابع را به شدت تنزل داده است. برای کاهش اثرات سوء ناشی از تخلیه فاضلاب ها به محیط زیست و همچنین جهت ارتقائ سطح بهداشت عمومی در جوامع، بایستی نسبت به تصفیه فاضلاب اقدام نمود(.)6-9تصفیه فاضلاب بایستی به شکلی انجام گیرد که از پساب تولیدی بتوان بطور مطمئن برای مصارف کشاورزی یا تخلیه به آبهای جاری و یا مقاصد دیگر استفاده مجدد نمود( )10فرایندهای مختلف بیولوژیکی برای حذف مواد آلاینده فاضلاب بکار میرود، در این بین یکی از متداولترین سیستم های تصفیه، فرایند لجن فعال می باشد که با فعالیت میکروب های هوازی ، می تواند مواد آلاینده موجود در فاضلاب را تصفیه کند( .)11استفاده مجدد از فاضلاب در مناطق خشک و نیمه خشک، به خاطر کمبود منابع آب و همچنین خشکسالی از اهمیت بیشتری برخوردار بوده، لذا معمولا پساب تصفیه خانه فاضلاب طبق استانداردهای استفاده مجدد، جهت آبیاری محدود، نامحدود و غیره بکار برده می شود( .)12-19اگرچه استفاده مجدد در مناطق خشک و نیمه خشک، جهت آبیاری در کشاورزی اغلب به عنوان راهکار مفید جهت رفع کمبود آب شناخته شده است، ولی استفاده از پساب برای آبیاری همواره خطر بروز مشکلات بهداشتی را به همراه دارد (.)20-24از جمله آلودگی های میکروبی که از طرف سازمان بهداشت جهانی به عنوان شاخص شناخته شده اند کلیفرم های کل و مدفوعی می باشند( .)25لذا بررسی پارامترهای TCو FCو همچنین BOD5به عنوان شاخص های کیفی پساب جهت استفاده مجدد معمولادر واحد خروجی تصفیه خانه ها امری مهم و اساسی تلقی میشود (.)26-29با توجه به اینکه استفاده مجدد پسابدرکشورهای توسعه نیافته،روز به روز در حال افزایش است، لذا رعایت استاندارد های سلامت پساب کاربردیبسیاراهمیت پیدا میکند، بنابراین آزمایش شاخص های میکروبی پساببایستی به طور روتین انجام شود. باتوجه به اینکه پساب خروجی از تصفیه خانه دانشگاه علوم پزشکی کاشان جهت کشاورزی مورد استفاده قرارمی گیرد،لذا این تحقیق درمرحله اول، کیفیت پساب خروجی را تعیین می کند و در مرحله بعد ارتباط موجود بین پارامترهای فیزیکوشیمیایی ( )BOD5و میکروبی()TC, FC در پساب خروجی تصفیه خانه دانشگاه علوم پزشکی کاشان را تعیین می نماید. تا در مواقعی که امکان دستیابی به کیفیت پساب بوسیله آزمایش کلیفرم ها نیست، بتوان بوسیله پارامتر BOD5مقدار آن را پیش بینی کرد. این مطالعه قصد دارد از ارتباط موجود بین پارامترهای میکروبی و فیزیکوشیمیای فاضلاب در جهت استفاده مجدد پساب تصفیه خانه فاضلاب استفاده کند.
مواد و روش ها

این تحقیق به صورت توصیفی در سال 1331به منظور تعیین ارتباط بین پارامتر فیزیکوشیمیایی BOD5و میکروبیولوژیکی ( TCو )FCدر
پساب خروجی از فرایند لجن فعال دانشگاه علوم پزشکی کاشان انجام شد. این تصفیه خانه از نوع فرایند لجن فعال با هوادهی گسترده می باشد که واحد های آن شامل آشغالگیری دستی، تانک هوادهی، ته نشینی ثانویه و واحد گندزدایی می باشد، که به منظور گندزدایی مقدار 3±0/5میلی گرم در لیتر کلربا زمان ماند 13دقیقه استفاده شده است. در طول 4ماه در مجموع 130نمونه ساده تصادفی در روزهای مختلف هفته برداشت شد.لازم به ذکر است که برای آزمایشات ، BOD5از ظروف پلی اتیلنی به حجم 2لیتر و برای آزمایش های کلیفرم ها، از ظروف شیشه ای استریل سر سمباده ای به حجم 300میلی لیتر استفاده گردید. تمام نمونه های برداشت شده بلافاصله به آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی کاشان منتقل و مورد آزمایش قرار گرفتند. سنجش کلیه پارامترهای مورد مطالعه از قبیل اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی ،کل جامدات معلق،کلیفرم های مدفوعی و کل کلیفرمها بر اساس استانداردهای ارائه شده در کتاب استاندارد متد ، انجام گرفت ()30 نتایج طی این مطالعه نتایج با استفاده از نرم افزار SPSSو همچنین آنالیز رگرسیون مورد قضاوت قرار گرفتند. همانطور که در جدول شماره 1ملاحظه میشود نتایج آنالیز نشان داد که بیشترین و کمترین مقدار ، BOD5بترتیب 24و 4میلیگرم در لیتر است.مقادیر کلیفرم های مدفوعی و کل بر حسب حداکثر تعداد احتمالی ( )MPNدر هر 100میلی لیتر محاسبه گردید که طی آن، مقادیر بیشترین و کمترین مقدار FCبر حسب، بترتیب لگاریتم 130MPN ( 2/22در 100میلی لیتر) و لگاریتم 7 MPN ( 0/25در 100میلی لیتر) بودند. همچنین برای TC نمونه های پساب بیشترین و کمترین مقداربترتیب لگاریتم 263 MPN ( 2/43در 100میلی لیتر) و لگاریتم 15 MPN (1/12در 100میلی
لیتر) محاسبه گردیدند. نمودار پراکندگی 1مربوط به ارتباط بین متغیر وابسته کل کلیفرم ها و متغیر مستقل BOD5می باشد، همچنین نمودار 2مربوط به ارتباط متغیرهای وابسته و مستقل بترتیب FCو BOD5است. همانطور که ملاحظه می شود، از نظر آماری، ضریب همبستگی( )R2در تمام این نمودارها مقدار بالا و مثبتی می باشد.

جدول شماره :1مقادیرپارامترهای TC ،BOD5و FCدر پساب خروجی تصفیه خانه فاضلاب دانشگاه علوم پزشکی کاشان

1/12 0/32±1/62 2/34
نمودار :1ارتباط بین متغیر وابسته TCو متغیر مستقل BOD5در پساب خروجی تصفیه خانه
فاضلاب دانشگاه علوم پزشکی کاشان
نمودار :2ارتباط بین متغیر وابسته FCو متغیر مستقل BOD5در پساب خروجی تصفیه خانه
فاضلاب دانشگاه علوم پزشکی کاشان
نتایج آنالیز رگرسیونی بین متغیر وابسته FCو متغیر مستقل BOD5نشان داد که مقدار P valueو Fبین این دو پارامتر ( , 232/3
< ) F=0/001Pبوده است.ضمنا ضریب همبستگی ( )R2بین این دو پارامتر 0/67می باشد. همچنین درآنالیز رگرسیون بین دو متغیر
وابسته TCو مستقل ،BOD5مقدار P valueو )F=0/001 , P<312/3( Fمحاسبه گردید. همچنین مقدار R2بین این دو پارامتر 0/71
بود. همانگونه که در جدول معادلات شماره 2مشاهده میشود، R2در ارتباط با پارامترهای BOD5-TCبیشتر از R2مربوط به پارامترهای
BOD5-FCمی باشد.بر اساس اطلاعات بدست آمده مقدار ثابت و همچنین مقدار βبرای هر چهار معادله با P valueکمتر از 0/001
محاسبه گردید . ضمنا مقادیر همه آنها مثبت است که نشان دهنده ارتباط مستقیم بین متغیرهای مستقل و وابسته می باشد.
جدول شماره :2معادلات خطی پارامترهای TC ،TSS ،BOD5و FCدر پساب خروجی تصفیه خانه فاضلاب
دانشگاه علوم پزشکی کاشان

بحث

نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مقدارضریب R2بین پارامتر های BOD5-FCبرابر 4/71می باشد. همچنین مقدار ضریب همبستگی بین پارامترهای BOD5-TCدر پساب مورد مطالعه 4/17است. همانطور که از نتایج بر می آید، مقادیرR2بدست آمده از مطالعه نزدیک به مقدار 4/14است که نشان دهنده رابطه معنی دار بین پارامترهای TC ،BOD5و FCدر پساب مورد مطالعه است. به عبارت دیگر با توجه بهرابطه بدست آمده در پساب خروجی از فرایند لجن فعال، می توان با استفاده از پارامتر BOD5به مشخصات کیفیت میکروبی پساب بویژه TCو FCپی برد. نتایج مطالعات مشابه که توسط Kazmiو همکاران( )2447بر روی سیستم های لجن فعال در مناطق مختلف هندوستان انجام شد، نشان داده است که مقدارR2بین پارامترهای BOD5-TCو BOD5-FCبترتیب4/179و 4/171 می باشد، مقادیر R2در این مطالعه، از لحاظ اماری،ارتباط معنی دار بین پارامترهای مورد مطالعه را نشان دادند، لذا نتایج این مطالعه در مجموع با نتایج مطالعه حاضر همخوانی دارد(.)26همچنین Asma Ben Rajebو همکاران ( ،)2477در مطالعه ای بر روی ستون های شنی پرشده با فاضلاب تصفیه شده بوسیله سیستم های RBCبه ارتباط مثبت و معنی دار بین پارامترهای )0/82( BOD5-FCدست یافتند ) Goyal.(31و ،)2479( Mohanدر مطالعه خود برروی سیستم های برکه تثبیت فاضلاب Jodhpurدر Rajasthanهندوستان ارتباط بین پارامترهای میکروبی و فیزیکوشیمیایی را مشاهده کردند ) .(32همچنین در این راستا Sukiasو همکاران ( )2447در مطالعه خود بر روی پارامترهای میکروبی و فیزیکوشیمیایی برکه های اختیاری فاضلاب مربوط به کارگاه عمل آوری محصولات لبنی واقع در منطقه Six Waikatoنیوزیلند به ارتباط نه چندان معنی دار( )0/35بین پارامترهای BODو FCدست یافتند، که به لحاظ وجود ارتباط بین پارامترها با مطالعه حاضر مطابقت دارد ) .(33همچنین در این راستا Williamsو همکاران ( )1995در مطالعه خود بر روی سیستم های تصفیه وتلند، دریافتند که ضریب همبستگی نسبتا بالایی بین جمعیت کلیفرمها و BODدر فاضلاب وجود دارد ( Avinash .)34و همکاران (،)2447 در مطالعه خود بر روی عملکرد حذف میکروبی فاضلابدر سیستم های فیلتر شنی، به ارتباط مثبت بین پارامترهای BOD5-FCپی بردند) olutiol .(35وهمکاران ( )2474طی مطالعه ای برروی سیستم تصفیه فاضلاب حوضچه اکسیداسیون ، متوجه ارتباط مستقیم بین نسبت باکتریهای کلیفرمی ومقدار BODبرحسب میلی گرم در لیتر شده اند ( .)36همچنین Mungrayو همکاران ( )2477مطالعه ای روی فاضلاب ورودی به سیستم های UASBو ASP جهت تعیین ارتباط بین پارامترهای TC ،BOD5و FCانجام دادند که در نتایج آنها ارتباط بین پارامترهای-FC)­4/97( BOD5بوده است، بنظر میرسد دلیل کسب این نتایج،تعداد کم نمونه های برداشتی و همچنین اینکه نمونه ها در این مطالعه تنوع کمتری از نظر کیفی داشته اند ( .)91علاوه بر مطالعه ارتباط پارامترهای TC،BOD و FCدرسیستم های تصفیه فاضلاب در بسیاری از مطالعات دیگر، وجود ارتباط مستقیم پارامترهای مورد مطالعه درجریان های سطحی (از جمله رودخانه ها و سیلاب ها) به اثبات رسیده است، که با نتایج این مطالعه در یک راستا می باشد ) .(38-41براین اساس مطالعه ای توسط Belayو همکاران ( ،)2479جهت تعیین ارتباط بین پارامترهای فیزیکوشیمیایی و میکروبی در رودخانه ،Shintaواقع در شمال غرب اتیوپی انجام شده، که مقادیر R2این مطالعه بین پارامترهای BOD5-TCو BOD5-FCبه ترتیب 0/95و 0/98بودند، لذا این نتایج از نظر آماری اهمیت قابل توجهی دارد).(42همچنین Mumtazو همکاران ( )2477طی مطالعه ای روی آبهای سطحی در پاکستان، دریافتند که ارتباط معنی داری بین مقدار لگاریتم شمارش کلنی باکتریها ( )CFUو مقادیر BODدر آبهای سطحی وجود داشته، ضریب همبستگی این پارامترها 4/719بوده است ( .)43خشکسالی یکی از مهم ترین بلایای طبیعی بوده که با وقوع تدریجی اش بطور مستقیم زندگی جوامع را از طریق محدودیت در دسترسی به منابع آب تحت تاثیر قرارمی دهد( .)44ایران کشوری با اقلیم خشک و نیمه خشک است به گونه ای که متوسط بارش سالانه ی آن حدود یک سوم متوسط بارش سالانه ی جهان می باشد، بعلاوه خشکسالی در سال های اخیریکی از معظلات اصلی کشور ایران بوده، که در این ارتباط مناطق خشک و نیمه خشک مرکزی فلات ایران بیشتر در معرض آسیب می باشند( .)45,46شهرستان کاشان جزء مناطق نیمه خشک ایران محسوب شده و متوسط بارندگی سالیانه آن کمتر ازیک سوممیانگین بارش در جهان می باشد، لذا مطالعات در جهت بررسی این موضوع، می توانند اهمیت ویژه ای از لحاظ جبران کمبود آب داشته باشند) . (47,48بنابراین،طبق نتایج مطالعه ، مقدار میانگین پارامتر ، BODدر پساب مورد مطالعه بترتیب برابر 77میلی گرم در لیتر بوده است، همچنین مقدار میانگین MPNبرای FCو TCدراین پساب بترتیب 27و 07در 744میلی لیتر از نمونه محاسبه شده است،که مقادیر بدست آمده از مطالعه حاضر از حدود مجاز استانداردهای EPAوWHOبرای استفاده مجدد پساب جهت آبیاری و فضای سبز کمتر می باشد ( .) 49-53همچنین این مقادیر از حد مجاز استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست ایران جهت استفاده مجدد از پساب برای آبیاری و فضای سبز ( BOD<100 mg/l , TC<1000) MPN/100ml , FC< 400 MPN/100mlپایین تر است ) .(54,55با توجه به مقدار پایین میانگین پارامترهای FC ، BOD5و TCدر پساب خروجی از این تصفیه خانه، ضروری بنظر میرسد با توجه به کمبود شدید منابع آبی در این منطقه جغرافیایی، با ایجاد راهکارهای مناسب پساب های خروجی را در جهت مصارف غیر شرب استفاده کرد. نتیجه گیری نتایج مطالعه حاضر روی پساب تصفیه خانه فاضلاب لجن فعال دانشگاه علوم پزشکی کاشان نشان داد که مقدار ضریب همبستگی ( )R2بین پارامتر های BOD5- FCبرابر 4/71می باشد. همچنین مقدار R2پارامترهای- TC BOD5در پساب مورد مطالعه 4.17است. بنابراین با استفاده از روابط بدست آمده از این مطالعه، می توان با داشتن پارامتر ، BODمقدار کلیفرم های کل و کلیفرم های مدفوعی را پیش بینی کرده و به کیفیت پساب پی برد.