CC BY
19
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБЕСФЕНОЛИВАНИЮ СТОЧНЫХ ВОД ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ
СТАНЦИЙ ФЕНОЛ РАЗРУШАЮЩИМИ МИКРОБАМИ
Научный сотрудник Е. М. Юровская
Из Украинского научно-исследовательского института коммунальной гигиены
Из всех методов, применяемых для очистки фенольных сточных вод, биологические методы заслуживают наибольшего внимания. В последние годы наряду с детально изученным методом совместной очистки фенольных и хозяйственно-бытовых сточных вод активным илом (в аэротенках и на биофильтрах) для обесфеноливания сточных вод коксохимических заводов используется микробный метод, разработанный Н. Т. Путилиной. Процесс очистки сточных вод этим методом осуществляется комплексом высокоактивных специфических культур фе-нолразрушающих микробов.
Цель настоящей работы — изучить эффективность обесфеноливания микробным методом сточных вод газогенераторных станций, работающих на каменном угле, буром угле и на торфе. Стоки этих предприятий отличаются по составу от сточных вод коксохимических заводов.
Фенольные сточные воды газогенераторных станций содержат довольно большое количество летучих жирных кислот, метилового спирта, пиридиновых оснований и других веществ, практически отсутствующих в сточных водах коксохимических заводов.
Состав сточных вод газогенераторных станций обусловливается в первую очередь видом используемого топлива и технологией очистки генераторного газа (табл. 1).
Изучение процесса обесфеноливания сточных вод газогенераторных станций проведено в различных условиях: а) без принудительной аэрации; б) с принудительной аэрацией; в) в протоке при принудительной аэраиии (лабораторная модель аэпотенка).
Во всех сериях опытов активным началом, обесфеноливающим сточные воды упомянутых предприятий, являлся комплекс лабораторных культур фенолразрушающих микробов. Для этого суточную их культуру, содержащую 1 млрд. микробных клеток в 1 мл, вносили в объеме 10% в исследуемые сточные воды. Каждый опыт сопровождался контролем. Последним являлась эффективность обесфеноливания комплексом культур фенолразрушающих микробов сточной'воды коксохимического завода, где степень обесфеноливания хорошо изучена и весьма эффективна.
Концентрацию фенола в пробах определяли методом бромирова-ния и колориметрическим методом с 4-аминоантипирином (Ю. Ю. Лурье и А. И. Рыбникова).
Впервой серии опытов ('без принудительной аэрации) процесс обесфеноливания изучали в предварительно разведенных сточных водах. Для этого сточную воду разбавляли водопроводной до концентрации фенола 200—300 мг/л и в эту смесь вносили по 0,3—0,5 мг/л питательных солей: К2НРО4, КН2Р04> Д^БС^, (МН4)2504, Ре504 (закисное) — следы. Устанавливали рН 7,4—7,6 и автоклавировали при 1,5 атм. 20 минут. Разведенные стерильные сточные воды разливали в объеме по 100 мл в двухлитровые широкогорлые бутыли й заражали культурой фенолразрушающих микробов. Засеянную жидкость инкубировали в термостате при 28° в течение 3 суток. Во время инкубации бутыли ежедневно периодически встряхивали, что обогащало тонкий слой жидкости кислородом воздуха. Это благоприятно сказывалось на процессе обесфеноливания.
. Таблица 1
• Я 1
Химический состав фенольных сточных вод газогенераторных станций
*
Наименование газогенераторных станций • |
р#Ч Характеристика сточных вод Завод «Магнезит» (г. Сатка) Тульская газогенераторная станция «Подзем-газ» • Дулевский фарфоровый завод Гусь-Хрустальный стекольный завод Гомельский стекольный завод Общий сток коксохимического завода
каменный уголь • бурый уголь торф торф торф
• Цвет Темно-коричневый Желтый Темно-ко-ричневый Темно-коричневый Темно-коричневый Желтый
Запах Феноль-ный 1 Феноль-ный Пригоревшего торфа Пригоревшего торфа Пригоревшего торфа Феноль-ный
Прозрачность 0 0 0 0 0 -
рН 8,55 8,75 5,85 4,75 • 9,4 8,0
Азот общий, мг/л 321 1242,5 3 528 2 254 2325,4 2785,5
• Окисляемость, мг/л • 2 400 6 720 4 000 32 640 43 470 6 230
БПК5» мг/л 1311,5 1 988 5 500 18 000 11 016 2 358
Фенол, мг/л 1608,9 1 304 3917 2547,5 2172,2 1 920
Ро дан иды, мг/л 136,1 • - 446,6 - 268
Цианиды, мг/л • 10,92 - 37,5 22,3 16,2 -
Пиридиновые основания, мг/л • 4,97 12,8 30,0 46,8 48,8 • 1
• Метиловый спирт, мг/л Отсутствует 18,4 1 240 336 « 640 Отсутствует
Летучие жирные кислоты, мг/л 2151,4 583 10961 7 670 3 806 721
Смолы и масла, мг/л 419 600 13 024 10 550 2 996 •
Результаты, полученные в опытах этой серии, представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, степень обесфеноливания сточных вод в данных условиях опыта оказалась ниже, чем сточной воды коксохимического завода.
После резкого снижения первоначального количества фенола дальнейшее его уменьшение во всех исследованных водах, в том числе и в контроле, происходило медленно и не превышало нескольких мг/л в каждые последующие сутки инкубации. Кроме того, в сточных водах
Обесфеноливание сточных вод газогенераторных станций в опытах без принудительной
аэрации (средние данные 3 опытов)
» • Концентрация фенола через
• X & сутки 2 суток 3 суток
Наименование газогенераторной станции Вид топлива РН Начальная коя трация фенола (в мг/л) • • концентрация фенола (в мг/л) окисленный фенол (в %) концентрация фенола (в мг/л) окисленный фенол (в %) концентрация фенола (в мг/л) окисленный фенол (в %)
Завод «Магнезит» (г. Сатка) Каменный уголь 8,57 156,6 8,96 94,3 8,08 94,8 3,91 97,5
Тульская газогенераторная станция «Под-земгаз» Бурый уголь 8,67 289,1 13,87 95,3 11,88 95,9 11,42 96,1
Гомельский стекольный завод Торф 8,05 317,1 ,22,85 92,7 12,02 96,3 ь 10,92 • 96,6
Гусь-Хрустальный стекольный завод » 7,45 240,9 173,66 27,8 149,9 9 38,3 10,0 95,9
Дулевский фарфоровый завод » 7,51 301,2 231 1 23 13,89 95,3 10,96 96,4
Контроль (общезаводской сток коксохимического завода) 7,31 256,9 1,89 99,2 0,77 99,7 0,51 99,8
газогенераторных станций, обесфеноленных микробным методом, абсолютное количество остаточного фенола (4—11 мг/л) значительно превышало концентрацию остаточного фенола в контроле (десятые
мг/л). Опыты с принудительной аэрацией сточной жидкости ставили в специальных микроаэраторах (см. рисунок).
Эта серия опытов проведена по следующей методике.
В прибор вносили предварительно разведенную сточную воду, упомянутые выше соли и культуру фенолразрушающих микробов (10% к объему сточной жидкости). После тщательного перемешивания содержимого прибора воздухом, поступающим от компрессора, отбирали пробу воды для определения исходной концентрации фенола.
Аэрацию жидкости продолжали до полного ее обесфеноливания. Опыты проведены при одинаковых расходах воздуха, проходящего через прибор, в единицу времени. В ходе наблюдений отбирали пробы для количественного определения в аэрируемой сточной жидкости остаточного фенола.
Результаты этой серии опытов представлены в табл. 3.
Из данных табл. 3 видно, что аэрация ускоряла процесс обесфеноливания газогенераторных сточных вод, однако и в данных условиях обесфеноливание сточных вод газогенераторных станций происходило медленнее, чем сточной воды коксохимического завода.
Микроаэратор.
/ — отвод для внесения в прибор сточной воды и культуры микробов; 2 — трубка для термометра; 3 — отвод для забора проб жидкости из прибора; 4 — шотов-ский фильтр; .5 — трубка, через которую в прибор посту, пает воздух.
Обесфеноливание газогенераторных сточных вод в микроаэраторе в условиях
принудительной аэрации (при температуре 28—30 )
Наименование предприятия Вид топлива # Температура опыта Время аэрации (в часах) Исходная концентрация фенола (в мг/л) Остаточная концентрация фенола (в мг/л) Количество окисленного фенола (в %) Количество фенола, разрушаемого за час
Тульская газогенера- Бурый 28- -30° 11 157,92 6,04 96,3 13,7
торная станция «Под- уголь 9 155,85 8,45
земгаз» 11 155,85 5,93 96,16 13,63
12 155,85 5,64
Завод «Магнезит» Каменный 28- -30° 28 167,84 4,75 97,2 5,8
(г. Сатка) уголь 23 160,9 10,19
• 25 160,9 3,51 97,8 6
26 160,9 3,24
28 160,9 2,69
Гомельский стекольный • Торф 28- -30° 24 143,86 11,88 91,7 ' 5,5
завод 14 96,62 12,79 89,6 6
19 96,62 10,23
Контроль (общезаводской сток коксохимического завода) • • 28- -30° 10 9 190,83 160,82 2,16 1,82 98,87 98,87 18,9 17,6
Из данных табл. 3 видно, что аэрация ускоряла процесс обесфено-ливания газогенераторных сточных вод. Однако и в данных условиях обесфеноливание сточных вод газогенераторных станций происходило медленнее, чем сточной воды коксохимического завода. Несмотря на более продолжительную аэрацию, во всех исследованных сточных водах газогенераторных станций концентрация остаточного фенола оказалась выше, чем в обесфеноленной воде коксохимического завода.
Так же как и в опытах без принудительной аэрации, после резкого снижения количества фенола дальнейшее его уменьшение происходило медленно.
Для выяснения условий, позволяющих обесфеноливать микробным методом сточные воды газогенераторных станций до десятых мг/л, проведено четыре серии опытов на лабораторной модели аэротенка полезной емкостью 62,3 л. В аэротенк поступала частично обессмоленная неразведенная сточная вода Гомельской газогенераторной станции с концентрацией фенола 2000 мг/л. Сточная жидкость проходила последовательно все 4 секции. Воздух, подающийся круглосуточно компрессором, поступал в аэротенк через специальные мелкопористые пластины-фильтросы. Расход воздуха учитывался при помощи газосчетчика. Циркуляция и перемешивание сточной воды в аэротенке производились электромешалкой; температура воды в пределах 28—30° регулировалась электрогрелкой. Полученные результаты представлены в табл. 4.
Приведенные в табл. 4 данные показывают, что степень обесфено-ливания исследуемой сточной воды находилась в прямой зависимости от количества воздуха, поступающего в аэротенк. Следует отметить, что при обесфеноливании сточной воды одного из коксохимических заводов на этой же лабораторной модели аэротенка полное обесфеноливание ее достигалось при расходе воздуха 0,9—1 л/час на 1 мг окисленного фенола, т. е. при затратах, в 4 раза меньших, чем при обесфеноливании сточной воды газогенераторной станции, работающей на торфе. Эти особенности расхода воздуха при обесфеноливании сточных
Обесфеноливание сточной воды Гомельской газогенераторной станции на лабораторной
модели аэротенка в зависимости от степени аэрации
Серия опыта • Расход воздуха (в л/час), затрачиваемого на окисление 1 мг фенола Концентрация фенола (в мг/.1) в воде, поступающей в аэротенк Концентрация фенола (в мг/л) в воде, выходящей из аэротенка Средние цифры остаточного фенола (в мг/л)
1-й день 2-й день 3-й день 4-й день 5-й день
Первая......... Вторая......... Третья......... Четвертая....... • 1,02 2,04 4,07 8,03 2 000 2 000 2 000 2 000 124 6,25 1,5 13 95 6,0 0,25 1,5 110 3,0 0,05 0,9 Опыт пр 3,0 0,02 0,45 екращен 3,0 0,02 0,25 109,5 3,5 0,3 3,2
вод с различным химическим составом должны быть учтены при расчетах и проектировании биохимических установок для очистки сточных вод газогенераторных станций.
При сравнении результатов экспериментальных исследований с данными работы производственных биохимических установок на Лисичанском стекольном заводе и Подмосковной газогенераторной станции «Подземгаз» оказалось, что на указанных установках не было достигнуто полного обесфеноливания сточных вод. Особенно неудовлетворительно очищалась вода газогенераторной станции «Подземгаз» (концентрация остаточного фенола в воде после очистки 17—23 мг/л).
Это может быть объяснено серьезными нарушениями в эксплуатации биохимической установки: низкая температура воды в аэротенке (18°), низкая величина рН воды, поступающей на очистку, — 4,7—6,5, недостаток воздуха — 0,09 л/час на 1 мг окисленного фенола. Устранение этих нарушений заметно улучшало процесс обесфеноливания. Так, при обесфеноливании»сточной воды газогенераторной станции Лисичанского стекольного завода, проходящей при температуре 20—25°, рН 8, расходе воздуха 0,2 л/час на 1 мг окисленного фенола, в воде после очистки содержание остаточного фенола не превышало 2,3—5,5 мг/л.
Выводы
1. Все исследованные сточные воды газогенераторных станций могут быть обесфенолены комплексом культур фенолразрушающих микробов, но степень их обесфеноливания при одинаковых условиях опыта оказалась ниже, чем сточных вод коксохимического завода.
2. Эффективность обесфеноливания сточных вод газогенераторных станций неодинакова, что зависит, очевидно, от различного физико-хи-мического состава этих вод. Вопрос о возможности обесфеноливания этих вод микробным методом должен решаться на основании данных специальных лабораторных экспериментов.
3. Следует обобщать данные работы производственных биохимических установок, изучать эффективность их работы с целью дальнейшего усовершенствования и улучшения микробного метода обесфеноливания сточных вод.
ЛИТЕРАТУРА
Лурье Ю. Ю., Рыбникова А. И. Химический анализ производственных сточных вод. М., 1958.—П утилина Н. Т. Гиг. и сан., 1952, № 12, стр. 8__О на же. Там
же, 1959, № 1, стр. 74.—О н а же. Микробиология, 1959, т. 28, в. 5, стр. 757.
Поступила 12/УН 1961 г
