CC BY
25
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 628.355.2
Г. В. Гилаева, В. Н. Никонорова, С. В. Фридланд, Т. П. Павлова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕПАРАТА «ЭТАФОС-Ф» В СВЕРХНИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ НА ПРОЦЕСС БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПАО «НКНХ»
Ключевые слова: Биологическая очистка сточных вод, интенсификация, препарат «Этафос-Ф», сверхнизкая концентрация.
Исследовано влияние биологически активного вещества марки «Этафос-Ф» в концентрации 10-8 г/дм3 на процесс биологической очистки сточных вод ПАО «Нижнекамскнефтехим». Показано, что применение Этафоса-Ф в указанной концентрации способствует повышению эффективности очистки по показателю ХПК на 4 % по сравнению с контролем. На протяжении всего эксперимента снижение показателей содержания общего фосфора и азота аммонийного в опытном варианте происходит интенсивнее на 3-4 %, чем в контроле.
Keywords: Biological sewage treatment intensification, the drug «Etaphos-F», super concentration.
The effect of the active substance of the brand "Etafos-F" at a concentration of 10-8 g / dm3 in the process of biological wastewater treatment PJSC "Nizhnekamskneftekhim". It is shown that the use of F-Etafosa in this concentration enhances the effectiveness of the cleaning indicator COD of 4% compared with the control. Throughout the experiment decline in total phosphorus and ammonia nitrogen in the test version is more intense at 3-4%, compared to the control.
Республика Татарстан является регионом с развитым нефтедобывающим, нефтехимическим кластером, включающим в свой состав предприятия нефтехимии, основного органического синтеза, производства полимеров и мономерных реагентов. Лидером нефтехимического производства Республики является ПАО «Нижнекамскнефтехим», на производствах которого вырабатываются десятки наименований химической продукции суммарным объемом в несколько миллионов тонн в год. Естественно, выработка такого огромного количества продукции приводит к использованию многих миллионов кубических метров природных вод для обеспечения технологических процессов и образованию, соответственно, адекватного
количества сточных вод.
Наиболее эффективным способом удаления поллютантов, как правило, органического происхождения из сточных вод большого объема, является биологическая очистка в аппаратах с использованием микроорганизмов. Как показывает практика использования сооружений биологической очистки сточных вод различных производств, последние имеют ряд недостатков, основным из которых является невысокая степень удаления поллютантов в течение времени очистки, что, в свою очередь, приводит к увеличению размеров аэротенков и длительному времени нахождения стоков в аппаратах.
В настоящее время в мировом сообществе, особенно в Российской Федерации, начинает развиваться инновационное направление в практике очистки сточных вод - интенсификация биологической очистки сточных вод различных производств с использованием биологически активных веществ (БАВ) в низких и сверхнизких концентрациях.
Одним из первых реагентов, который исследовался в качестве БАВ для интенсификации сточных вод производств органического синтеза, являлся препарат «Мелафен» - меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты [1-4]. Проведенными экспериментами определено, что применение препарата Мелафен в концентрациях 10-2 и 10-4 мг/дм3 на синтетической среде способствует наиболее активному росту аэробных микроорганизмов активного ила. Также показано, что использование препарата «Мелафен» позволяет увеличить эффективность очистки в большом диапазоне загрязнений до 10,7 % и по этому показателю не уступает способу с применением биологически активного вещества - янтарной кислоты. Кроме того, применение препарата на стадии регенерации позволяет сократить ее время на 10 % [2].
В последующем было обнаружено, что эффективным воздействием на биоценоз активного ила и, соответственно, на процесс аэробной очистки в сверхнизких концентрациях оказывает -
дифенилгуанидиниевая соль ди(гидроксиметил) фосфиновой кислоты (гуанибифос) [5-11].
В частности, показано, что добавление названного препарата в дозировке 1-10-8 г/дм3 к составу иловой смеси при аэробной очистке сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез» способствует исчезновению из состава поллютантов метанола и этанола [6], что свидетельствует о стимулировании действия Гуанибифосом биоценоза активного ила в процессе их окисления. К тому же, как показано проведенными экспериментами, применение Гуанибифоса способствует уменьшению содержания фосфат-ионов в городских сточных водах [7, 11].
Продолжая исследования в области интенсификации биологической очистки сточных вод, выявлено, что часть азотсодержвщих солей ди(гидроксиметил)фосфиновой кислоты в наноконцентрациях также обладают способностью положительность влиять на очищающую способность биоценоза активного ила. В частности, определено, что препарат, которому присвоено условное название «Этафос-Ф», также возможно оказывает стимулирующее действие на процесс биологической очистки сточных вод.
На основании вышеизложенного, проводилось исследование воздействия препарата Этафос-Ф на процесс биологической очистки сточных вод ПАО «Нижнекамскнефтехим». Использование препарата «Этафос-Ф» в качестве биостимулятора активного ила исследовалось на смешанной сточной воде, поступающей на биологическую очистку в аэротенк (точка отбора № 9 цех 3406 очистных сооружений ПАО «Нижнекамскнефтехим». Значение ХПК исходной сточной воды составляло 308 мг О2/дм3. Биогенные соли (соединения азота и фосфора) в смешанной воде содержались в достаточном количестве, необходимом для процессов окисления органических загрязнителей сточной воды.
Приготовление рабочих растворов исследуемых препаратов проводили серией последовательных разведений. Разведение препаратов осуществляли за 1 сутки до испытаний. Препарат «Этафос» исследовали в концентрации 1-10-8 г/дм3. Названная концентрация была определена в ходе ранее проведенных экспериментов, в том числе и с другими препаратами.
Препарат в исследуемых концентрацииях вносился в смесь сточной воды и регенерированного активного ила (иловая смесь), в соотношении 1:1, концентрация ила поддерживалась в пределах 1,3 -1,5 г/дм3. Одновременно проводился контрольный опыт с тем же количеством сточной воды и активного ила, но без внесения препарата. Все колбы с иловой смесью устанавливались на качалку с целью поддержания ила во взвешенном состоянии и лучшего растворения в воде кислорода воздуха. Эффективность действия препаратов оценивали по изменению значений химического потребления кислорода, содержанию общего фосфора и аммонийного азота. Анализируемые показатели определялись в начальный момент эксперимента, т. е. после внесения в иловую смесь препарата в исследуемой концентрации и перемешивания, затем через каждый час в течение 4 и 8 часов аэрации. Одновременно определялась седиментационная характеристика (иловый индекс) и проводился микроскопический анализ активного ила.
Зависимость изменения значений ХПК в зависимости от времени аэрирования контрольного образца сточной жидкости и опытного, с находящимся в нем исследуемого препарата, приведены на рисунке 1.
Как следует из приведенных на рисунке 1 зависимостях, наличие в сточной жидкости Этаффоса-Ф в сверхнизких концентрациях в первый час очистки приводит к уменьшению значения ХПК
на 22,13 % в сравнении с контрольным образцом сточной воды. В дальнейшем происходит уравнивание значений ХПК опытной и контрольной жидкостей.
350
время, час
ХПКконтр. ХПКопыт.
Рис. 1 - Зависимость изменения значений ХПК опытной (+ 1*10"8 г/дм3 Этафоса-Ф) и контрольной сточной жидкости
Как говорилось ранее, соли
бис(гидроксиметил)фосфиновой кислоты
способствуют снижению содержания общего фосфора и фосфат-ионов. В этой связи, также исследовалось влияние препарата «Этафос-Ф» на кинетику изменения показателя содержания общего фосфора с течением времени в ходе биологической очистки (рис. 2).
время, час
Общий фосфор контр. Общий фосфор опыт.
Рис. 2 - Изменения содержания общего фосфора в результате биологической очистки опытной (+ 1^10-8 г/дм3 Этафоса-Ф) и контрольной сточной жидкости
Как следует из приведенных графиков зависимостей, наличие в сточной жидкости способствует некоторому снижению общего фосфора в сравнении с контрольной жидкостью. В частности, в течение первого часа нахождения Этафоса-Ф в очищаемой жидкости, последний способствует уменьшению содержания общего фосфора в сравнении с контрольным образцом на 11,1 %. Через 5 часов опытный образец очищаемой воды имел значение названного показателя меньше на 3,7 % чем у контроля.
Также, в ходе проведения экспериментов определялись значения содержания аммонийного азота. Графики зависимостей названного показателя в ходе биологической очистки приведены на рисунке 3.
0 1 2 3 4 5
время,час
N аммонийный контр. N аммонийный опыт.
Рис. 3 - Изменения содержания аммонийного азота в результате биологической очистки опытной (+ 1*10-8 г/дм3 Этафоса-Ф) и контрольной сточной жидкости
Как следует из приведенных на рисунке 3 зависимостей, наличие Этафоса-Ф способствует более низкому значению содержания аммонийного азота в очищаемых сточных водах. Снижение названного показателя составляет 3-7 % в сравнении с контрольным образцом.
Следует отметить, что присутствие Этафоса-Ф в очищаемой жидкости приводит к резкому изменению показателя илового индекса (рис. 4), что указывает на то, что названный препарат имеет воздействие на развитие биоценоза активного ила.
Время, час
^НИловыйиндекс практич. ^КИловыйиндекс теоретич.
Рис. 4 - изменение показателя илового индекса в процессе биологической очистки опытной (+ М0-8 г/дм3 Этафоса-Ф) и контрольной сточной жидкости
Если в случае с контрольным образцом показатель илового индекса не меняется в течение процесса биологической очистки, то в опытном образце наблюдаются экстремальные зависимости, что является предметом дальнейших исследований.
Если в случае с контрольным образцом показатель илового индекса не меняется в течение процесса биологической очистки, то в опытном образце наблюдаются экстремальные зависимости, что является предметом дальнейших исследований.
Таким образом, как видно из представленных графических зависимостей, наибольшее действие препарат «Этафос-Ф» оказывает в первые часы эксперимента. За 5 часов аэрации, использование Этафоса-Ф в концентрации 1-10-8 г/дм3 повышает эффективность очистки по показателю ХПК на 4 % по сравнению с контролем. Через 8 часов степень очистки по ХПК достигает нормативных значений и находится в опытной и контрольной пробах на одном уровне. На протяжении всего эксперимента снижение показателей содержания общего фосфора и азота аммонийного в опытном варианте происходит интенсивнее на 3-4 %, чем в контроле.
Литература
1. Е. О. Михайлова, С. В. Ахмадиева, Л. И. Хабибуллина, М. В. Шулаев, Вестник Казанского технологического университета, 14, 7, 184-187 (2011).
2. Л. И. Хабибуллина, М. В. Шулаев, Е. О. Михайлова, С. В. Ахмадиева, Вестник Казанского технологического университета, 14, 7, 192-197 (2011).
3. Н. А. Югина, А. И. Хисамова, Е. О. Михайлова, Л. И. Хабибуллина, М. В. Шулаев, Вестник Казанского технологического университета, 16, 10, 208-210 (2013).
4. Н. А. Югина, А. И. Хабибрахманова, Л. Ф. Аскарова, Е.
0. Михайлова, М. В. Шулаев, Вестник Казанского технологического университета, 17, 22, 238-240 (2014).
5. I.S. Ryzhkina, L.I. Murtazina, A.I. Konovalov, E.D. Sherman, M.E. Pantyukova, E.M. Masagutova, T.P. Pavlova, S.V. Fridland, Doklady Physical Chemistry, 438,
1, 98-102 (2011).
6. Т. П. Павлова, Э. М. Масагутова, М. Е. Пантюкова, С. В. Фридланд, Вестник Казанского технологического университета, 15, 7, 40-42 (2012).
7. Т. П. Павлова, Л. Ф. Галанцева, С. В. Фридланд, Вестник Казанского технологического университета, 14, 18, 134-136 (2011).
8. М.Е. Пантюкова, Т.П. Павлова, С.В. Фридланд, Журнал прикладной химии, 83, 12, 24 (2010).
9. М.Е. Пантюкова, С.В. Мазлова, Т.П. Павлова, М.В. Шулаев, С.В. Фридланд, Безопасность
жизнедеятельности, 3, 31-34 (2011).
). Т.П. Павлова, М.Е. Пантюкова, А.С. Сироткин, И.А.
Трахунова, С.В. Фридланд, Экология и
промышленность России, 12, 24-26 (2010).
. Э.М. Масагутова, Т.П. Павлова, С.В. Фридланд,
Экология и промышленность России, 2, 38-39 (2013).
© Г. В. Гилаева - к.т.н., начальник исследовательской лаборатории сточных вод Научно-технологического центра ПАО «Нижнекамскнефтехим», В. Н. Никонорова - ведущий инженер-технолог исследовательской лаборатории сточных вод Научно-технологического центра ПАО «Нижнекамскнефтехим», С. В. Фридланд - д.х.н., проф. каф. инженерной экологии КНИТУ, fridland@kstu.ru; Т. П. Павлова - к.т.н., доц. той же кафедры.
© G. V. Gilaeva - Ph.D., head of the research laboratory wastewater Scientific and Technological Center of PJSC "Nizhnekamskneftekhim", V. N. Nikonorova - Senior Engineer Research Laboratory wastewater Scientific and Technological Center of PJSC "Nizhnekamskneftekhim" S. V. Friedland - Prof. Department of Environmental Engineering Kazan National Research Technological University, fridland@kstu.ru; T. P. Pavlova - Ph.D., Associate Professor of Environmental Engineering of the same university.
