CC BY
260
УДК 556.16:628.515
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
© 2009 г. А. Ф. Надеин
Институт экологических проблем Севера Уральского отделения РАН, г. Архангельск
В статье обосновано применение препаратов нефтеокисляющих бактерий для повышения эффективности биологической очистки нефтесодержащих сточных вод. Приведены результаты выполнения работ по введению препарата «Дестройл» в аэротенки. Сделан вывод о положительном результате и целесообразности применения биопрепаратов. Ключевые слова: сточные воды, нефтепродукты, биологическая очистка, бактериальные препараты, эффективность.
В процессе биологической очистки значительная доля органических загрязнений подвергается биохимическому разложению под воздействием комплекса микроорганизмов, составляющих активный ил. Между тем нефтепродукты относятся к трудноокисляемым органическим соединениям, на которые недостаточно эффективно воздействует биоценоз активного ила. Нельзя отрицать и эффект интоксикации микроорганизмов под воздействием нефтепродуктов, выражающийся в снижении видового разнообразия или увеличении количества мертвых организмов. Наличие нефтепродуктов в сточных водах ухудшает условия биоразложения других органических соединений, что в целом приводит к снижению эффективности работы очистных сооружений.
В связи с этим в настоящее время получают распространение методы биологической очистки нефтесодержащих сточных вод, при которых в активный ил очистных сооружений дополнительно вносятся виды бактерий, имеющиеся в исходных биоценозах в незначительных количествах или отсутствующие в них. Известен ряд препаратов на основе природных штаммов нефтеокисляющих бактерий, выделенных в различных природно-климатических регионах и в местах, длительное время загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Штаммы позволяют избирательно воздействовать на углеводороды, обладают высокой нефтеокисляющей активностью в обычных условиях и достаточно высокой при пониженной температуре (8—10 оС), биоэмульгирующей активностью, обеспечивающей большую доступность углеводородов для бактерий. Бактериальные штаммы обладают также устойчивостью к таким неблагоприятным факторам среды, как водородный показатель, соленость, присутствие тяжелых металлов, фенола, формальдегида и других [3]. Установлено, что механизм действия штаммов нефтеокисляющих бактерий заключается не только в биохимической деструкции нефтепродуктов, но и в активации всего микробного биоценоза.
В настоящее время в России создано довольно большое число препаратов на основе штаммов, большинство из которых относятся к родам Micrococcus, Mycobacterium, Corynebacterium, Rhodococcus, Bacillus, Acinetobacter, Pseudomonas [3]. В частности, препарат «Дестройл» создан но основе штаммов Acinetobacter sp. и выпускается, как товарный продукт, ПО «Сиббиофарм», г. Бердск Новосибирской области.
Ранее автором были проведены многочисленные работы по обработке нефтезагрязненных водных объектов, почв и почвогрунтов различными бактериальными препаратами. В 2005—2008 годах с целью получения результатов большего удаления нефтепродуктов автором же были выполнены опытные работы по введению препарата «Дестройл» в очищаемые стоки пос. Исакогорка (район г. Архангельска). Краткая информация об опыте применения препарата была опубликована в [1].
Экология человека 2009.12
Экологическая безопасность
Очистные сооружения Исакогорки осуществляют совместную биологическую очистку хозяйственнобытовых и производственных нефтесодержащих стоков в общем объеме 120—150 м3/час. Источниками производственных стоков являются предприятия ст. Исакогорка, имеющие производственную канализацию, в основном — локомотивное депо. Кроме того, возможно загрязнение нефтепродуктами и хозяйственно-бытовых стоков при несанкционированных сбросах различных отработанных нефтепродуктов и отходов, в частности, из автогаражей. Производственные стоки локомотивного депо перед смешением с хозяйственно-бытовыми и подачей на сооружения биологической очистки подвергаются предварительной очистке от нефтепродуктов на станции флотации. После смешения с хозяйственно-бытовыми производственные стоки подаются в первичные отстойники, где удаляется часть нефтепродуктов вместе со взвешенными веществами. Далее производится подача в аэротенки. Введение препарата нефтеокисляющих бактерий в аэротенки позволяет дополнить биоценоз активного ила штаммами данных микроорганизмов. Предварительная активация препарата с целью создания достаточной биомассы нефтеокисляющих микроорганизмов (титра клеток) и его расход были обусловлены Методическими указаниями по применению препарата [3] и степенью загрязнения поступающих на очистку вод, при этом дополнительного введения азотно-фосфорных солей в аэротенки не требуется ввиду их достаточного количества в хозяйственнобытовых стоках. Наиболее эффективные процессы разложения нефтепродуктов происходят при температуре сточных вод около 18 оС, при более низкой температуре жизнедеятельность нефтеокисляющих бактерий несколько замедляется. Таким образом, в условиях Европейского Севера введение препарата целесообразнее осуществлять в летний период. Для восполнения уноса нефтеокисляющих бактерий с осветленными водами и избыточным активным илом предполагается производить введение препарата в аэротенки ежемесячно.
Результаты определений нефтепродуктов в сточных водах приведены в таблице. Определения произведены Производственной лабораторией очистных сооружений (Дистанция тепловодоснабжения-3 Северной железной дороги, Исакогорский участок) с целью контроля очистки вод и расчета платежей за загрязнение водных объектов. Отбор проб производится при подаче смешанного потока вод на сооружения (до первичных отстойников) и на выходе с очистных сооружений 3 раза в месяц. В таблице приведены средние результаты по очистным сооружениям за 3 месяца (июль — сентябрь) и средние результаты за год. Это связано с тем, что в результатах анализа отдельных проб отражаются колебания уровня загрязнения поступающих вод и другие факторы, например изменение температуры очищаемых вод, нестабильность подачи воздуха для аэрации, повышен-
ная концентрация других загрязняющих компонентов, оказывающих такое же или более сильное токсическое воздействие на активный ил, как и нефтепродукты. Поэтому средние результаты за продолжительный период времени (квартал или год) дают наиболее достоверную информацию об эффективности применения препарата нефтеокисляющих бактерий. Контроль работы аэротенков путем отбора проб воды перед аэротенком и после вторичного отстойника на очистных сооружениях не производится.
Содержание нефтепродуктов в сточных водах, мг/л
Период На входе, Свх На выходе, Свых (Свх— Свых) /Свх, %
Июль-сентябрь 2002 5,45 0,305 94,4
Июль-сентябрь 2003 3,40 0,240 92,9
Июль-сентябрь 2004 3,87 0,196 94,9
Июль-сентябрь 2005 2,69 0,123 95,4
Июль-сентябрь 2006 3,20 0,085 97,3
Июль-сентябрь 2007 4,41 0,184 95,8
Июль-сентябрь 2008 1,37 0,115 91,3
2002 7,57 0,428 94,3
2003 7,28 0,389 94,7
2004 9,22 0,594 93,6
2005 4,78 0,178 96,3
2006 3,83 0,142 96,3
2007 3,68 0,179 95,1
В июле — сентябре 2002 — июле — сентябре 2004 года, когда препарат нефтеокисляющих бактерий не применялся, эффективность очистки сточных вод составляла 92,9—94,9 %. При первом введении препарата «Дестройл» в очищаемые сточные воды в начале летнего сезона 2005 года и последующих введениях в летние сезоны 2006—2007 годов на очистных сооружениях ст. Исакогорка наблюдается тенденция повышения эффективности удаления нефтепродуктов до 95,4 — 97,3 %. Заметно повышается и среднегодовая эффективность: 95,1—96,3 % (2005—2007), несмотря на снижение количества нефтепродуктов во входящих водах, против 93,6—94,7 % (2002—2004). То есть препарат, введенный в летний сезон, способствует более глубокому разложению нефтепродуктов и в холодное время года при пониженной температуре стоков, несмотря на некоторое замедление процессов жизнедеятельности микроорганизмов. В июле — сентябре 2008 года эффективность удаления нефтепродуктов понизилась, но данный факт объясняется тем, что содержание нефтепродуктов (1,37 мг/л) в поступающих водах было заметно меньше, чем в предыдущие периоды. Как известно, эффективность очистки снижается при уменьшении концентрации удаляемого компонента в исходной воде.
В данном случае к сбрасываемым водам для оценки их качества применяются санитарно-гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций.
Содержание нефтепродуктов в очищенных водах за июль - сентябрь 2005-2008 годов (при применении препарата нефтеокисляющих бактерий) составило
0,085-0,184 мг/л против 0,196-0,305 мг/л за июль
- сентябрь 2002-2004 годов (без применения препарата).
Совершенно очевидно, что эффект повышенного удаления нефтепродуктов при воздействии именно штаммов нефтеокисляющих бактерий является весьма существенным. Необходимо учитывать, что суммарная эффективность очистки сточных вод по нефтепродуктам, результаты которой и определяются в лаборатории, включает в себя не только их удаление путем биохимического разложения в аэротенках. Значительная часть нефтепродуктов удаляется в первичных отстойниках вместе с осадком взвешенных веществ, сорбирующих эмульгированные нефтепродукты.
Важнейшим критерием использования препаратов нефтеокисляющих бактерий является безопасность для человека и животного мира. Составляющие препараты штаммы отвечают требованиям, предъявляемым к микроорганизмам 4-го класса опасности [3]. Что касается влияния бактериального препарата «Дестройл» на качество поверхностных вод, то определена предельно допустимая концентрация для водоемов рыбохозяйственного назначения, составляющая 0,5 мг/л. Кроме того, необходимо учитывать, что данные штаммы имеют природное происхождение, а при недостатке питательных веществ (углеводородов и азотно-фосфорных солей) происходит их самоокисление. Отмершие клетки образуют непатогенную и нетоксичную биомассу, легко утилизируемую сапрофитной микрофлорой. Очищенные воды после вторичных отстойников подаются в контактные отстойники, где производится их обработка хлорреагентами. Это необходимо делать в связи с тем, что в поступающих стоках присутствует поток хозяйственно-бытовых вод. С учетом вышесказанного и при соблюдении технологии эксплуатации очистных сооружений загрязнение водных источников штаммами нефтеокисляющих микроорганизмов при сбросе очищенных сточных вод полностью исключается. Таким образом, можно
сделать вполне обоснованный вывод о несомненной эффективности использования препарата нефтеокисляющих бактерий и целесообразности ежегодного его применения.
Список литературы
1. Надеин А. Ф. Применение нефтеокисляющих бактерий на очистных сооружениях / А. Ф. Надеин, Н. С. Житнухина // Железнодорожный транспорт. — 2007.
- № 11. - С. 65.
2. Применение биологического препарата «Дестройл» для очистки нефтезагрязненных объектов / ООО ПО «Сиббиофарм». — Бердск, 2007. — 19 с.
3. Холоденко В. П. Разработка биотехнологических методов ликвидации нефтяных загрязнений окружающей среды / В. П. Холоденко, В. А. Чугунов, С. К. Жиглецова и др. // Российский химический журнал : журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева. — 2001. — Т. XLV, № 5—6. — С. 135—141.
INCREASING OF EFFICIENCY OIL-CONTAINING SEWAGE BIOLOGICAL PEELINGS
A. F. Nadein
Institute of the ecological problems of the North, RAS Ural Branch, Arkhangelsk
Oil-oxidizing bacteriums preparation using for increasing of efficiency oil-containing sewages biological peelings is motivated in article. The broughted results of the work execution on entering the preparation "Destroyl" in aerotanks. Conclusion is made about positive result and practicability of the using biopreparation.
Key words: sewages, oil-products, bio-remediation, bacterium preparations, efficiency.
Контактная информация:
Надеин Александр Филиппович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологической биологии Института экологических проблем Севера УрО РАН
Адрес: 163000, г. Архангельск, Набережная Сев. Двины, д. 23
Тел. (8182) 211413, факс (8182) 287636 E-mail: afnadein@mail.ru
Статья поступила 20.01.2009 г.
