Научная статья на тему 'Технологическая схема биоочистки нефтесодержащих производственных стоков, основанная на применении отселектированных Уг леводородокисляющих микроорганизмов'

Технологическая схема биоочистки нефтесодержащих производственных стоков, основанная на применении отселектированных Уг леводородокисляющих микроорганизмов Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
128
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА (БИООЧИСТКА) / УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ (НЕФТЕОКИСЛЯЮЩИЕ) МИКРООРГАНИЗМЫ / АЭРОТЕНК / СТРУЙНО-ОТСТОЙНЫЙ АППАРАТ / ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА / СТОК / ОТСЕЛЕКТИРОВАННЫЙ / БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ / ИНДУЦИРУЮЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ / ИНДУЦИБЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА / ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА (ХПК) / BIOLOGICAL CLEANING (BIO-CLEANING) / SOUR OIL MICROORGANISMS (SOUR CARBO-HYDROGEN MICROORGANISMS) / AEROTANK / INKJET STORAGE APPARATUS / TECHNOLOGICAL SCHEME / STOCK / SELECTED / BIOGENIC ELEMENTS / INDUCTIVE COMPOUNDS / INDUCIBLE SUBSTANCES / OXYGEN CHEMICAL CONSUMPTION

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Жукова О. В., Морозов Н. В., Хузаянов Р. Х., Кудряшов В. Н.

Целью данной работы является оптимизация условий биодеградации нефтепродуктов с применением аборигенных форм углеводородокисляющих микроорганизмов, путем увеличения контакта их с очищающей нефтесодержащей сточной водой, распыленной на значительной поверхности, и создание благоприятной среды, обеспечивающей управляемое обезвреживание стоков до норм СНИП и выше. Объектом исследования служили нефтесодержащие сточные воды ОАО «Казаньоргсинтез», в состав которых входили нефтепродукты, фенол, СПАВ, моно ди, триэтиленгликоли и другие органические загрязняющие примеси. Физические и химические показатели смешанных производственных сточных вод, поступающих в общую канализационную объединения, колеблятся: температура 22-24 °С, рН 7,2-9,2, ХПК 604,8-1858 мг/л, кислород в концентрации (О2) от 1,5 до 6 мг/л, сумма неорганических форм азота (NH4, NO2,NO3) 10-35 мг/л, фосфор (P2O5) 0,3-2,2 мг/л, нефтепродукты превышают 183 мг/л, фенол до 20мг/л, гликоли до 250 мг/л, СПАВ до 20мг/л. Максимальная эффективность деструкции нефтепродуктов в струйно-отстойном аппарате достигается при времени биоокисления 1,2 часа, соотношение биогенных элементов 100:5, концентрации индуцирующих соединений 35 × 10-6 М. Дополнительное внесение в очищаемую сточную жидкость индуцирующих соединений повышает интенсивность биологического окисления нефтепродуктов до 75 % по сравнению с контролем, где эффективность окисления остаётся на стабильно низком уровне 40 %. Применение метода доочистки путем отстоя во вторичном отстойнике, длительностью в пределах 1,5-2 часа повышает эффективность биодеградации нефтепродуктов до 82 %.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Жукова О. В., Морозов Н. В., Хузаянов Р. Х., Кудряшов В. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TECHNOLOGICAL SCHEME OF BIO-CLEANING OF OIL CONT AINING MA NU F A CT UR E ST OCKS, BASE D ON U SI NG OF SE LE C TE D SOU R CA R BO-HYD R OGEN MI CR OOR GA NI SMS

The purpose of this work is optimization of conditions of petroleum bio-decomposition by application of aboriginal hydrocarbon-oxidizing microorganisms, and analysis of impact of nutrients and biocatalyst compounds on the efficiency of bio-oxidation. The research object is oil-contained sewage water of OSC «Kazanorgsynthesis», which is contaminated by petroleum products, phenol, surfactants, and other organic pollutants. Physical and chemical characteristics of mixed plant sewage: temperature 22-24 °C, pH 7,2-9,2, chemical oxygen demand (COD) from 604,8 to 858 mg/dm3, O2 concentrations at 1,5-6 mg/dm3, sum of non-organic nitrogen (NH4, NO2 and NO3) 10-35 mg/dm3, phosphorus (P2O5) 214 Водоснабжение, каналивддш, строительные системы охраны водных ресурсов 0,3-2,2 mg/dm3, petroleum products level more than 183 mg/dm3, phenol concentration up to 20 mg/dm3, glycols up to 250 mg/dm3, surfactants up to 20 mg/dm3. The efficiency maximum of petroleum products degradation is achieved at 1,2 hours of bio-oxidation; the concentration ratio of biogenic compounds is 100:5, the concentration of inductive compounds is at 35 × 10-6 M. The additional inclusion of inductive compounds into cleaning sewage results in increased intensity of biological oxidation of oil products up to 75 % compare to control, where the oxidation efficiency is at low level in 40 %. After-treatment of waste based on precipitation in the secondary tank for 1,5-2 hours increases the efficiency of oil-products biodegradation up to 82 %.

Текст научной работы на тему «Технологическая схема биоочистки нефтесодержащих производственных стоков, основанная на применении отселектированных Уг леводородокисляющих микроорганизмов»

УДК 579.222

О.В. Жукова - аспирант

Н.В. Морозов - доктор биологических наук, профессор

Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет (ТГГПУ)

Р.Х. Хузаянов - начальник очистных сооружений В.Н. Кудряшов - заместитель генерального директора OAO “Казаньоргсинтез”

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА БИООЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКОВ, ОСНОВАННАЯ НА ПРИМЕНЕНИИ ОТ СЕЛЕКТИРОВАННЫХ УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ

АННОТАЦИЯ

Целью данной работы является оптимизация условий биодеградации нефтепродуктов с применением аборигенных форм углеводородокисляющих микроорганизмов, путем увеличения контакта их с очищающей нефтесодержащей сточной водой, распыленной на значительной поверхности, и создание благоприятной среды, обеспечивающей управляемое обезвреживание стоков до норм СНИП и выше. Объектом исследования служили нефтесодержащие сточные воды ОАО «Казаньоргсинтез», в состав которых входили нефтепродукты, фенол, СПАВ, моно - ди, триэтиленгликоли и другие органические загрязняющие примеси. Физические и химические показатели смешанных производственных сточных вод, поступающих в общую канализационную объединения, колеблятся: температура - 22-24 °С, рН - 7,2-9,2, ХПК - 604,8-1858 мг/л, кислород в концентрации (О2) от 1,5 до 6 мг/л, сумма неорганических форм азота (NH4, NO2,NO3) - 10-35 мг/л, фосфор (P2O5) - 0,3-2,2 мг/л, нефтепродукты превышают 183 мг/л, фенол - до 20мг/л, гликоли - до 250 мг/л, СПАВ - до 20мг/л.

Максимальная эффективность деструкции нефтепродуктов в струйно-отстойном аппарате достигается при времени биоокисления 1,2 часа, соотношение биогенных элементов 100:5, концентрации индуцирующих соединений 35 • 10-6 М.

Дополнительное внесение в очищаемую сточную жидкость индуцирующих соединений повышает интенсивность биологического окисления нефтепродуктов до 75 % по сравнению с контролем, где эффективность окисления остаётся на стабильно низком уровне 40 %.

Применение метода доочистки путем отстоя во вторичном отстойнике, длительностью в пределах 1,5-2 часа повышает эффективность биодеградации нефтепродуктов до 82 %.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Биологическая очистка (биоочистка), углеводородокисляющие (нефтеокисляющие) микроорганизмы, аэротенк, струйно-отстойный аппарат, технологическая схема, сток, отселектированный, биогенные элементы, индуцирующие соединения, индуцибельные вещества, химическое потребление кислорода (ХПК).

O.V. Zhukova - post-graduate student

N.V. Morozov - doctor of biological sciences, professor

Tatar State Humanitarian Pedagogical University (TSHPU)

R.Kh. Khuzayanov - the chief of cleaning construction department factory V.N. Kudryashov - assistant general director OSC «Kazanorgsynthesis»

TECHNOLOGICAL SCHEME OFBIO-CLEANING OF OIL CONTAINING MANUFACTURE STOCKS, BASED ON USING OF SELECTED SOUR CARBO-HYDROGEN MICROORGANISMS

ABSTRACT

The purpose of this work is optimization of conditions of petroleum bio-decomposition by application of aboriginal hydrocarbon-oxidizing microorganisms, and analysis of impact of nutrients and biocatalyst compounds on the efficiency of bio-oxidation. The research object is oil-contained sewage water of OSC «Kazanorgsynthesis», which is contaminated by petroleum products, phenol, surfactants, and other organic pollutants. Physical and chemical characteristics of mixed plant sewage: temperature 22-24 °C, pH 7,2-9,2, chemical oxygen demand (COD) from 604,8 to 858 mg/dm3, O2 concentrations at 1,5-6 mg/dm3, sum of non-organic nitrogen (NH4, NO2and NO3) 10-35 mg/dm3, phosphorus (P2O5) -

0,3-2,2 mg/dm3, petroleum products level more than 183 mg/dm3, phenol concentration - up to 20 mg/dm3, glycols - up to 250 mg/dm3, surfactants - up to 20 mg/dm3. The efficiency maximum of petroleum products degradation is achieved at 1,2 hours of bio-oxidation; the concentration ratio of biogenic compounds is 100:5, the concentration of inductive compounds is at 35 • 10-6 M. The additional inclusion of inductive compounds into cleaning sewage results in increased intensity of biological oxidation of oil products - up to 75 % compare to control, where the oxidation efficiency is at low level in 40 %. After-treatment of waste based on precipitation in the secondary tank for 1,5-2 hours increases the efficiency of oil-products biodegradation up to 82 %.

KEYWORDS: Biological cleaning (bio-cleaning), sour oil microorganisms (sour carbo-hydrogen microorganisms), aerotank, inkjet storage apparatus, technological scheme, stock, selected, biogenic elements, inductive compounds, inducible substances, oxygen chemical consumption.

Разработка методов очистки природных вод и производственных стоков от нефти и нефтепродуктов представляет собой активно развивающееся направление экологии и биотехнологии, но проблема повышения эффективности очистки сточных вод от углеводородов нефти по-прежнему очень актуальна.

Одним из перспективных направлений очистки сточных вод является управляемая интенсификация биодеградации нефти и ее производных путем целенаправленного применения биогенных элементов и индуцирующих соединений (ИС). При оптимальном выборе их вида и концентрации удается ускорить бактериальное разложение нефти и продуктов её переработки до углекислого газа и воды [1].

Целью настоящей работы является оптимизация условий биологической деградации нефтепродуктов в высококонцентрированном производственном стоке (первая ступень подготовки сточных вод перед подачей на основные биологические очистные сооружения -аэротенки) аборигенными углеводородокисляющими микроорганизмами по схеме очистки, включающей: отстой, нейтрализацию, осветление в горизонтальном отстойнике длительностью 1,5-2 часа, очистка загрязнений на специальной опытной установке, представляющей собой струйно-отстойный аппарат (СОА), и последующее двухчасовое осветление во вторичном отстойнике.

Объектом исследования служили нефтесодержащие сточные воды ОАО «Казаньоргсинтез», в состав которых входили нефтепродукты, фенол, СПАВ, моно - ди, триэтиленгликоли и другие органические загрязняющие примеси. Физические и санитарнохимические показатели смешанных производственных сточных вод, поступающих в общую канализационную объединения, колеблются: температура - 22-24°С, рН - 7,2-9,2, ХПК - 04,8 -1858 мг/л, О2 от 1,5 мг/л до 6 мг/л, сумма неорганических форм азота (МН4, N0^ N0,,) - 10-35 мг/л, фосфор (Р205) - 0,3-2,2 мг/л, нефтепродукты превышают 183 мг/л, фенол - до 20, гликоли - до 250, мг/л, СПАВ - до 20 мг/л.

Биодеградацию нефтепродуктов в сточной жидкости проводили в специально созданном для этой цели струйно-отстойном аппарате (СОА) с применением вновь созданного консорциума аборигенных штаммов нефте- и углеводородокисляющих

микроорганизмов (авторы: Морозов Н.В., Жукова О.В., Кудряшов В. А., Хузаянов Р.Х.) с общей численностью на входе от 107 до 162 млн кл/мл. По принятой технологической схеме искомая биомасса популяции получена в условиях хемостатного культивирования на АНКУМ-2М.

Варианты полупроизводственных испытаний включали:

1. Смешанная сточная вода (СВ) без внесения биомассы микроорганизмов, биогенных элементов и индуцирующих соединений (ИС) (контроль).

2. Смешанная сточная вода с внесением биомассы микроорганизмов и биогенных элементов - азота и фосфора неорганического (^ Р) из расчета:

БПК :№Р 100^ 2,5: Р 0,5

полн 7 7

БПК :№Р 100^ 5: Р 1,0

полн

БПК :№Р 100^ 10: Р 2,0

полн

БПК :№Р 100^ 20: Р 4,0

полн

3. Смешанная сточная вода с внесением биомассы микроорганизмов (консорциума), биогенных элементов и индуцирующих соединений (ИС) в соотношениях:

БПК 100^ 5: Р 1: ИС 35 • 10-6М;

полн

БПК 100^ 5: Р 1: ИС 70 • 10-6М;

полн

БПК 100^ 5: Р 1: ИС 150 • 10-6М.

полн

Время очистки нефтесодержащих стоков принято равным - 0,8; 1; 1,2; 1,4; 2; 3 и 4 часам. Длительность культивирования в режиме хемостатного

0,45 п 0,4

о 0,35

О

ё 0,3К

0,25 0,2 0,15

0,1

0,05 0

1 2345689 10

Время,ч

Рис. 1. Динамика роста численности УОМ в ферментере

Таблица 1

Параметры и условия выращивания аборигенных форм углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ)

на. АНКУМ-2М

№ культур Условия 1, °С рн Плотность тах. Количество, кл/мл О, мг/л

Соляровое масло Биогенные элементы БПКпшн^Р Индуцирующие соединения Начало опыта Конец опыта

1 20мг/л - - 28 7,2 0,08 61•106 10,2 7,0

2 20мг/л 100:05:01 - 28 7,8 0,11 76 • 106 8,7 4,3

3 20мг/л - 35 • 10-6М 28 7,3 0,23 153•106 8,9 5,6

4 20мг/л 100:0.1:0.1 35 • 10-6М 28 7,4 0,14 о 0 6 7 9,8 3,5

5 10мг/л 100:2.5:0.5 17,5 • 10-6М 28 7,5 0,13 99,7 • 106 10,7 4,4

6 20мг/л 100:05:01 35 • 10-6М 28 7,4 0,34 260•106 10,9 3,1

7 20мг/л 100:05:01 70 • 10-6М 28 7,3 0,45 345• 106 8,3 7,0

8 20мг/л 100:05:01 150 • 10-6М 28 7,5 0,12 92 • 106 9,5 8,1

9 20мг/л 100:10:0.2 35 • 10-6М 28 7,7 0,14 107•106 8,8 7,3

Примечание: 1) БПК полн. - биохимическое потребление кислорода за 20 суток; 2) N - азот неорганический;

3) Р - фосфор неорганический.

выращивания равнялась 4 часам и она держалась на оптимальном уровне в течение двух часов (рис. 1).

При плотности суспензии углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) численность их составила от 76-106 кл/мл до 345 -106 кл/мл. Заражение сточной жидкости (УОМ) в каждом варианте производственных испытаний осуществлено 4-5-часовой смешанной культурой с численностью клеток в пределах 162 -106 кл/мл.

Основные параметры и условия выращивания популяции нефтеокисляющих бактерий, использованных для очистки сточной жидкости, представлены в табл. 1.

Режим очистки смешанной заводской сточной жидкости по принятой технологической схеме осуществляли, соблюдая следующие условия: сточную воду пропускали через нефтеловушку, освобождали от грубых взвесей, пленки нефтепродуктов и далее отстаивали в течение 2-х часов в горизонтальном отстойнике, затем осветленную сточную жидкость насосом подавали в струйный элемент струйноотстойного аппарата (рис. 2). Одновременно туда же из дозирующего устройства (рис. 3) направляли реагенты, содержащие сульфат аммония, суперфосфат и индуцирующие соединения в различных соотношениях (см. варианты испытаний) и расчетное количество суспензии нефте- и углеводородокисляющих микроорганизмов (НиУОМ).

Подаваемая в струйный элемент сточная вода с добавленными веществами, распространяясь вдоль оси струйного элемента, образовывала в нем прямой и обратный потоки и вследствие разряжения, создаваемого струёй через отверстия в боковой поверхности верхней части цилиндра, поступала внутрь

струйного элемента. Из-за значительных градиентов скорости и сдвиговых напряжений осуществляется разрыв бронирующих оболочек на каплях эмульгированной нефти и углеводородов, оставшихся в сточной воде после отстоя, осветление и дробление капель. Остальной объём СОА в зоне струйного элемента и внешнего рецикла образует зону, обеспечивающую развитую поверхность контакта между компонентами жидкости и микроорганизмами, с одной стороны, и углеводородами - с другой. После выхода из струйного элемента распыленная жидкость постепенно осаждается и скапливается в нижней части аппарата, где происходит ее отстой и осветление. В силу возникающих условий в СОА создается эффективная биодеградирующая система, обеспечивающая ускорение биоокисления растворенных и взвешенных нефтепродуктов [2]. Скорость потока в пилотной установке принимали от 0,015 до 0,03 м/сек. и время пребывания от 1 до 1,5 часов. В случае превышения нагрузки по ХПК 1000 мг/л и более время пребывания сточной воды увеличивали от 1,3 до 2 часов при сохранении давления подаваемого стока до 2,0 атм. Скорость движения стока при этом составляла в пределах 0,031-0,045 м/сек.

Нами выявлено, что оптимальное время пребывания сточной воды в СОА приближается к 1,2 ч., что соответствует скорости подачи сточной воды в струйноотстойный аппарат 8 л/мин. При этом эффективность окисления нефтепродуктов составляла 63%, а в контроле не превышала 40% (табл. 2).

Установлено, что степень и эффективность биоокисления нефтепродуктов зависят от концентрации загрязняющих воду углеводородов и

Рис. 2. Струйно-отстойный аппарат (СОА): 1 - установка; 2 - струйный элемент (зона смешения); 3 - зона оседания частиц потока; 4 - зона отстоя; 5 - биодозаторы

Рис. 3. Элементы СОА: 1 - дозатор; 2 - арматура для подачи и отвода сточных вод; 3 - манометры стабильной работы системы

Таблица 2

Очистка нефте- и углеводородсодержащих сточных вод в зависимости от времени пребывания стока в СОА

Условия опыта Контроль, время окисления 1,4 ч % окис- ления Время окисления 1,4 ч % окис- ления Контроль, время окисления 1,2 ч % окис- ления Время окисления 1,2 ч % окис- ления

Анализы вход выход вход выход вход выход вход выход

Микроорганизмы, 106кл/мл 107,0 130,0 146,0 199,0 110,2 138,2 135,0 150,0

ХПК, мг/л 757,2 643,6 15,0 757,2 605,8 20,0 1036,5 641,0 38,0 789,0 160,0 28,0

Нефте- продукты, мг/л 0,153 0,125 18,0 0,734 0,47 36,0 2,226 1,34 40,0 1,0 601,9 34,0

N02, мг/л 0,304 0,456 - 0,364 0,182 50,0 1,17 1,0 15,0 0,6 1,23 28,0

N03, мг/л 0,11 0,1 9,0 0,05 0,045 10,0 0,075 0,05 33,0 0,09 0,421 25,0

МИ4, мг/л 26,38 23,28 12,0 31,8 27,7 13,0 29,5 20,4 31,0 31,0 30,52 24,0

Р205, мг/л 1,13 0,85 25,0 1,37 0,93 32,0 1,9 1,4 26,3, 0,23 0,18 22,0

Условия Контроль, время окисления 1 ч % окисле- ния Время окисления 1 ч % окис- ления Контроль, время окисления 40 мин. % окис- ления Время окисления 40 мин. % окис- ления

Анализы вход выход вход выход вход выход вход выход

Микроорганизмы, 106кл/мл 115,0 132,2 150,2 190,1 100,2 115,1 144,3 169,2

ХПК, мг/л 946,5 830,1 12,0 984 786,0 20,0 518,3 442,0 15,0 851,2 666,3 22,0

Нефте- продукты, мг/л 1,35 1,15 15,0 1,033 0,709 31,4 1,52 1,32 13,0 1,03 1,25 29,0

N02, мг/л 0,24 0,21 12,5 0,182 0,182 0 0,1824 0,14 25,0 0,58 0,456 21,0

N03, мг/л 1,5 1,30 13,0 2,10 2,0 4,8 0,07 0,05 36,0 0,09 0,97 23

МИ4, мг/л 36,5 32,5 10,7 52,0 41,5 20,0 33,4 28,6 14,0 38,0 31,1 24

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Р205, мг/л 1,75 1,25 29,0 3,75 2,56 32,0 0,28 0,19 32,1 0,31 0,25 20

Таблица 3

Биоокисление нефтесодержащих сточных вод в зависимости от соотношений биогенных элементов

(БПК полн.:]Ч:Р 100:2,5:0,5) (БПК полн.:]Ч:Р 100:5:1)

Условия контроль % окис- ления культура и биогены % окис- ления контроль % окис- ления культура и биогены % окис- ления

Анализы Вход выход вход выход вход выход вход выход

Микроорганизмы, 106 кл/мл 120,0 140,0 148,0 256,0 126,0 148,0 162,1 325,1

ХПК, мг/л 780,36 582,96 25,0 1198,4 771,2 36,0 716,0 547,4 24,0 929,2 400,76 57,0

Нефтепродуктам г/л 1,85 1,24 33,0 2,321 1,343 42,0 3,226 2,021 37,0 3,429 1,041 70,0

Ы02, мг/л 0,17 0,1 41,0 0,31 0,17 46,9 0,41 0,1 75,6 0,26 0,08 70,0

Ы03, мг/л 1,5 1,2 20,0 1,4 1,3 7,0 4,55 4,15 8,7 4,5 4,3 5,4

ЫНъ мг/л 29,5 25,4 14,0 37,2 24,9 33,0 16,2 15,4 13,1 24,6 16,8 56,0

Р205, мг/л 0,42 0,33 21,0 2,78 1,42 49,0 0,23 0,15 3,2 4,3 1,4 67,4

(БПК полн.:]Ч:Р 100:10:2) (БПК полн.:]Ч:Р 100:20:4)

Условия контроль % окис- ления культура и биогены % окис- ления контроль % окис- ления культура и биогены % окис- ления

Анализы Вход выход вход выход вход выход вход выход

Микроорганизмы, 106 кл/мл 126,0 152,0 160,3 232,0 115 147,2 142,0 199,0

ХПК, мг/л 1023,0 821,8 20,3 1048,0 780,3 26,2 680,4 500,3 26,5 780,7 623,5 20,6

Нефте-продукты,м г/л 1,894 1,29 32,4 2,123 1,29 39,0 2,89 1,94 33,0 2,35 1,64 3,0

Ы02, мг/л 0,23 0,21 9,1 0,24 0,23 4,0 0,6 0,5 16,6 0,41 0,41 0

Ы03, мг/л 1,53 1,25 18,0 2,3 2,2 13,3 2,5 2,4 4,0 2,6 2,6 0

ЫНъ мг/л 59,0 43,5 26,0 75,6 53,4 29,2 10,5 9,3 14,0 63,0 57,5 9,0

Р205, мг/л 0,25 0,17 32,0 14,0 7,4 47,1 0,15 0,11 27,0 15,3 14,5 5,0

времени их глубокой биодеградации в СОА. Это связано с доступностью нефтепродуктов для микробной атаки

и, в конечном итоге, с возможностью использования их микроорганизмами в качестве единственного источника углерода и энергии.

При варьировании добавок биогенных элементов (рис. 4) было выявлено, что оптимальное соотношение БПК :№Р для окисления углеводородов микроорганизмами в СОА составляет 100:5:1, что подтверждает полученные нами ранее данные при окислении солярового масла микроорганизмами в «АНКУМ-2М» (табл. 3). Как видно из таблицы 3 и рис. 4, при соотношении к азоту и фосфору 5: 1 достигается оптимальное нарастание популяции нефтеокисляющих микроорганизмов в очищаемой сточной жидкости (за время контакта в 1,2 часа число бактерий удваивается и достигает 325 • 106 против 162 • 106 кл/мл) и происходит интенсивная биодеградация нефтепродуктов. Наибольший рост наблюдается в вариантах, где биогенные элементы (^ Р, К) взяты в количестве, соответствующем содержанию азота 1020 мг/л, фосфора 5-9 мг/л, калия 5-10 мг/л. Степень трансформации углеводородов при этом достигает до 70%, а суммы загрязняющих веществ (по ХПК) до 57 %.

В контроле без добавления культуры микроорганизмов показатели очистки стоков значительно ниже: ХПК снизилось на 24, а количество углеводородов на 37 %.

Анализ содержания азота, нитратов, фосфора в конце эксперимента по этим вариантам показал, что ни в одном из опытов не происходит накопления вышеуказанных элементов.

Изменение дозы неорганического фосфора, азота и калия в среде для роста нефтеокисляющих микроорганизмов как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения не дает видимого эффекта нарастания биомассы культуры. При увеличении дозировки биогенных элементов выше оптимального уровня наблюдалось угнетение роста популяции микроорганизмов до 199 млн. кл/мл и соответственно снижение эффективности биоокисления на 40%.

Вместе с тем, в производственных опытах установлено, что корректировка биогенных элементов (Ы, Р) в сточной жидкости, подаваемой в ССА, позволяет повысить нагрузку по ХПК до 1000 мг/л. Последний факт является очень положительным в процессе подготовки первичных углеводородсодержащих сточных вод до норм отвода для дальнейшей глубокой очистки или доочистки.

□ - контроль

□ - опыт

Соотношение биогенных элементов

Рис. 4. Эффективность биоокисления нефтепродуктов при различных соотношениях биогенных элементов

С целью достижения более высокой эффективности очистки углеводородсодержащих стоков в последующих сериях испытаний в очищаемую воду, наряду с биогенными веществами, добавляли индуцирующие соединения, включающие аминокислоты, углеводы и органические кислоты с суммарной концентрацией 35 • 10-6М, 70 • 10-6 М и 150 • 10-6 М. Режим очистки сточной жидкости в этих испытаниях соответствовал прежнему, как с добавлением биогенов в соотношении БПКпол. 100:5:1 и численностью углеводородокисляющих микроорганизмов в среднем 144 млн. кл/мл.

Опытами выявлено, что внесение индуцирующих (биокатализирующих) веществ увеличивает количество углеводородокисляющих бактерий до 376 млн. кл/мл (в 2,6 раза за время контакта в 1,2 часа), что повышает эффективность биоокисления углеводородов нефти в технологической схеме до 75% (табл. 4). Это достигается

в дозе индуцирующих веществ в концентрации 35 • 10-6 М. Увеличение дозы последних до 70 • 10-6 М и 150 • 10-6 М сопровождалось некоторым ингибированием развития микроорганизмов и, как следствие, значительно меньшим сокращением загрязняющих веществ.

В контроле в те же сроки процент очистки стоков остается на стабильно низком уровне и не превышает 40%.

С целью достижения более высокой степени освобождения стоков от нефтепродуктов далее подвергали ее отстою в течение 2-х часов. В процессе отстаивания происходит дальнейшая биодеградация остаточных нефтепродуктов микроорганизмами и отделение биомассы от очищенных, содержащих остаточное количество углеводородов, сточных вод, что повышает эффективность деструкции углеводородов предварительно очищенных вод до 82%. Максимальное время отстоя для достижения высокого эффекта

-♦—- опыт -■—- контроль

Время,ч

Рис. 5. Эффективность окисления нефтепродуктов в зависимости от времени пребывания сточной воды в биореакторе

освобождения стоков от загрязняющих веществ определено в 1,2 часа (рис. 5).

Прослеженная динамика изменения концентрации суммарного количества нефтепродуктов в осветляемой сточной жидкости в опытном и контрольном вариантах показала почти одинаковую зависимость.

Удлинение времени отстоя от 2 до 4 часов не привело видимого изменения содержания как нефтепродуктов, так и взвешенных веществ.

Таким образом, проведенные полупроизводственные испытания вновь созданной установки и на ее базе технологической схемы подготовки высококонцентрированных углеводородсодержащих производственных стоков до норм отвода в биологические очистные сооружения показали преемственность использования подобной технологии для снятия повышенных количеств нефтепродуктов. Она оправдана в силу достижения высоких показателей очистки стоков за сравнительно короткое время и меньших эксплуатационных и других затрат по сравнению с существующими традиционными схемами. Целесообразность применения ее в технологической схеме очистки делает метод универсальным, т. к. он может быть использован как для предварительной подготовки, так и глубокой очистки производственных сточных вод сравнительно высокой нагрузкой по загрязняющим веществам (ХПК до 1600 мг/л, содержание углеводородов более 100 мг/л).

В традиционных очистных сооружениях биологическим окислением нефтезагрязнений 80-85 %-ный эффект достигается от 16 до 20 часов, а с микробным методом с использованием СОА и отстоя, за 1,2-1,5 часа. При этом показатели оценки качества очищенной сточной жидкости (^ Р, численность гетеротрофных микроорганизмов и др.) близки по значениям.

Выводы:

1. Максимальная эффективность деструкции

нефтепродуктов в струйно-отстойном аппарате достигается при времени биоокисления 1,2 часа, соотношении биогенных элементов БПК 100: N 5:Р:1

полн.

и концентрации индуцирующих соединений 35 • 10-6 М.

2. Дополнительное внесение в очищаемую сточную жидкость индуцирующих соединений повышает интенсивность биологического окисления нефтепродуктов до 75 % по сравнению с контролем, где эффективность окисления остаётся на стабильно низком уровне 40 %.

3. Применение метода доочистки путем отстоя во вторичном отстойнике, длительностью в пределах 1,5-2 часа повышает эффективность биодеградации нефтепродуктов до 82 %.

4. Использование испытанной технологической схемы углеводородсодержащих сточных вод, причем с высокой нагрузкой загрязнений и достигаемой конечной целью снятия нефтепродуктов и других сопутствующих соединений, указывает на целесообразность использования метода и создания на его основе технологической схемы очистки и доочистки сточных вод локальных производств не только органического синтеза, но и других подобных предприятий.

Литература

1. Жмур Н.С. Управление процессом и контроль

результата очистки вод на сооружениях с аэротенком.

- М.: Луч, 1997. - 172 с.

2. Морозов Н.В. Экологическая биотехнология: очистка

природных и сточных вод макрофитами. - Казань:

Изд-во КГПУ 2001. - 396 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.