CC BY
28
УДК 330.4(075.8)
Н. Н. Смирнова, А. И. Мансурова, Д. Д. Фазуллин, С. В. Фридланд
ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ И СВЕРХНИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СОЕДИНЕНИЯ ЭТАФОСФ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ОЧИСТКИ СОЖ-СОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
Ключевые слова: СОЖ-содержащие сточные воды, Этафосф, активный ил, токсичность.
Исследовано действие Этафосфа в малых и сверхмалых концентрациях на интенсивность биологической очистки СОЖ-содержащих сточных вод. Выявлено, что после биологической очистки исследуемых стоков, отличающихся острой токсичностью, токсичность не была отмечена при добавлении Этафосфа в концентрациях 10'4, 10'6, 10'8, 10'9, 10'11, 10-12, 10-13 г/л и в контрольной пробе, очищенной классическим методом. Однако, добавление препарата в концентрации 10-4 г/л позволило снизить содержание нефтепродуктов в 7 раз по сравнению с исходной пробой и в 3 раза по сравнению с классическим методом биологической очистки.
Keywords: coolant-containing waste water, Etаfosf, activated sludge, toxicity.
Investigated the dose-dependent effect of Etqfosfa in small and super small concentrations on the intensity of biological purification of the coolant-containing wastewater. It is revealed that after biological treatment of the studied effluent acute toxicity toxicity was absent when adding, Etаfosfa in concentrations 10'4, 10'6, 10'8, 10'9, 1011, 10'12, 1013 10'4, 10'6, 10'8, 10'9, 10'11, 10'12, 10'13 g/l and in the control sample, purified by the classical method. However, the addition of the drug at a concentration of 104 g/l is possible to reduce the oil content of 7 times compared with the initial sample and in 3 times in comparison with the classical method of biological treatment.
Введение
Одной из актуальных экологических проблем современности является очистка СОЖ-содержащих сточных вод, которые в процессе биодеструкции и введения биоцидных присадок являются более токсичными, чем свежеприготовленные эмульсии. Сброс неочищенных или недостаточно очищенных СОЖ-содержащих сточных вод в открытые водоемы приводит к нарушению в них экологического равновесия. В лучшем случае это сопровождается перестройкой биоценоза водоема с развитием наиболее толерантных форм, в худшем случае заканчивается полной гибелью аэробных организмов и развитием процессов гниения.
Одним из способов интенсификации процесса биоразложения компонентов сточных вод является применение биологически активных веществ (БАВ) в качестве стимулятора процесса биологической очистки.
Известен способ биохимической очистки сточных вод от органических примесей при использовании водного раствора 1,3-бис[диметил0-бутиламино )силил] -2,2,4,4-тетраметилциклодиси-лазана в количестве, обеспечивающем концентрацию 0,015-0,050 мг/л в очистных сооружениях. Указанный способ позволяет улучшить качество очищаемой жидкости в 1,7-2,1 раза (при сохранении постоянного времени аэрации) или сократить время аэрации в 1,44-1,71 раза (при прежней степени очистки) [1].
Жизнедеятельность микроорганизмов активного ила стимулирует введение в сточную воду кислот цикла Кребса. Известен способ биохимической очистки сточных вод от органических соединений, в котором ил предварительно обрабатывают водным раствором малеиновой или янтарной кислоты предпочтительно в количестве от 0,01 до 1,00 ммоль/л ила [2].
Цель настоящей работы - изучение влияния низких и сверхнизких концентраций препарата Этафосф на интенсивность биологической очистки СОЖ - содержащих сточных вод.
Экспериментальная часть
Для исследования были использованы две пробы СОЖ - содержащих сточных вод, отобранных из реальных условий работы завода Двигателей ОАО «КамАЗ». Перед исследованием были определены основные показатели проб: внешний вид и запах - органолептически, рН - на приборе АНИОН 4100, коррозионная агрессивность согласно требованиям ГОСТ 6243 [3]. Полученные результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Показатели проб СОЖ - содержащих сточных вод
Внешний рН Запах
ы б о вид Степень
а п коррозии
£
1 Грязно- 9,2 Специфиче-
серая ский запах
эмульсия с нефтепро- Сильная
отслоив- дуктов и (4 балла)
шимся сероводоро-
маслом да
2 Серая 9,0 Специфиче-
эмульсия, ский запах
отслоение нефтепро- Сильная
масла не- дуктов и (4 балла)
значитель- сероводоро-
но да
Эксперименты проводились с использованием активного ила районных очистных сооруже-
ний г. Набережные Челны; значения илового индекса определялись по стандартной методике [4] и составляли в среднем 60 мл/г.
В ранее проведённых работах установлено [5,6], что биоэффект соединения Этафосф (этилен-диаминовая соль бис (гидроксиметил) фосфиновой кислоты) проявляется диаметрально противоположным образом в зависимости от его содержания в области малых и сверхмалых концентраций.
В подготовленные для очистки пробы СОЖ-содержащих сточных вод добавляли раствор препарата Этафосф с достижением его концентрации в диапазоне 10-4-10-13-г/л. Аэрирование проводилось в течение 2 часов с использованием прибора ЛАБ-ПУ-02. В исследуемых образцах определяли токсичность согласно требованиям методики биотестирования [7]. Полученные данные представлены в табл.2.
Таблица 2 - Влияние низких и сверхнизких концентраций препарата Этафосф на токсичность СОЖ - содержащих сточных вод после биологической очистки
Контроль-2 (№ образца 12) - СОЖ - содержащая сточная вода и активный ил.
Контроль-3 (№ образца 13) - культивационная вода.
Как видно из данных табл. 2, неочищенная СОЖ-содержащая сточная вода является пробой с острой токсичностью. Смертность дафний составила 100 % в течение 48 часов. После биологической очистки токсичность не была отмечена при добавлении Этафосфа в концентрациях 10-4,10-6,10-8, 10-9, 10-11, 10-12, 10-13 г/л и в контроле-2. В пробе с концентрацией 10-10 г/л была выявлена хроническая токсичность, что может быть свидетельством неполной очистки исследуемой сточной воды.
Значимым показателем эффективности биологической очистки СОЖ-содержащих сточных вод является снижение продуктов из сернистых нефтей селективной очистки, входящих в состав СОЖ и попавших в рабочую эмульсию с технологического оборудования во время её эксплуатации. Динамику содержания нефтепродуктов в исследуемых пробах определяли по методике [8] на приборе Omni.
Количество в
.н и й о о m -о р выживших ,е
й щ й ft ю о рН Время от начала биотести вания дафний (в трех параллельных определениях) Смертность дафний в опыт % к контролю о
и1 S о к £ 8 Я к о « в контроле в опыте и о Н
1 10-4 6,0 30 0 отсутствует
2 10-5 7,0 6 80 острая
3 10-6 7,0 10 0 отсутствует
4 10-' 7,0 12 60 острая
5 10-8 6,0 30 30 0 отсутствует
6 10-9 7,0 30 0 отсутствует
7 10-ю 6,0 и о с 24 20 хроническая
8 10-11 6,0 а 00 4 30 0 отсутствует
9 10-12 6,0 п е Л % 30 0 отсутствует
10 10-13 7,0 30 0 отсутствует
11 Кон-
троль-1 9,0 0 100 острая
12 Контроль-2 7,0 30 0 отсутствует
13 Контроль -3 7,1 30 0 отсутствует
Контроль-1(№ образца 11) - неочищенная СОЖ - содержащая сточная вода.
о
0 2 4 6 S 10 12
номер образца
Рис. 1 - Влияние низких и сверхнизких концентраций препарата Этафосф на содержание нефтепродуктов при биологической очистке СОЖ -содержащих сточных вод
Данные рис.1 свидетельствуют, что добавление Этафосфа в концентрации 10-4 г/л позволило снизить содержание нефтепродуктов до 14 мг/л, что в 6 раз меньше по сравнению с исходной пробой (78,72 мг/л) и в 2 раза - по сравнению с классической биологической очисткой (24,38 мг/л). В пробах с остальными концентрациями Этафосфа содержание нефтепродуктов варьировало от 18,36 до 28,6 мг/л.
Анализ размера частиц в образцах №1, №11, № 12, выполненный на приборе Nano Brook Omni , показал, что все три системы являются полидисперсными. Однако, в пробе №1 выделялись две основные пики частиц с размером 8500 нм и 95 нм., в то время как в образце № 12 выделялись три пики с размерами частиц в диапазоне 8700-1011нм. В образце №11 обнаружено пять пик с размерами частиц от 150 до 910 нм.
Заключение
В работе рассмотрено влияние низких и сверхнизких концентраций препарата Этафосф на эффективность биологической очистки СОЖ-содержащих сточных вод. Выявлено, что после биологической очистки исследуемых стоков, отличающихся острой токсичностью, токсичность не была отмечена при добавлении Этафосфа в концентрациях 10-4, 10-6, 10-8, 10-9 , 10-11, 10-12, 10-13 г/ли в контрольной пробе, очищенной классическим методом. Однако, добавление препарата в концентрации 10-4 г/л позволило снизить содержание нефтепродуктов в 6 раз по сравнению с исходной пробой и в 2 раза по сравнению с классическим методом биологической очистки.
Показано, что полученные результаты могут быть применены на очистных сооружениях для биологической очистки стоков, содержащих СОЖ.
Литература
1. Е.А.Кузнецов, А.Б. Градова, С.В.Лушников, М. Энгель-гардт,Т. Вайссер, М.В. Чеботарёва. Прикладная экобио-технология. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. -629 с.
2. Фридланд, С.В. Интенсификация аэробной биологической очистки сточных вод /Э.М. Масагутова, Т.П. Павлова, С.В Фридланд // Экология и промышленность России. - 2013. - №200. - С. 38-39.
3. ГОСТ 9.085-78 «Единая система защиты от коррозии и старения. Жидкости смазочно-охлаждающие. Методы испытаний на биостойкость». - Введ. 01.07.79.
4.Методика выполнения измерений дозы ила по объёму и расчёт илового индекса. ФР 1.31.2008.04398 Москва «АКВАРОС» 2008.
5. Smirnova, N.N, Mavrin, G.V., Inyusheva, A.A., Fridland, S.V. Influence of ultralow of ETAPHOSF preparation on Daphnia magna Straus and microalgae Scenedesmus quadricauda test organisms . Science, Technology and Higher Education TextA material of the IV International research and practice conference, Voll.II Westwood, January 30th" 2014/publishing office Accent Graphics communications -Westwood - Canada 2014 -448 p.
6. Леснова Е.А., Смирнова Н.Н., Фридланд С.В Влияние мелафена на представителей активного ила Daphnia magna Straus и микроводоросли. Вестник КТУ т.17 №10, 2014,с.137-139.
7. ПНД Ф 16.1:2.3.3.9 - 06. "Методика определения токсичности водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов, питьевой, сточной и природной воды по смертности тест-объекта Daphnia Magna Straus".
8. ПНД Ф 14.1:2.5-95. «Методика выполнений измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточнах водах методом ИКС».
© Н. Н. Смирнова - к.б.н., доцент кафедры химии и экологии, К(П)ФУ, nina.smirnova@list.ru; А. И. Мансурова - мл. науч. сотр. той же кафедры, d_aigul_i@mail.ru; Д. Д. Фазуллин - мл. науч. сотр. той же кафедры, denr3@yandex.ru; С. В. Фридланд - д-р хим. наук, проф. каф. инженерной экологии КНИТУ.
© N. N. Smirnova, Candidate of Biology Sciences, assistant professor of, Department of Chemistry and Ecology, Kazan (Volga Region) Federal University, nina.smirnova@list.ru; A. I Mansurova, junior research assistant of the same department, d_aigul_i@mail.ru; D. D. Fazullin, junior research assistant of the same department, denr3@yandex.ru; S. V.Friedland, doctor of chemical Sciences, Professor of the Department of engineering ecology of KNRTU.
