В роботі визначені величини навантаження по органічним забрудненням необробленої і обробленої стічних вод, а також розрахована ефективність процесу попередньої біоочищення. Визначено концентрація біомаси за допомогою вимірювання оптичної щільності при довжині хвилі 600 нм. Показано, що дана стічна вода характеризується екстремальною концентрованістю. Значення ГПК надходить стічної води варіювала від 8976 до 45264 мг / л, тоді як швидкість подачі забруднень за ХСК склала від 65,7 до 1005 кг / год. При цьому ефективність процесу очистки в біореакторі склала від 45 до 63% за аналізований період. Ступінь очищення від індивідуальних забруднень склала від 50 до 100%, в середньому, за період обстеження 89.6%. Оптична щільність при довжині хвилі 600 нм досягала 0.45 од. при максимальній ефективності процесу предочісткі.I

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Дао Лінь Тхі Тху, Нго Куен Куї, Іллінська О.Н.


n this paper we determined the organic loading values ​​of influent and effluent wastewaters and estimated the pre-treatment efficiency. The microbial biomass concentration was determined by measuring optical density at 600 nm wavelength. It was shown that the studied wastewater is characterized as extremely concentrated one. COD value of the influent wastewater ranged from 8976 to 45264 mg / l, while the feed rate of COD pollution ranged from 65.7 to 1005 kg / h. The efficiency of the pretreatment process in the bioreactor ranged from 45 to 63% during the analyzed period. The purification degree of the individual pollutants varied from 50 to 100% on average and was 89.6% during analyzed period. The optical density at 600 nm reached 0.45 units at the maximum efficiency of the pretreatment.


Область наук:

  • екологічні біотехнології

  • Рік видавництва: 2014


    Журнал: Вісник Казанського технологічного університету


    Наукова стаття на тему 'Аналіз роботи установки біоочищення нафтохімічних стічних вод в біореакторі'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз роботи установки біоочищення нафтохімічних стічних вод в біореакторі»

    ?УДК 579.695

    Дао Лінь Тхі Тху, Нго Куен Куї, О. Н. Іллінська АНАЛІЗ РОБОТИ УСТАНОВКИ біоочистку НАФТОХІМІЧНИХ стічних вод

    У біореакторі

    Ключові слова: нафтохімічні стічні води, стирол, окис пропілену, оптична щільність, біологічна

    Попередня обробка.

    В роботі визначені величини навантаження по органічним забрудненням необробленої і обробленої стічних вод, а також розрахована ефективність процесу попередньої біоочищення. Визначено концентрація біомаси за допомогою вимірювання оптичної щільності при довжині хвилі 600 нм. Показано, що дана стічна вода характеризується екстремальною концентрованістю. Значення ГПК надходить стічної води варіювала від 8976 до 45264 мг / л, тоді як швидкість подачі забруднень за ХСК склала від 65,7 до 1005 кг / год. При цьому ефективність процесу очистки в біореакторі склала від 45 до 63% за аналізований період. Ступінь очищення від індивідуальних забруднень склала від 50 до 100%, в середньому, за період обстеження - 89.6%. Оптична щільність при довжині хвилі 600 нм досягала 0.45 од. при максимальній ефективності процесу очистки.

    Keywords: petrochemical wastewaters, styrene, propylene oxide, optical density, biological pre-treatment.

    In this paper we determined the organic loading values ​​of influent and effluent wastewaters and estimated the pre-treatment efficiency. The microbial biomass concentration was determined by measuring optical density at 600 nm wavelength. It was shown that the studied wastewater is characterized as extremely concentrated one. COD value of the influent wastewater ranged from 8976 to 45264 mg / l, while the feed rate of COD pollution ranged from 65.7 to 1005 kg / h. The efficiency of the pretreatment process in the bioreactor ranged from 45 to 63% during the analyzed period. The purification degree of the individual pollutants varied from 50 to 100% on average and was 89.6% during analyzed period. The optical density at 600 nm reached 0.45 units at the maximum efficiency of the pretreatment.

    Вступ

    Виробництво стиролу з окисом пропілену (СОП) нафтохімічного комплексу ВАТ «Нижньо-камскнефтехім» (ВАТ «НКНХ») пов'язане з освітою концентрованих стічних вод, які повинні піддаватися спалюванню, оскільки навантаження за кількістю забруднень в цих стоках багаторазово перевищує допустиму навантаження на активний мул [ 1, 2].

    Порівняльний аналіз показує, що відомі фізико-хімічні методи глибокого очищення стічних вод нафтохімічної і хімічної галузей, як правило, технологічно складні, вимагають високих капітальних і експлуатаційних витрат і пов'язані з утворенням вторинних відходів [3]. Тому вони використовуються зазвичай для предобработки промислових відходів перед їх біологічним очищенням. Альтернативою цим фізико-хімічних методів може служити локальна біологічна предобработка концентрованих стічних вод перед їх надходженням в традиційні аеротенки [4].

    У всіх сучасних біотехнологіях знешкодження, переробки та утилізації відходів вирішальна роль належить біоті, а саме власне бактеріям, археям і мікроеукаріотам. Їх чисельність і величезний потенціал як біологічних каталізаторів є тією основою, яка забезпечує залучення самих різних за будовою і властивостями забруднень в природні біогеохімічні цикли [5-7]. З цих позицій вивчення потенційних можливостей мікроорганізмів очисних споруд виробництва СОП необхідно для науково обгрунтованого прогнозування і підвищення ефективності знешкодження і очі-

    стки стічних вод даного виробництва, особливо в умовах екстремальних навантажень за сукупністю забруднень і їх складу [8, 9].

    Матеріали і методи дослідження

    Об'єктом дослідження служили стічні води спільного виробництва СОП підприємства ВАТ «НКНХ».

    Проби відбирали під час вступу стічної води в біореактор, в біореакторі і на виході з нього, доставляли на кафедру мікробіології Казанського федерального університету і зберігали при 40С. Аналіз проводили протягом 24 годин після доставки.

    Хімічне споживання кисню (ГПК) аналізували методом, заснованим на окисленні органічних речовин до С02 і Н20 біхроматом калію в присутності сульфату срібла в якості каталізатора і 50% (за обсягом) сірчаної кислоти [10, 11].

    Ефективність видалення основних компонентів стічної води виробництва СОП розраховували за такою формулою:

    Е = 100% концентрація компонентів після біореактора / концентрація компонентів до Біор-акторах100%.

    Оптичну щільність зразків вимірювали на фотоелектроколориметри (ФЕК) при довжині хвилі 600 нм (0Р6оо).

    Результати та їх обговорення

    Стічна вода виробництва СОП характеризується високою концентрованістю [12-14]. На установці очищення стічних вод виробництва СОП в біореакторі проводиться реконструкція біореактора кожним влітку. Був запущений вузол очищення відпрацьованого повітря. Була вивчена можливість зниження подачі в біореактор стічних вод за рахунок відвели-

    чення навантаження на установку біоочищення стічних вод. Проведене раніше обстеження роботи першого за часом запущеного біофільтра показало його високу ефективність. Ступінь очищення від індивідуальних забруднень склала від 50 до 100%, в середньому, за період обстеження - 89.6%. Рішення проблеми очищення відпрацьованого повітря дозволило почати робити спроби збільшення гідравлічного навантаження на установку при збереженні колишнього рівня забрудненості надходить на обробку стоку. Відповідно до програми було прийнято рішення про випробування підвищених навантажень на установку не тільки з гідравліки, а й за рівнем забрудненості надходить на очистку стоку. Випробування проводили до моменту зупинки виробництва СОП на капремонт.

    Аналізований період роботи установки можна умовно розділити на кілька частин, що відрізняються швидкістю подачі забруднень на очистку. У перший період швидкість подачі забруднень за ХСК на установку склала 65.7 кг / год (рис. 1).

    1200

    час (місяць)

    Мал. 1 - Швидкість подачі забруднень за ХСК на установку попередньої біоочищення стічних вод

    При цьому ГПК надходить на очистку стічної води становила 8976 мг / л (рис. 2). У подальший час швидкість подачі забруднень (по ГПК) збільшилася від 126 до 1005 кг / год, тоді як значення ГПК необробленої стічної води склало від 15667 до 45264 мг / л.

    Результати вимірювання ХСК очищеної води (рис. 3) показали, що ефективність очищення даних стічних вод за аналізований період становила від 45 до 64%.

    Мал. 3 - Значення ГПК обробленої води

    Концентрація біомаси в біореакторі, представлена ​​на малюнку 4. Видно, що концентрація біомаси в біореакторі варіювала від 0.15 до 0.45 од. Було спостережено зниження концентрації біомаси біореакторі після 4-го місяця. Можливо, це пов'язане зі збільшенням гідравлічного навантаження.

    Було прийнято рішення про проведення дослідно-промислових випробувань по збільшенню швидкості подачі забруднень на установку. Збільшення навантаження рекомендовано здійснювати за рахунок підвищення концентрації надходять на очистку стоків до значень ГПК 60000 - 70000 мг / л. ГПК надходить на установку стоку було нестабільно і становило від 8976 до 45264 мг / л (рис. 2). ГПК очищеної води становила від 3724 до 35360 мг / л (рис. 3).

    Необхідно відзначити, що навіть при підвищених і вкрай нестабільних навантаженнях біомаса зберегла свою життєздатність, хоча концентрація її до початку аналізованого періоду склала 0.15 од. оптичної щільності, що пояснюється ін-гібірованіем росту мікробів високими концентраціями токсичних компонентів даних стічних вод. У подальший час оптична щільність підвищувалася, що відповідає підвищенню ефективності процесу очистки.

    Мал. 2 - Величина ГПК необробленої стічної води

    Мал. 4 - Концентрація біомаси в біореакторі

    Слід зауважити, що робота установки в екстремальних умовах негативно позначалася на стані біомаси, зменшуючи кількість життєздатних суспендованих клітин.

    Таким чином, виходячи з представлених даних, можна зробити висновок, що навіть при роботі в екстремальних умовах установка дозволяла утилізувати від 65.7 до 1005 кг / год забруднень, запобігаючи надходження залпових навантажень на біологічну очистку систему.

    висновок

    Стічні води виробництва СОП, що містять токсичні органічні речовини проходити процес попередньої очистки в біреакторе для запобігання залпові навантаження на активний мул. Надалі для зниження викидів в атмосферу був розроблений метод очищення відпрацьованого повітря від біореактора в установленому для цієї мети біофільтрі. Стічні води, що надходять на біоочистку, являють собою багатокомпонентний субстрат. У мікробному співтоваристві на даному субстраті розвиваються тільки ті види мікроорганізмів, для яких даний субстрат не токсичний і які можуть рости за рахунок використання одного, двох або кількох речовин, що входять до складу стічних вод або їх метаболітів. Процес вилучення і споживання органічних домішок стічних вод складається з наступних етапів: Масопередача органічної речовини до поверхні клітини; дифузія речовини через мембрану клітини; метаболізм внутрішньоклітинних субстратів, що супроводжується приростом біомаси, виділенням енергії, води, двоокису вуглецю. Найбільш важливим етапом є метаболізм речовини. Саме на ньому, в залежності від складу співтовариства і забруднень, йде повне або часткове окислення органічних і неорганічних речовин.

    © Дао Лінь Тхі Тху - асп. каф. мікробіології К (П) ФУ, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Нго Куен Куї - асп. каф. технології синтетичного каучуку КНІТУ, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; О. Н. Іллінська - д-р біол. наук, проф., зав. каф. мікробіології К (П) ФУ, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    © Dao Thi Thuy Linh - PhD student, Department of Microbiology, Kazan (Volga Region) Federal University, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ngo Quy Quyen - PhD student, Department of Technology of synthetic rubber KNRTU, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; O. N. Ilinskaya - Doctor Sci., Professor, Head of the Department of Microbiology, Kazan (Volga Region) Federal University, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    література

    I.1. Oller, S. Malato, J.A. Sanchez-Perez, Science of the Total Environment, 409, 4141-4166 (2011);

    2. G. Tchobanoglous, F. L. Burton, H. D. Stensel, Wastewater engineering: treatment and reuse. McGraw-Hill Science Engineering, New York, USA, 2003 С. 16-29;

    3. А.Н. Ілялетдінов, Р.М. Алієва, Мікробіологія і біотехнологія очищення промислових стічних вод. Алма-Ата: Гилим, 1990, С.17-23;

    4. X. Zhao, Y. Wang, Z. Ye, G.L.B. Alistair, J. Ni, Process Biochemistry, 41, 1475-1483 (2006);

    5. S. Wasi, S. Tabrez, M. Ahmad, Water, Air, & Soil Pollution, 220, 1-4, 89-99 (2011);

    6. С.П. Зубрілов, Охорона навколишнього середовища при експлуатації суден. Суднобудування, Санкт Петербург, 1989, С. 99-101;

    7. O. Ivanchenko, O. Ilinskaya, I. Skipina, Z. Kruglova, A. Petrov, New Microbiotests for Routine Toxicity Screening and Biomonitoring, 511-516 (2000);

    8. L. Dao, T. Grigoryeva, L. Alexander, R. Devjatijarov, O. Ilinskaya, Ecotoxicology and Environmental Safety, http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.07.012 (2014 року);

    9. Дао Лінь Тхі Тху, Т. В. Григор'єва, Р. М. Девятіяров, Нго Куен Куї, О. І. Якушева, В. Н. Ніконорова, О. Н. Іллінська, Вісник КТУ, 16, 7, 158- 160 (2013);

    10. Ю.Ю. Лур'є, Аналітична хімія промислових стічних вод. Хімія, Москва, 1984, 448 с;

    II. ГОСТ Р 52708-2007. Вода. Метод визначення хімічного споживання кисню. Стандартинформ, Москва. 2007. 12 с;

    12. Дао Лінь Тхі Тху, Т. В. Григор'єва, Нго Куен Куї, О. І. Якушева, В. Н. Ніконорова, О. Н. Іллінська, Вісник КТУ, 16, 10, 182-185 (2013);

    13. Лінь Дао Тхі Тху, Т.В. Григор'єва, О.І. Якушева, В.Н. Никонорова, О.Н. Іллінська, Учені Записки Казанського університету, 155, 2, 138-146 (2013);

    14. Дао Лінь Тхі Тху, Нго Куен Куї, О.Н. Іллінська, Вісник КТУ, 17, 1, 178-180 (2014 року).


    Ключові слова: Нафтохімічної СТІЧНІ ВОДИ /PETROCHEMICAL WASTEWATERS /СТИРОЛ /STYRENE /ОКИС пропілену /PROPYLENE OXIDE /ОПТИЧНА ЩІЛЬНІСТЬ /OPTICAL DENSITY /БІОЛОГІЧНА ПОПЕРЕДНЯ ОБРОБКА /BIOLOGICAL PRE-TREATMENT

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити