авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Снижение токсичности и остаточной загрязненности сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий при различных вариантах биологической очистки

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОСАРЕВА Елена Николаевна

СНИЖЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ И ОСТАТОЧНОЙ

ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СТОЧНЫХ ВОД

ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ

БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

05.21.03 – Технология и оборудование химической

переработки биомассы дерева; химия древесины

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Архангельск – 2007

Работа выполнена на кафедре лесохимических производств

Архангельского государственного технического университета

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор, заслуженный

работник высшей школы РФ

Богданович Н.И.,

кандидат технических наук,

доцент Кузнецова Л.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Новожилов Е.В.,

кандидат технических наук

Личутина Т.Ф.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт целлюлозно-бумажной

промышленности (ОАО «ВНИИБ»),

Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится «25» мая 2007 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.008.02 в Архангельском государственном техническом университете (163002 г. Архангельск, набережная Северной Двины, 17).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского

государственного технического университета.

Автореферат разослан « » апреля 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

канд. хим. наук, доцент __________ Т.Э. Скребец



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время проблема качества очистки сточных вод ЦБП в условиях повышенных антропогенных нагрузок на водоисточники является весьма актуальной. На всех целлюлозно-бумажных предприятиях России и на большинстве предприятий аналогичного профиля за рубежом для очистки сточных вод перед сбросом в водоем применяются биологические методы в аэротенках различной конструкции. Биологическую очистку в аэротенках можно модифицировать путем перевода ее в режим биосорбции, что повышает эффективность очистки. Также в настоящее время для решения проблем в области очистки сточных вод ЦБП и защиты окружающей среды активно развивается направление биоинтенсификации, связанное с созданием микробных смесей для дополнения биологической популяции активного ила, что, по мнению производителей, позволит достичь стабильности в работе систем биологической очистки.

Известно, что токсичность сточных вод сульфатцеллюлозных предприятий значительно снижается и в присутствии хозяйственно-бытовых вод. Поэтому перераспределение имеющейся подачи хозяйственно-бытовых вод может сыграть положительную роль в процессе очистки сточных вод.

Таким образом, исследования, направленные на изучение снижения токсичности сточных вод ЦБП при различных вариантах биологической очистки, актуальны, особенно при использовании методов биотестирования, которые позволяют констатировать факт наличия токсичности воды, учитывая эффекты синергизма и антагонизма компонентов; ее пригодность для жизни гидробионтов, обеспечивающих процессы самоочищения в водоеме.

Цель и задачи исследований

Целью данной работы являлось: исследование различных вариантов биологической очистки для снижения токсичности и остаточной загрязненности сточных вод ЦБП.

Для достижения цели решались следующие задачи:

  1. исследование влияния добавки активного угля в существующие системы аэрации на показатели токсичности и остаточной загрязненности при биологической очистке сточных вод;
  2. исследование влияния специально наработанного селекционного биопродукта на ферментативную и окислительную способность активного ила при очистке сточных вод от загрязнений в условиях острых опытов и в режиме адаптации;
  3. токсикологическое исследование содержащихся в сточных водах ЦБП специфических загрязнений;

4. исследование влияния хозяйственно-бытовых вод на общепринятые в настоящее время и токсикологические показатели на II ступени биологической очистки.

Научная новизна

Впервые установлена степень токсичности и количественно определена связь между показателями токсичности и уровнем загрязненности сточных вод ЦБП при различных вариантах их биологической очистки.

Доказано, что добавление активного угля в качестве носителя биомассы микроорганизмов существенно влияет на эффективность очистки сточных вод. Выявлена оптимальная дозировка гидроксида натрия, вводимая при получении активных углей методом термохимической активации.

Установлено, что коррекция состава активного ила введением селекционного биопродукта благоприятно влияет на процесс биологической очистки сточных вод ЦБП. Опытным путем подобрана оптимальная дозировка биопродукта в сточные воды.

Выявлено положительное влияние введения хозяйственно-бытовых сточных вод на II ступень при 2-х ступенчатой схеме биологической очистки на качество стока.

Показано, что применение методов биотестирования для характеристики исследуемых сточных вод ЦБП оперативно сигнализирует об опасном воздействии химического загрязнения на жизнедеятельность водных организмов.

Практическая значимость

Исследуемые варианты биологической очистки могут найти практическое применение для снижения токсичности сточных вод ЦБП: применение определенных марок углей при расходе 25 мг/л и дозирование биопродукта концентрацией 40 мг/л позволяет снизить токсичность в несколько раз.

Для повышения биологической очистки сточных вод ЦБП при 2-х ступенчатой схеме рекомендуется часть хозяйственно-бытовых сточных вод, поступающих на очистку, подавать непосредственно на 2-ю ступень, минуя 1-ю.

Выявлено положительное влияние вводимого биопродукта на снижение содержания специфических загрязнений сточных вод: фенолов, метанола и сульфатного лигнина. Перераспределение хозяйственно-бытовых вод позволит предприятию снизить содержание в стоках фенолов и даже сульфатного лигнина.

Для практического применения рекомендуется одновременное использование двух методов определения токсичности воды: методы с использованием в качестве тест-объекта цериодафний Ceriodaphnia affinis и водорослей Scenedesmus quadricauda, что характеризует различную чувствительность к действию токсикантов гидробионтов из разных систематических групп. Для экспресс-оценки токсического действия сточных вод следует рекомендовать метод с использованием в качестве тест-объекта инфузорий Paramecium caudatum.


Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на международных научно-технических конференциях в г. Архангельске «Экология Северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения» (2002 г.), «Современная наука и образование в решении проблем экономики европейского Севера» (2004 г.), на ежегодных научно-технических конференциях Архангельского государственного технического университета (2004-2007 г.), на международной научно-практической конференции в г. Санкт-Петербурге «Современные техника и технологии очистки сточных вод и водоподготовки в целлюлозно-бумажной промышленности» (2007 г.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация включает в себя: введение; аналитический обзор литературы; методическую часть; экспериментальную часть, содержащую 3 раздела; технологическую часть; экономическую часть и общие выводы.

Содержание работы изложено на 145 страницах, включая 37 рисунков и 9 таблиц, библиография содержит 320 наименований.


На защиту выносятся:

- результаты модификации биологической очистки сточных вод в аэротенках путем перевода ее в режим биосорбции;

- результаты влияния селекционной биодобавки и хозяйственно-бытовых вод на динамику изъятия загрязнений в условиях острых опытов и адаптации активного ила в процессе биологической очистки сточных вод;

- оценка целесообразности применения методов биотестирования для характеристики сточных вод ЦБП;

- разработанные технологические схемы биологической очистки промышленных сточных вод с добавлением биопродукта, активного угля и перераспределением хозяйственно-бытовых вод, экономическая эффективность введения добавок и применения методов биотестирования при контроле качества сточных вод.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В аналитическом обзоре литературы рассмотрены способы усовершенствования биологической очистки сточных вод. Отмечено, что в настоящее время накоплен большой опыт эксплуатации станций биосорбционной очистки сточных вод в присутствии самых разнообразных адсорбентов и выявлены преимущества по сравнению с биологической очисткой. Также для решения проблем в области промышленной очистки сточных вод ЦБП и защиты окружающей среды активно ведутся и успешно внедряются за рубежом на предприятиях ЦБП и других отраслях разработки по усилению популяции бактерий водоочистных систем. В отечественной и зарубежной гидробиологической литературе по оценке качества воды водоемов и водотоков, подверженных антропогенному воздействию, методам биотестирования отводится важнейшее место среди известных методов оценки состояния водных объектов и их экосистем. В мировой практике используется более сотни различных методов биотестирования для определения токсичности сточных вод.

Методики исследования

Исследование влияния активных углей на степень очистки сточных вод проводили на модельном стоке, который готовили из черного щелока разбавлением водой. Активные угли, используемые для исследования, были получены на экспериментальной установке кафедры лесохимических производств из древесных опилок методом термохимической активации при различной дозировке гидроксида натрия.

В качестве адаптированных штаммов микроорганизмов использовали специально наработанный микробиологический продукт. Экспериментальные исследования проводили в модельных тенках на сточных водах, ежесуточно поставляемых в лабораторию кафедры лесохимических производств, в условиях острых опытов, адаптации активного ила и в режиме продленной аэрации.

При исследованиях моделировались условия очистки сточных вод характерные для ЦБП.

Экспериментальное исследование методом биотестирования проводилось на трех тест-объектах: цериодафниях Ceriodaphnia affinis, водорослях Scenedesmus guadricauda (Turp.) Breb. и инфузориях Paramecium caudatum по методикам определения токсичности воды. Оценка эффективности очистки сточных вод по остальным показателям проводилась с использованием действующих методик.

Экспериментальная часть состоит из 3 разделов.

1. Влияние активных углей на степень очистки сточных вод

Экспериментальным путем выявлялась возможность повышения эффективности биологической очистки сточных вод введением носителя биомассы - активного угля в аэротенки.

Активные угли, используемые для исследования, были получены методом термохимической активации с гидроксидом натрия (NaOH) при следующих условиях:

  • предварительная выдержка сырья в 3 % фосфорной кислоте;
  • предпиролиз при температуре 450 °С в течение 180 минут;
  • пиролиз при температуре 700 °С в течение 90 минут.

Активные угли получены при одинаковых условиях, но при различной дозировке гидроксида натрия. В таблице 1 представлены результаты, характеризующие выход и свойства активных углей в зависимости от дозировки гидроксида натрия (NaOH).

Таблица 1 – Выход и свойства активных углей в зависимости от дозировки гидроксида натрия (NaOH)

Условное обозначение угля Доза NaOH, у.е. Выход активного угля к а.с.с., % Сорбция по йоду, % Сорбция по МГ, мг/г
Д11 0,6 24,9 175 347
Д12 0,8 31,2 223 639
Д13 1,0 30,9 222 636
Д14 1,5 25,1 231 643

Исследование проводили на модельном стоке, который готовили из черного щелока, отобранного, как и активный ил, на Соломбальском ЦБК, разбавлением водой 1:100 с последующей нейтрализацией. Продолжительность аэрирования составляла 20 ч., продолжительность отстаивания 1 ч., регенерация ила 3 ч. Таким образом, продолжительность цикла – 24 ч. Количество циклов – 10.

Экспериментальное исследование методом биотестирования проводилось на трех тест-объектах: водорослях Scenedesmus guadricauda (Turp.) Breb., цериодафниях Ceriodaphnia affinis и инфузориях Paramecium caudatum. Из полученных результатов следует, что очищенная вода без разбавления токсична для всех выбранных гидробионтов, и, чтобы получить результаты, тестирование проводили при разбавлениях (рисунок 1).

а
б
в

Рисунок 1 - Изменение степени токсичности воды при очистке с использованием активных углей в различных циклах при тестировании: а - на инфузориях (разбавление 32 раза); б – на водорослях (разбавление 4 раза); в – на цериодафниях (разбавление 8 раз); - цикл 1; - цикл 3; - цикл 5; - цикл 7; - цикл 9; - предел токсичности

В результате очистки воды с использованием активных углей количеством 25 мг/л наибольшее снижение степени токсичности наблюдается для углей Д14 и Д13 (до 50 %), то есть биосорбционная очистка при использовании этих углей эффективна, так как исследуемая вода в данных разбавлениях не токсична для гидробионтов.

Эффективность внесения углей подтверждается результатами исследования степени очистки сточной воды по показателям ХПК и БПК5. Из полученных данных, после 3-х часового аэрирования исследуемых вод (рисунок 2), наблюдается значительное снижение содержания загрязнений, особенно в присутствии АУ № 14 (улучшение по БПК5 и ХПК на 12% и 22% соответственно). Удовлетворительные результаты получены и при использовании АУ № 11 и АУ № 13 (улучшение до 10% и 18% соответственно).

Результаты экспериментального исследования биосорбционной очистки проб сточной воды после 20 часового аэрирования свидетельствуют, что изъятие загрязнений в присутствии АУ № 14 наиболее полно (степень очистки по ХПК и БПК возрастает на 11% и 8%), хотя положительные результаты получены по этим показателям и при использовании остальных марок углей (рисунок 3).

Если сравнить полученные данные после 3-х и 20-ти часов аэрирования, можно сделать вывод о том, что именно в течение первых 3 часов от начала аэрирования

а
б

Рисунок 2 – Очистка сточной воды по показателю (в %): а) ХПК, б) БПК после 3 ч. аэрирования: - контроль; - АУ № 11; - АУ № 12; - АУ № 13; - АУ № 14

наблюдается наибольшее изъятие загрязнений из сточных вод во всех опытах, но наиболее интенсивно удаляются загрязнения в опытах с сорбентами.

 а б Очистка сточной-0
а
 б Очистка сточной воды по-1
б

Рисунок 3 - Очистка сточной воды по показателю (в %): а) ХПК, б) БПК после 20 ч. аэ-рирования: - контроль; - АУ № 11; - АУ № 12; - АУ № 13; -АУ № 14



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.