Интенсификация очистки сточных вод от фосфатов в биологических очистных сооружениях

УДК 628.316.12

Т. П. Павлова, Л. Ф. Галанцева, С. В. Фридланд ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФОСФАТОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

Ключевые слова: сточные воды, биологическая очистка.

Приведены результаты исследований влияния биорегуляторов в низких концентрациях на процессы биологической очистки сточных вод с повышенным содержанием фосфатов путем стимулирования биоценоза активного ила.

Keywords: sewage, biological purification.

The article concerns the results of research of influence of bioregulators in their low consetration on the process of biological purification of a sewage with high level of phosphates by stimulating biocenosis of active silt.

Актуальность проблемы удаления из сточных вод (СВ) соединений фосфора обусловлена все более возрастающей степенью эвтрофикации поверхностных водоемов, которая в значительной мере определяет экологическую ситуацию, как в России, так и за рубежом. Попадая со сточными водами в водоемы, фосфат насыщает, а порой перенасыщает их экологические системы. В результате возникают многообразные отрицательные последствия, разрушающие природные экосистемы.

Экологическая безопасность водных источников оценивается степенью достижения нормативных показателей, в том числе и по соединениям фосфора [1].

Высокий уровень загрязнения российских водоемов биогенными элементами не позволяет рассчитывать на процессы самоочищения, поэтому на действующих станциях очистки к сбрасываемым сточным водам предъявляются требования, ограничивающие содержание фосфатов, как правило, на уровне ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения. Большинство действующих в России сооружений очистки городских сточных вод основано на применении традиционной биотехнологии, дающей низкое снижение фосфатов (20 - 30 %). В результате на многих объектах российские нормативы сброса ряда загрязняющих веществ не выполняются и проблема обеспечения нормативов по сбросу фосфора стоит наиболее остро.

В связи с вышеизложенным, проведено изучение возможности интенсификации процессов очистки СВ с повышенным содержанием фосфатов путем стимулирования функционирующего биоценоза активного ила. Предпосылкой к работе были факторы о положительном действии на биообъекты таких химических соединений как салициловая, янтарная, парааминосалициловая кислоты и некоторые другие соединения [2].

Значительные резервы повышения эффективности процессов биологической очистки состоят в использовании химических стимуляторов биохимического окисления. В настоящее время проводится поиск новых синтетических биорегуляторов, способных в низких (включая пикомолярные) и сверхнизких (фемтомолярные и ниже) концентрациях повышать скорость очистки сточных вод [3,4]. Такой подход значительно снижает расход биорегулятора и исключает его воздействие на очищенную воду.

Исследованию подвергалась реальная хозбытовая сточная вода городских очистных сооружений с производительностью 361,63 м3/ч, показатели которой приведены в таблице 1.

В качестве биологически-активной добавки (БАД) была выбрана N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты. Сокращенное название -гуанибифос [5].

Указанную соль вносили в колбу, содержащую на 100 мл СВ 0,150 мл активного ила достигая концентраций 1*10 г/л до 1*10-7 г/л. Параллельно проводился контрольный опыт, содержащий то же количество СВ и АИ, но без внесения в него продукта. После определения

исходного показания по фосфору [6], все колбы (контрольные и с продуктом) подвергались аэрированию, при этом содержание растворенного кислорода в анализируемой жидкости составляло 6-8 мл/л. Показания содержания фосфора определялись ежечасно, на протяжении 6 часов, как у контрольных опытов, так и у воды с продуктом. Результаты определения представлены на рисунке 1.

Таблица 1 - Физико-химические показатели сточных вод городских очистных сооружений с производительностью 361.63 м3/ч на 1 квартал текущего года

Показатель Размерность Сточная вода на входе В пределах норматива ПДС

Реакция среды рН 7,79 6,5-8,5

Взвешенные вещества мг/л 163,4 10,5

Сухой остаток мг/л 864,0 1000,0

бпк5 мг/л 83,5 2,0

Растворенный кислород мл/л 8,2 4-8

Хлориды мг/л 148,5 187,0

ХПК мг О2/л 160,10 30,0

Аммонийных солей мг/л 23,0 2,3

Нитраты мг/л 0,06 180,0

Нитриты мг/л 0,049 0,284

Фосфаты мг/л 14,7 1,22

Железо общее мг/л 1,80 0,4

Сульфаты мг/л 225,8 247,6

в о н ев

и о

о

&

Щ

¿3

7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2

60 120 180 240 300 360 Продолжительность эксперимента, мин

1*10-4 г/л

1*10-5 г/л

1*10-6 г/л

1*10-7 г/л

контроль

0

Рис. 1 - Изменение содержания фосфора сточной воды с добавлением гуанибифоса в различных концентрациях в зависимости от времени аэрации

Как видно из рисунка 1 при внесении в иловую смесь гуанибифоса с концентрацией 1*10"° г/л происходит снижение содержания фосфора по сравнению с контрольным образцом во всех точках пробоотбора на протяжении 6 часов аэрации на 62%. Следует обратить

внимание, что для всех концентраций гуанибифоса, добавляемого в иловую смесь на графиках зависимости наблюдается линейное изменение содержания фосфатов от времени в течении первых двух-четырех часов, наилучшие значения при сопоставлении параметров время/результат достигается в большинстве экспериментов через 3 часа аэрирования. Для этой системы отношение отрезков содержания фосфатов ко времени равняется скорости протекания процесса очистки СВ.

По результатам оценки токсичности растворов, содержащих используемую в данной работе соль в различных концентрациях, а также СВ после культивирования, установлено, что К,К-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты (гуанибифос) нетоксична, и не оказывает влияния на токсичность СВ.

Литература

1. Галанцева, Л.Ф. О некоторых недостатках в анализе сточных вод на фосфаты / Л.Ф. Галанцева, С.В. Фридланд// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т.14, №8. - С. 204-206.

2. Павлова, Т.П. Стимулирующее влияние соли бисоксиметилфосфиновой кислоты и N,1 дифенилгуанидина на биоценоз активного ила / Т.П. Павлова, М.Е. Пантюкова, А.С. Сироткин, И.А. Трахунова, С.В. Фридланд // Экология и промышленность России. - 2010. - № 12. - С. 24-26.

3. Бурлакова Е.Б. Фосфинатные соединения, проявляющие биологическую активность/ Е.Б. Бурлакова// Ж.. Рос. хим. общества им. Д. И. Менделеева. -1999. - Т. 43. - № 5. - С. 3 - 11.

4. Бурлакова, Е.Б. Биологическая активность соединений, содержащих фосфинатные и аминные группировки/ Е. Б. Бурлакова// Ж.. Рос. хим. общества. - 2007. - Т. 51. - № 1. - С. 3 - 12.

5. Пат. 2404964 Российская Федерация, МПК С07С279/18, С02Н01/30, С02Б3/34. N,14-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод и способ ее получения / Фридланд С.В., Павлова Т.П., Пантюкова М.Е.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет". - № 2009125242/04; заявл. 1.07.2009; опубл. 27.11.2010 - 5 с

6. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных СВ / Ю.Ю. Лурье. - М.: Химия.- 1984. - С.78-80.

© Т. П. Павлова - канд. техн. наук, доц. каф. инженерной экологии КНИТУ, ptp1@yandex.ru; Л. Ф. Галанцева - асп. той же кафедры, galancvalyly@mail.ru; С. В. Фридланд - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, fridland@kstu.ru.