Токсичность сточных вод производства тиокола

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 678.684.82:628.543

Т. З. Ха, Х. И. Хоанг, Р. Ш. Шамсутдинова, Е. С. Балымова, Ф. Ю. Ахмадуллина

ТОКСИЧНОСТЬ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА ТИОКОЛА

Ключевые слова: токсичность, сточные воды, производство тиокола.

Изучена токсичность сточных вод производства тиокола методом биотестирования с использованием в качестве тест-объекта равноресничной инфузории Paramecium caudatum. Установлено значительное снижение ХПК исследуемых стоков при их нейтрализации, выявлено различие в изменении pH исходных и нейтрализованных проб при их разведении и показан высокий уровень токсичности промышленных вод, соответствующий 3 классу опасности.

Keywords: toxicity, waste water, production thiocol.

The toxicity of thiocol production wastewater with biotesting method by using the test object infusoria Paramecium caudatum was studied. A significant reduction of COD of neutralization wastewater was established, the difference in the change in the original pH and neutralized of trial during their breeding was found and the high toxicity of effluent was shown. This wastewater allows assign to the 3rd class of danger.

Одна из приоритетных экологических проблем заключается в обеспечении чистоты природных водных объектов, что диктует необходимость глубокой очистки производственных сточных вод перед спуском их в водоемы - приемники.

В первую очередь это касается токсичных промстоков, к которым относятся сточные воды тиокольного производства. Последние

характеризуются высоким содержанием

органических примесей, агрессивностью и наличием серосодержащих поллютантов, включая меркаптаны, меркаптиды, сульфиды, тиосульфаты, сульфаты, политионаты, элементарную серу и др., что обусловливает их острую токсичность [1] и невозможность прямого использования

биологической очистки для их обезвреживания.

Наибольшую опасность представляет сероводород, обладающий нервнопаралитическим действием, способностью резко снижать содержание кислорода в водной среде^ вызывая гибель гидробионтов (ПДКрх-0,005 мг/дм , ПДКкб -0,05 мг/дм3) [2,3].

Поэтому при обосновании рационального способа очистки, а также оптимальных условий, обеспечивающих высокую вероятность

биообезвреживания этих сточных вод, необходимо оценить уровень их эколого - токсикологического воздействия, учитывая также возможность непостоянства их состава, что характерно для превалирующего большинства промстоков, что получило экспериментальное подтверждение (табл. 1).

Изучаемые стоки характеризовались высокими значениями ХПК, рН при 100% токсичности всех исследованных проб. Можно отметить значительные колебания величины показателя общей загрязненности промстоков.

В соответствии с нормативной документацией [6], учитывая многокомпонентный и непостоянный качественный состав стоков тиокольного производства, определение уровня их токсичности

методом биотестирования осуществляли экспериментальным путем по кратности разведения, при которой не выявлено воздействия на гидробионты в соответствии со следующими диапазонами кратности разведения (табл.2).

Таблица 1 - Характеристика сточных вод производства тиокола

Проба ХПК, мг/ дм3 [4] рН [5] Токсичность, %

1 32 136 12,10 100

2 67 568 12,75 100

3 26 775,88 12,33 100

4 40 788 12,67 100

5 41 817 12,46 100

В качестве тест-объекта использовали равноресничную инфузорию Paramecium caudatum [7].

Полученные результаты указывают на вариабельность уровня токсичности изучаемых стоков, что, очевидно, обусловлено непостоянством их состава. Следует отметить высокую кратность разведения (не менее 1:250-1:300), при которой сточная вода не оказывала острого токсического воздействия на тест-объект. Слабое токсичное воздействие для различных проб наблюдалось в диапазоне кратности разведения 1:50-1:200, что в целом, указывает на принадлежность изученных проб сточных вод к 3 классу опасности [6].

На высокие значения острой токсичности этих стоков также может оказывать влияние фактора pH, так как его величина выходит за пределы диапазона 7,0-8,5. Поэтому, согласно [8], дополнительно была изучена токсичность исследуемых проб после нейтрализации с последующим сопоставлением результатов с данными по исходным стокам (рис.1 в качестве примера, проба 2).

Полученные результаты однозначно

подтвердили проявление эффекта синергизма при воздействии непосредственно серосодержащих

Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №9 Таблица 2 - Оценка уровня токсичности стоков, %

Проба Кратность разбавления

1:10 1:20 1:30 1:40 1:50 1:75 1:100 1:200 1:250 1:300

100 100 100 100 50 22,22 10 8,33 0 0 0

100 100 100 100 100 100 100 85,71 25 10 0

100 100 100 100 88,89 62,5 22,22 14,29 0 0 0

100 100 100 100 100 100 90 70 37,5 0 0

100 100 100 100 84,72 71,18 55,56 44,58 15,63 2,5 0

Рис. 1 - Изменение токсичности стоков при нейт р ализ ации

компонентов стока и фактора рН на тест-объект, что указывает на необходимость нейтрализации промышленных стоков при их дальнейшей очистке.

При нейтрализации исходных сточных вод также отмечено значительное снижение ХПК обработанных проб - от 16 до 34 % (рис.2).

Рис. 2 - Изменение ХПК сточных вод при нейтрализации

Это связано, очевидно, с протеканием при подкислении среды следующей реакции [9]:

+ Н^О4 ^ №^04+ Н^ + (п-1^ ,

что подтверждается изменением окраски исходной пробы исследуемой воды (от красной до желтой) за счет выделения кристаллов элементарной серы с последующим ее удалением фильтрацией при определении ХПК нейтрализованного стока. Красная окраска сточных вод тиокольного производства обусловлена наличием персульфидов структуры (п>2), которые частично

разрушаются при подкислении, вследствие чего окраска нейтрализованного стока изменяется [10].

Что касается изменения рН исходных и нейтрализованных проб сточных вод при их разбавлении, выявлено постепенное уменьшение величины данного фактора в случае исходной пробы и экстремальный характер изменения рН для нейтрализованных проб (рис.3).

б

Рис. 3 - Изменение рН при разведении исходной и нейтрализованной проб промстока

Последнее объясняется протеканием в обработанных пробах реакции гидролиза сульфидов и гидросульфидов, которые преобладают в сточных водах при нейтральных рН с последующим подщелачиванием среды [10,11]:

HS + Н2О ^ н3о+ + S2-S2- + н2о ^ SH + он

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено значительное снижение ХПК исследуемых сточных вод при их нейтрализации, выявлено различие в изменении рН исходных и нейтрализованных проб при их разведении и показана высокая токсичность промстоков, позволяющая отнести их по предварительным результатам к 3 классу опасности.

Литература

1. Тихонова Н.А. Анализ методов очистки сточных вод от сульфидов / Н.А.Тихонова, Ю.Н. Мукминова, О.И. Ручкинова // Вестник ПНИПУ. - Пермь, 2011. № 4. С 138-151.

2. Приказ Росрыболовства от 18.01.2010 №20. Качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. - М.: Изд-во стандартов, 2010. - 90 с.

3. ГН 2.1.5.1315-03 с изменениями ГН 2.1.5.2280-07. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового

водопользования. - М.: Изд-во стандартов, 2003-2007. -74 с.

4. ПНД Ф 14.1:2.100-97. Методика выполнения измерений химического потребления кислород в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом. -М.: Изд-во стандартов, 1997. - 10 с.

5. ГОСТ 22567.5-93. Методы определения концентрации водородных ионов. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 7 с.

6. Приказ от 15.06.2001 г. № 511. Об утверждении Критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 8 с.

7. Карпухина О. В. Особенности кинетики роста культуры Paramecium caudatum в модели окислительного стресса. / О. В. Карпухина, К. З. Гумаргалиева, А. Н. Иноземцев, Г. Е. Заиков, Х. С. Абзальдинов // Вестник технол. ун-та. -2015. Т 18. № 10. С 9-11.

8. ФР.1.39.2007.03221. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний. - М.: Изд-во стандартов, 2007. - 45 с.

9. Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — С 28-29.

10. Ахметов Н.С. Неорганическая химия / Н.С. Ахметов / Учеб. пособие для студентов химико-техно. специальностей. 3 изд. - Казань, 1967. С 326.

11. Максимов В.Ф. Очистка и рекуперация промышленных выбросов / В.Ф. Максимов, И.В. Вольф, Л.Н. Григорьев и др./ 2-е изд., перераб. - М.: Лесная промышленность, 1981. С 337.

© Т. З. Ха, магистрант кафедры промышленной биотехнологии, КНИТУ, coldwind.91@mail.ru; Х. И. Хоанг, аспирант кафедры промышленной биотехнологии, КНИТУ, nhochieny@gmail.com; Р. Ш. Шамсутдинова, студент той же кафедры; Е. С. Балымова, к.т.н., доцент той же кафедры, ilc2013@inbox.ru; Ф. Ю. Ахмадуллина, ст. преподаватель той же кафедры.

© T. D. Ha, Master-Student of department of Industrial Biotechnology, KNRTU, coldwind.91@mail.ru; H. Y. Hoang, Graduate Student of department of Industrial Biotechnology, KNRTU, nhochieny@gmail.com; P. Sh. Shamsutdinova, Bachelor-Student of department of Industrial Biotechnology, KNRTU, shamsutdinova.rufya@yandex.ru; E. S. Balymova, Ph.D., Docent of department of Industrial Biotechnology, KNRTU, ilc2013@inbox.ru; F. Yu. Ahmadiillina. Senior lecturer of department of Industrial Biotechnology.