ЭКОЛОГИЯ / 4.Промышленная экология и медицина труда.

к.т.н. Семенова О. І.,

к.т.н. Бублієнко Н. О.,

аспірант Шилофост Т. О.

Національний університет харчових технологій, Україна

Вирішення проблеми очищення нафтовмісних стічних вод

Вода є одним з найважливіших компонентів навколишнього природного середовища. Вона постійно взаємодіє із земельними, лісовими ресурсами, атмосферним повітрям та впливає на їх якість. Водні ресурси забезпечують існування людей, тваринного і рослинного світу. Залежно від впливу на них, води є обмеженими й уразливими природними об'єктами.

Водні ресурси виконують численні функції: економічну, екологічну, соціальну тощо [1]. Пріоритетне використання води – це забезпечення питних, культурно-оздоровчих, рекреаційних, спортивних, духовних та інших потреб населення. Важливим залишається використання води для потреб багатьох галузей економіки: сільськогосподарського зрошення, енергетики, судноплавства, рибного господарства та ін.

На кожному харчовому підприємстві в результаті миття обладнання, автомобільних цистерн, потрапляння технічних мастил утворюються нафтовмісні стічні води.

Нафтопродукти та близькі до них за властивостями мастила містяться у виробничих стічних водах переважної кількості підприємств промисловості, транспорту та сфери послуг, поверхневому стоці з територій цих підприємств, а також відпрацьованих технологічних розчинах різного призначення – мастильно-охолоджуючих рідинах, мийних і знежирювальних розчинах, і подібних емульсіях виробничого призначення.

Найбільше розповсюджені установки для очищення нафтовмісних стоків, які працюють за технологією біохімічного окиснення забруднень активним мулом. Проте, будучи запозиченою із практики очищення побутових, міських і промислових стічних вод, ця технологія застосовується без значних змін, необхідність яких викликана специфічністю складу забруднень і умов роботи апаратів.

Проведені дослідження були направлені на вивчення основної частини запропонованої технологічної схеми – блоку біохімічного окиснення. Дослідження деяких авторів [2, 3] дозволили оцінити фазову структуру забруднень і систематизувати послідовність і види процесів, які проходять при біохімічному розкладанні нафти в аеробних умовах під дією мікроорганізмів природних водойм. В цих умовах проходять процеси диспергування нафтопродуктів та дисперсії в товщі води, їх адсорбції на завислих речовинах, агломерації частинок внаслідок коалесценції і осідання. При цьому, всі фракції нафтопродуктів піддаються біохімічному окисненню, що протікає з тією чи іншою швидкістю.

Забруднюючі речовини нафтовмісних стічних вод відрізняються від забруднень побутових стоків і містять в основному більш важкоокиснювані речовини. Звісно, що такі стоки потребують певного підходу як до способів очищення, так і до складу очисних споруд для видалення вище вказаних забруднень, особливо це стосується використання найбільш дешевого й ефективного способу біохімічного очищення [4].

При дотриманні технології біохімічного очищення забезпечується практично повне видалення нафтопродуктів, що не досягається іншими відомими способами (механічним і фізико-хімічним). Очищена вода відповідає вимогам й по інших показниках, що досягаються тільки біохімічним способом (зниження концентрації умовно-патогенних мікроорганізмів, розкладання розчинених органічних речовин – білків, вуглеводів та насичення води киснем).

Уявлення про ступінь здатності забруднень нафтовмісних стічних вод біохімічно окиснюватися дає вивчення кінетики ходу біохімічного споживання кисню в розведених пробах стічної рідини (пробах на БСК).

Максимальна розрахункова швидкість біохімічного окиснення забруднень нафтовмісних стічних вод безпосередньо залежить від ступеня здатності цих забруднень біохімічно окиснюватись. За даними статистичної обробки аналізів нафтовмісних стічних вод концентрація забруднень за ХСК складає в середньому 300 мгО₂/дм³, за БСК – 130 мгО₂/дм³. За цими даними, відношення БСК/ХСК складає 0,43, що свідчить про можливість характеризувати забруднення нафтовмісних стічних вод як біохімічно окиснювальні, однак споживання нафтопродуктів мікроорганізмами відбувається менш інтенсивно, ніж хімічне окиснення.

Були досліджені проби з різним вмістом нафтопродуктів. Інкубування проб було виконано в різні значення часу (до 30 діб). Результати визначення БСК в цих пробах наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Дані експериментального дослідження зміни БСК в пробах нафтовмісних стічних вод

Час, доба	Величина БСК в мгО2/дм^3 при концентрації нафтопродуктів (НП), мг/дм^3
	15	45	60	70	80	100
1	4,0	9,75	11,15	18,7	25,4	31,7
5	10,0	50,25	47,60	53,2	53,4	68,5
10	61,5	62,70	64,00	68,7	70,4	78,5
20	63,5	63,20	70,00	72,5	70,4	79,5
30	64,5	64,20	70,00	72,5	70,4	79,5

Нормативні показники якості очищення нафтовмісних стічних вод наведені за концентрацією нафтопродуктів, тому необхідно знати, з яких основних груп речовин складаються забруднення нафтовмісних стічних вод, які пропонується очищати біохімічним способом.

З цією метою нами було проведено експериментальне вивчення складу забруднень нафтовмісних стічних вод за групами органічних речовин. Результати цього дослідження подані в табл. 2.

Таблиця 2

Результати хроматографічного розділення зразка нафтовмісної стічної води

Вихід фракцій вуглеводнів у % мас.
Парафіно-нафтенові	Ароматичні	Смолисті
57,86	28,53	4,09

Наведені результати мас-спектрального аналізу показали, що нафтопродукти в стічній воді відповідають гасовій або легкій масляній фракції нафти, тобто можуть бути окисненні специфічними мікроорганізмами, які належать до родів Rhodococcus, Pseudomonas, Mіcrococcus і Acinetobacter.

Дослідження проводились на двох лабораторних установках, перша являє собою аеротенк-змішувач, а друга – блок біохімічного окиснення. Установка блоку біохімічного окиснення складається з двох ступенів, перша з яких пінотенк з режимом газорідинної протитечії,в якій за короткий час відбуваються процеси біосорбції, а друга – окиснювач із зонами аерації, дегазації і завислих шарів, остання з яких забезпечує деяке утримання сорбованих нафтопродуктів. Результати проведених досліджень наведені в табл. 3.

Отримані результати свідчать про експериментальне підтвердження позитивного впливу пінотенка на процес видалення забруднень. Так, наприклад, ефективність зниження концентрації нафтопродуктів збільшилась з 88,5% до 98,5%. Фактором, який обумовив таке підвищення ефективності видалення нафтопродуктів, була тільки наявність пінотенка при всіх інших рівних умовах експериментів. Можна вважати, що на інтенсифікацію процесу головний вплив має біосорбція нафтопродуктів в пінних шарах, де протікання помітних процесів окиснення малоймовірно.

Таблиця 3

Порівняння основних показників процесу очищення нафтовмісних стічних вод в одноступеневому аеротенку-змішувачі і в блоці біохімічного окиснення

Інгредієнти забруднень і показники процесу очищення	Аеротенк-змішувач			Блок біохімічного окиснення
	Вхідна вода	Очищена вода	Ефективність очищення, %	Вхідна вода	Очищена вода	Ефективність очищення, %
Концентрація нафтопродуктів, мг/дм^3	79,67	1,23	88,50	86,0	1,16	98,5
Концентрація забруднень за БСК5, мгО2/дм^3	99,60	22,86	77,00	106,0	17,00	84,00
Концентрація забруднень за ХСК, мгО2/дм^3	268,90	112,86	58,00	200,0	20,00	90,00

Література:

1. Клямар О.В., Самойленко Л.С., Нагорная С.С., Гвоздяк П.И. Азотфиксирующие микроорганизмы – деструкторы нефтепродуктов. – Химия и технология воды, т. 24, № 3, 2002, с. 271 – 282.

2. Коренман Я. И., Жилинская К.И., Фокин В.Н. Хроматографическое определение нефтепродуктов в природных и минеральных водах. – Химия и технология воды, т. 27, № 2, 2005, с. 163 – 172.

3. Кулалаева Н.В. Повышение эффективности очистки водонефтяных эмульсий формированием организованной среды в межфазных пограничних слоях коалесцентов. – Химия и технология воды, т. 31, № 1, 2009, с. 18 – 29.

4. Таранова Л.А., Иващенко Г.В. Биологическая деструкция полициклических ароматических углеводородов. – Химия и технология воды, т. 23, № 2, 2001, с. 177 – 197.