Введение к работе
Актуальность темы. В создавшейся ситуации высокого антропогенного давления на окружающую природную среду встает ряд задач по интенсификации очистки отходящих от производств потоков. Одна из задач связана с очисткой сточных вод производств органического и нефтехимического синтеза. Существующие технологии на этих заводах работают с большим напряжением, а постоянно возрастающие объемы производств требуют интенсификации процессов. Одним из вариантов интенсификации процессов биологической очистки является стимулирование микроорганизмов – деструкторов загрязняющих веществ с использованием химических веществ, обладающих биологической активностью.
Известно (Романцов М.Г., 1999 г.), что некоторые органические соединения выполняют функцию, активизации микроорганизмов абиотической деятельности. Наиболее часто применяемым препаратом является янтарная кислота и ее производные. Вместе с тем дефицит подобных продуктов и избирательная активность к определенным биообъектам требуют изысканий новых эффективных соединений, выступающих в качестве биостимуляторов микробной активности. Таким образом, поиск соединений, способствующих эффективной биоочистке сточных вод является актуальной задачей.
Цель работы. Целью настоящей работы являлась оценка биологически активных солей фосфоновой и фосфиновой кислот для интенсификации деятельности микроорганизмов активного ила в процессах биообезвреживания сточных вод химических предприятий.
Научная новизна. Впервые для интенсификации функционирования биоценоза активного ила использован ряд новых синтезированных солей фосфоновой и фосфиновой кислот. Показано, что синтезированные соли селективно воздействуют на процесс очистки загрязняющих веществ с различной химической структурой: фенол, н-ПАВ, этиленгликоль, триэтиламин, изопропилбензол, анилин.
Исследовано влияние концентраций солей на биологическую активность биоценоза. Выявлена их оптимальная концентрация для очистки загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах производства органического синтеза. Определено повышение интенсивности очистки сточных вод биоценозом активного ила под действием N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислот, увеличение дегидрогеназной активности в среднем на 75 % и снижение ХПК очищенной воды на 66 %.
По результатам физико-химического исследования растворов N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты и их биохимического окисления показано, что изменение значений ХПК коррелирует с изменением значений размера наноассоциатов водных растворов N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты.
Практическая значимость работы заключается в том, что найдены и исследованы биологически активные вещества, позволяющие сократить на биологических очистных сооружениях длительность процесса биообезвреживания сточных вод, сэкономить энергию на барботаж и подачу воздуха, что обеспечивает экологическую безопасность окружающей среды.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: IX конференции научно-производственного экологического центра «Экоцентр» «Химия и инженерная экология» (г. Казань, 2009 г.), «II Молодежной научно-технической конференции «ИДЕЛЬ-2» (г. Казань, 2009 г.), Международной научно-технической и образовательной конференции «Образование и наука – производству» (г. Набережные Челны, 2010 г.), 2-ой межрегиональной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Камские чтения» (г. Набережные Челны, 2010 г.), VIII Международной конференции «Биоантиоксидант» (г. Москва, 2010 г.), 2-ом Международном конгрессе «Чистая вода. Казань» (г. Казань, 2011 г.).
Данная работа была представлена в финальной части II Молодежной научно-технической конференции «ИДЕЛЬ-2» по программе «УМНИК-09» (г. Казань, 2010 г.) и отмечена сертификатом Международной научно-технической конференции «Образование и наука – производству» (г. Набережные Челны, 2010 г.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 научных работах, 4 из которых в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получен 1 патент РФ.
Структура диссертационной работы.
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов и списка использованной литературы. Материал диссертационной работы изложен на 121 страницах, содержит 20 рисунков, 4 таблицы, библиографический список включает 117 наименования.
Во введении обоснована актуальность представляемой работы, сформулирована цель, изложены научная новизна, практическая значимость работы.
В первой главе работы представлен экологический мониторинг сточных вод производства ОАО «Казаньоргсинтез», поступающих на биологическую очистку.
Во второй главе приведен литературный обзор по применяемым биологически активным препаратам для интенсификации очистки бытовых и промышленных сточных вод, содержащих углеводороды, и о влиянии биологически активных веществ на структуру воды.
В третьей главе описаны методики проведения экспериментов.
Четвертая глава посвящена обсуждению результатов экспериментов на основе проведенных исследований по окислению модельных растворов воды и реальных сточных вод производств органического синтеза с использованием в качестве биостимуляторов солей бис(оксиметил)фосфиновой и оксиметилфосфоновой кислот.
Работа выполнена в период с 2008 по 2011 годы в лабораториях кафедры «Инженерная экология» ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», лаборатории спектрометрии Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова.
