Введение к работе
Актуальность проблемы. Жизнь человека неразрывно связана со средой обитания, откуда он получает все необходимое для своего существования: кислород, воду, основные виды пищи, энергию.
В водные объекты республики Татарстан ежегодно сбрасывается около 700 млн.м3 сточных вод, с которыми поступает свыше 600 тыс.тонн загрязняющих веществ, оказывающих токсическое действие на животный и растительный мир водоемов, а также на человека
[А. Н. Щеповских, 1997 год]. Основным источником загрязнения водоемов, приводящим к ухудшению качества воды и нарушению нормальных условий жизнедеятельности гидробионтов, являются сбросы промышленных сточных вод.
Проблема очистки промышленных стоков и подготовки воды для технических и хозяйственно-питьевых целей с каждым годом приобретает все большее значение, поэтому необходимо найти наиболее эффективный, простой, но вместе с тем экономичный метод очистки сточных вод.
Начиная с 20–х годов прошлого века сооружения биологической очистки являются самым мощным защитным экраном для природных водоемов.
Развитие в области промышленности и хозяйственной деятельности человека приводит к расширению спектра загрязнений в сточных водах, увеличению их токсичности, и, как следствие, к угнетению биоценоза активного ила, что снижает эффективность биологического метода очистки сточных вод. Поэтому исследователи многих стран стремятся усовершенствовать процесс биологической очистки. Исследования ведутся в следующих направлениях: создание новых инженерных сооружений, схем и интенсификация очистки за счет введения различных технологических приемов. В настоящее время классический метод биологической очистки в аэротенках не обеспечивает необходимого качества очищенной воды и не позволяет достичь стабильности работы очистных сооружений при залповых сбросах загрязняющих веществ [А.Н. Щеповских, 1997 год].
Поэтому в последние годы огромный интерес представляют исследования в области интенсификации биологической очистки.
Цель работы состояла в исследовании влияния мелафена на биоценоз активного ила с целью интенсификации биологической очистки сточных вод городских очистных сооружений Муниципального унитарного предприятия «Водоканал» (ГОС МУП «Водоканал»), промышленных сточных вод
ОАО «Казанский завод синтетического каучука» и ОАО «Казаньоргсинтез».
Задачи исследования:
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Исследование возможности применения мелафена для интенсификации биологической очистки сточных вод.
2. Исследование влияния препарата на состояние и показатели активного ила в процессе биологической очистки в аэротенке и на стадии регенерации.
3. Выделение и исследование микроорганизмов, входящих в состав активного ила, изучение влияния мелафена на рост полученных культур бактерий родов Bacillus, Micrococcus и Serratia.
4. Разработка технологических рекомендаций для проведения опытно-промышленных испытаний для интенсификации биологической очистки сточных вод с применением мелафена в концентрации 10-6 мг/дм3.
5. Оценка предотвращенного ущерба окружающей среде при применении мелафена для интенсификации биологической очистки сточных вод.
Научная новизна диссертационной работы подтверждается следующими положениями, выносимыми на защиту:
-
Использование мелафена позволяет создать искусственную экосистему для биологической очистки сточных вод, что обеспечивает минимизацию антропогенного воздействия на окружающую среду предприятий химического и нефтехимического профиля.
-
Впервые проведены исследования применения мелафена для интенсификации процесса биологической очистки сточных вод в диапазоне концентраций от 10–8 – 10–4 мг/дм3 [Пат.2445275 РФ]. Показано, что концентрация препарата 10–6 мг/дм3 оказывает воздействие на процесс биологической очистки, как следствие, улучшает седиментационные характеристики активного ила, способствует более полному окислению загрязняющих веществ и не зависит от состава сточных вод, значения ХПК которых варьируется от 150 до 1600 мгО2/дм3.
-
Впервые исследовано влияние мелафена на процесс биологической очистки при использовании его на стадии регенерации, что улучшает состояние активного ила в целом и позволяет сократить время
регенерации на 10 %. -
Выявлено, что применение препарата способствует устойчивому понижению илового индекса при поддержании высокой дозы ила в аэротенке.
Практическая значимость работы.
Предложен способ интенсификации биологической очистки сточных вод от различных загрязнений.
Применение препарата экологически безопасно, мелафен используется в чрезвычайно низкой концентрации (10 –6 мг/дм3).
Возможно сокращение времени биологической очистки сточных вод в связи с применением мелафена на стадии регенерации.
Проведены опытно-промышленные испытания разработанного способа на очистных сооружениях ОАО «Казаньоргсинтез». Разработаны технологические рекомендации для промышленного внедрения данного способа. Использование мелафена не требует изменения технологического исполнения процесса биологической очистки.
При внедрении данного метода предотвращенный ущерб окружающей среде, рассчитанный для очистных сооружений ОАО «Казаньоргсинтез», составит 60,2 тыс. руб./год.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на VI и VII Республиканских научных конференциях «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2004, 2007), III Московском международном конгрессе «Биотехнология – состояние и перспективы развития» (Москва, 2005), Международной конференции «Проблемы биодеструкции загрязнителей окружающей среды» (Саратов, 2005), Международной научно-практической конференции «Нефтепереработка-2008» (Уфа, 2008), X Международной конференции молодых ученых «Пищевая технология и биотехнология» (Казань. 2009), IV Межрегиональной научной конференции «Промышленная экология и безопасность» (Казань, 2009), V Кирпичниковских чтениях: XIII международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов (Казань, 2009), XI Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение в Республике Татарстан» (Казань, 2010), Международной конференции «Биология – наука XXI века» (Москва, 2012).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 научных работах, 3 из которых – статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных к изданию
ВАК Минобрнауки России.
Личный вклад соискателя. Соискателем выполнен основной объем исследований по возможности и эффективности использования мелафена для интенсификации биологической очистки сточных вод, проведен анализ полученных данных, сформулированы основные положения диссертации, составляющие её новизну и практическую значимость. На основе полученных данных автором совместно с ФГБУН «Институт органической и физической химии им.А.Е.Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук» разработан способ интенсификации биологической очистки сточных вод от различных загрязнений с применением недорого малотоксичного препарата, действующего в чрезвычайно низких концентрациях. На вышеуказанный способ в 2009 году оформлена заявка на патент № 2445275.
Структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 112 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографического списка, включающего 90 наименований, и 2 приложения. Работа проиллюстрирована 26 рисунками, 19 таблицами.
