Введение к работе
Актуальность темы. В создавшейся ситуации высокого антропогенного давления на окружающую природную среду встает ряд задач по интенсификации очистки сточных вод. Одна из задач связана с очисткой от соединений фосфора, обусловленная все более возрастающей степенью эвтрофи-кации поверхностных водоемов, что в значительной мере определяет экологическую ситуацию, как в России, так и за рубежом. Попадая в водоемы, фосфат насыщает, а порой перенасыщает их экологические системы. В результате возникают многообразные отрицательные последствия, разрушающие природные экосистемы.
Существующие технологии на ряде биологических очистных сооружений работают с большим напряжением, а постоянно возрастающие масштабы промышленности, сельского хозяйства и активной деятельности человека требуют интенсификации процессов очистки. Одним из вариантов снижения фосфатов в сточных водах является использование карбонатных пород, характеризующихся высоким содержанием оксидов кальция и магния, которые при переходе в раствор могут осаждать фосфат-иопы в виде мало-растворимых соединений, а также являться активными центрами их адсорбции. Другой вариант - интенсификация процессов биологической очистки, заключающаяся в стимулировании микроорганизмов - деструкторов загрязняющих веществ с использованием химических веществ, обладающих биологической активностью.
Известно, что некоторые органические соединения выполняют функцию активизации биотической деятельности микроорганизмов. 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.
Целью работы является разработка способа очистки фосфатсодержа-щих сточных вод до значений нормативов допустимых сбросов путем интенсификации функционирования биоценоза активного ила и адсорбции Шлаком и местными карбонатными породами. Для достижения этой цели были поставлены следующие основные задачи:
-
Выявить физико-химические закономерности и определить условия проведения процесса очистки фосфатсодержащих сточных вод отходами литейного производства и карбонатными породами.
-
Оценки, возможность стимулирования микроорганизмов активного ила фосфорорганическими соединениями в низких и сверхнизких концентрациях.
Научная новизна. Впервые исследован ряд солей фосфиновых и фос-фоновых кислої, показавших влияние на ход процесса биологической очист-
ки, и выявлена их оптимальная концентрация для снижения содержания фосфатов в сточных водах.
Предложен способ изъятия фосфора стимулирующим влиянием на активный ил с последующей доочисткой шлаком и карбонатными породами.
Доказана возможность доочистки фосфатсодержащнх сточных вод модифицированным шлаком литейного производства ООО «Чистопольский судостроительный-судоремонтный завод» и карбонатными породами (мергелем) из карьера «Утяковский» Чистопольского муниципального' района РТ. Определено оптимальное соотношение компонентов в смеси (шлак-мергель) и стадия их применения в технологическом процессе. Предложен способ кислотной модификации шлака,повышающий его реагентно-сорбциоаные свойства.
Выявлены недостатки использования методики измерений массовой концентрации фосфат-ионов в пробах природных и очищенных сточных вод фотометрическим методом восстановлением аскорбиновой кислотой в связи с наличием в сточных водах соединений фосфора, не гидролизующихся до фосфатов.
Практическая значимость работы заключается в том, что найдены и исследованы химически синтезированные органические соединения, позволяющие повысить эффективность биологических очистных сооружений и сократить длительность процесса биообезвреживания. Представлена схема очистки сточных вод, позволяющая снизить содержание фосфатов на примере работы очистных сооружений города Чистополя.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: Международной научно-практической конференции «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», Москва, МГУП, 14 -- 16 апреля 2009 г.; 4-ой Международной научно-практической конференции «Наука и практика: проблемы, идеи, инновации», Чистополь, Республика Татарстан: ИНЭКА, 24 апреля 2009 г.; 4-й Международной научно-практической конференции «Наука и практика: проблемы, идеи, инновации», Чистополь, Республика Татарстан: ИНЭКА, 25 -26 ноября 2009 г.; Республиканской практической конференции «Повышение предпринимательской активности молодежи РТ» в рамках Республиканской программы «Шаг вперед», Казань, Республика Татарстан, Торгово-промышленная палата РТ, 20 сентября 2010 г.
Данная работа награждена премией главы Чистопольского муниципального района РТ за успехи в научной деятельности (г. Чистополь, 2010 г.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в печати в 7 статьях, в том числе 3 публикации в изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК, и в 3 тезисах докладов.
Личный вклад автора состоит в постановке цели и задачи исследований, выборе объектов и методов исследований, непосредственном участии в проведении основных экспериментов, систематизации и интерпретации полученных результатов, формулировании научных положений и выводов.
Автор выражает благодарность аспиранту кафедры «Инженерная экология» ФГБОУ ВПО «КНИТУ» Рощиной О. В. за предоставленные соли фосфиновых и фосфоновых кислот.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 165 страницах, состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и библиографического списка, включающего 140 наименований, приложений. Работа проиллюстрирована 22 рисунками и 31 таблицами.
