CC BY
87
Г. Г. Ягафарова, С. В. Леонтьева, Ф. Г. Вержбицкая, А. Х. Сафаров
УСТАНОВКА АНАЭРОБНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
ПРОИЗВОДСТВА ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ
Ключевые слова: активный ил, очистка сточных вод, анаэробная очистка, биодеструкция, производство терефталевой
кислоты
Рассмотрены основные методы очистки сточных вод производства терефталевой кислоты, выявлено перспективное направление повышение качества очистки путем модернизации стадии анаэробной очистки. Доказана эффективность использования штамма Bacillussubtilis BKM B-1742 Д и активного ила очистных сооружений нефтехимического производства для очистки сточных вод производства терефталевой кислоты. Очистку рекомендуется проводить в биореакторе с псевдоожиженным слоем носителя.
Keywords: activesilt, sewagetreatment, anarobnycleaning, biodestruction, production of terephthalicacid.
The main methods of sewage treatment of production of terephthalic acid are considered, the perspective direction improvement of quality of cleaning by modernization of a stage of anaerobic cleaning is revealed. Efficiency of use of a strain of Bacillus subtilis BKM B-1742 D and active silt of treatment facilities ofpetrochemical production for sewage treatment of production of terephthalic acid is proved. Cleaning is recommended to be carried out in the bioreactor with the pseudo-liquefied carrier.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
УДК 628.35
Терефталевая кислота (ТФК) является важнейшим мономером в производстве полиэфиров, полиоксадиазолов, алкидных смол,
пластификаторов и других полимерных материалов. Большое количество продуктов, используемых и получаемых в процессах промышленного синтеза ТФК, обусловливает образование сточных вод, загрязненных всевозможными соединениями, в том числе кислородсодержащими органическими, такими как бензойная кислота, уксусный альдегид и др. Расширение производства ТФК тесно связано с проблемой очистки сточных вод.
Сооружения очистки сточных вод терефталевого производства включают, как правило, три стадии: механическую, физико-химическую и биологическую. Узел физико-химической очистки предназначен для удаления взвеси специфических загрязняющих веществ, поступающих со сточной водой производства ТФК. Процесс включает этапы обработки воды коагулянтом и флокулянтом, с последующим отстаиванием.
Узел биологической очистки включает предварительные анаэробные реакторы, аэротенки и отстойники-осветлители. В анаэробных реакторах концентрированные сточные воды производства ТФК проходят частичную предварительную очистку до поступления их на первую ступень аэротенков. Анаэробные реакторы представляют собой стальные вертикальные аппараты с сетчатой полиэтиленовой загрузкой. Аэротенки первой и второй ступени работают по принципу смесителей-вытеснителей и оборудованы механическими аэраторами. В состав стадии доочистки промышленных сточных вод проектом включены процессы осветлительного фильтрования через зернистый слой, озонирования и биосорбции. Два последних процесса несут основную нагрузку по удалению из воды
остаточных загрязнений. Технологическая схема сооружений нейтрализации и очистки промышленных сточных вод приведена на рисунке 1 [1].
В основе процесса анаэробной деструкции в биореакторах лежит способность сообществ микроорганизмов в ходе своей жизнедеятельности использовать специфические органические загрязняющие вещества, содержащиеся в промышленных сточных водах, в качестве единственного источника углерода и энергии.
Целью данной работы явилось исследование анаэробной биоочистки сточных вод производства ТФК.
С этой целью в качестве биодеструктора компонентов сточной воды терефталевого производства был исследован штамм факультативного анаэроба ВасШшзиЫШз ВКМВ-1742 Д [2]. Штамм непатогенный. Культура БасШш8иЫШ8 ВКМВ-1742 Д не требовательна к питательным средам и может культивироваться как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Штамм обладает деструктивной активностью по отношению к фенолу, 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоте, акриловой кислоте и ее производным [3].
Эксперименты по биодеструкции компонентов сточных вод терефталевого производства проводили в колбах на 250 мл без доступа кислорода. В качестве биодеструктора в первой серии опытов добавляли суспензию микроорганизмов штамма ВасШшзиЫШзВ КМВ-1742 Д, во второй серии - избыточный активный ил с очистных сооружений нефтехимического производства, в третьей - консорциум микроорганизмов активного ила и штамма Вас/7/и55ий//7/5ВКМВ-1742 Д. Объем инокулята составлял 3% об. Культивирование проводили в
термостате при 30 С в течение четырех суток. О степени очистки сточных вод судили по снижению
ХПК, а также косвенно по приросту биомассы микроорганизмов и изменению рН среды.
1 - резервуар-усреднитель; 2, 5, 9, 15, 19, 26, 30, 33, 35, 37, 42, 43, 55 - насос; 3 - пластинчатый теплообменник (один резервный); 4 - резервуары-усреднители; 6 - резервуары-коагуляторы; 7, 13, 17 - отстойник-осветлитель; 8 - резервуары для сбора сточных вод; 10 - анаэробные биореакторы; 11 - резервуары; 12 - секция А аэротенков I ступени; 14 - резервуар для сбора сточных вод; 16 - распределительный водослив в аэротенки II ступени; 18, 24 - резервуар; 20, 23 - фильтры; 21 -реакторы озонирования; 22 - биореакторы с активированным углем; 25,39 - воздуходувки; 27 - емкость для сбора осадка; 29 - фугат из фильтр-пресса; 31 - илосмесительные резервуары; 32 - отстойник-сгустителей избыточного активного ила; 34 -илонакопитель; 36 - емкость для сбора сгущенного ила; 38 - центрифуга; 40 - генератор озона; 41 - ликвидатора озона; 44, 46, 50, 52, 54, 56, 58 - емкость; 45, 47, 51, 53, 57, 59 - дозирующие насосы; 48 - растворно-расходная емкость; 49 -насос-дозатор
Рис. 1 - Принципиальная схема очистки промышленных сточных вод ОАО «ПОЛИЭФ»
Результаты биоочистки представлены на рисунке 2.
Н
5 3
Т 4
з ¡2
I |
* I
о Б
100-, 80 60 40 20 0
24 48 72 96
Время очистки, час.
□ Активный ил □ В.БиЫШз □ Активный ил +В.8иЫШБ
Рис. 2 - Степень очистки сточных вод терефталевого производства с применением штамма ВасШж8иЫШ8 ВКМВ-1742 Д
Установлено, что уже на третьи сутки наблюдается снижение показателя ХПК во всех средах. Максимальное снижение, с 2500 мгО2/л до 500мЮ2/л наблюдалась в колбе, содержащей активный ил иштамм ВасШш^ЪИ^ ВКМВ-1742 Д. В среде с монокультурой штамма ВасШшыЪИ^ ВКМВ-1742 Д наблюдалось снижение до 550мЮ2/л. При использовании только активного ила ХПК изменялось незначительно. При этом степень очистки сточной воды в сери опытов с консорциумом микроорганизмов активного ила и штамма ВасШшыЪИ^ ВКМ В-1742 Дсоставила более 80% по отношению к контролю, при использовании монокультуры штамма
ВасШш!иЪ(1Ш ВКМ В-1742 Д - 78%. На протяжении всего эксперимента наблюдался прирост биомассымикроорганизмов и незначительное подщелачивание среды во всех средах.
Таким образом, для широкого практического применения рекомендуется использовать для очистки сточной воды
производства ТФК штамм Bacillussubtilis ВКМВ-1742 Д и активный ил нефтехимического производства. Очистку рекомендуется проводить в биореакторе с псевдоожиженным слоем носителя. На рисунке 3 схематически изображен пример выполнения реактора с восходящим потоком согласно изобретению [4].
1 - реактор; 2 - бак; 3 - распределитель; 4 -с борное устройство; 5 - отверстие; 6 - газоотделитель; 7 - вода; 8 - биомасса; 9 - биогаз; 10,20 - флотационные разделители; 11, 21 - колпаки для газа; 12, 22 - сифон; 13, 23 - выпускное отверстие; 14,24 - экран; 31-34 -трубопроводы; 40 - зона подачи стоков; 41 -зонаферментации; 42, 44 - зона дрейфа; 43, 45 - зона разделения; 50 - регулирующий клапан
Рис. 3 - Реактор с псевдоожиженным слоем носителя
Реактор обеспечивает биологическую очистку сточных вод с повышенной эффективностью, заключающейся в увеличении степени преобразования имеющихся в сточных водах органических загрязнений.
Однако высокая степень очистки устойчиво достигается лишь в том случае, если в реакторе удается удерживать достаточно большое количество биомассы или добиться прироста биомассы.
Особенность поведения анаэробного активного ила в условиях псевдоожижения заключается в постепенном образовании гранул -уплотненных комочков, состоящих из микроорганизмов. Гранулы начинают
формироваться через несколько недель с момента начала работы реактора. Размеры гранул от 0,5 до 5,0 мм, их плотность вдвое выше, чем у воды, а иловый индекс составляет 20 - 50 см3/г. Таким образом, гранулы обладают хорошими седиментационными характеристиками и легко отделяются от воды. На поверхности гранул интенсивно происходит биохимическая деструкция органики.
Таким образом, использование анаэробного биореактора с псевдоожиженнымслоем носителя с введением в состав активного ила штамма ВасШшч'иЬ^Н^' ВКМ В-1742 Дпозволит значительно повысить качество очистки сточных вод производства ТФК.
Литература
1. Г.Г. Ягафарова, Л.Р. Акчурина, Ю.А. Федорова, У.Р. Урманцев, Экология и промышленность России, 12, 46-49 (2013).
2. Авт.свид. СССР 1742226 (1992).
3. Пат. РФ 2004111201 (2005).
4. Пат. РФ 2522105 (2014).
© Г. Г. Ягафарова - д.т.н., профессор, зав. каф. «Прикладная экология», «Уфимский государственный нефтяной технический университет», [email protected]; С. В. Леонтьева - к.т.н., доцент той же кафедры; Ф. Г. Вержбицкая - студент той же кафедры; А. Х. Сафаров - к.т.н., доцент той же кафедры.
© G. G. Yagafarova - doctor of engineering sciences, professor, Manager by a department "Applied ecology", «Ufa State Petroleum Technological University», [email protected]; S. V. Leontyeva - candidate of engineering sciences, associate professor of department is "Applied ecology" of «Ufa State Petroleum Technological University»,; F. G. Verzchbickaya - Student of group ОСз-10-01 of «Ufa State Petroleum Technological University»,; A. Kh. Safarov - candidate of engineering sciences, associate professor of department is "Applied ecology" of «Ufa State Petroleum Technological University», [email protected].
