В настоящее время с развитием промышленного производства-увеличивается техногенная нагрузкана водные ресурсы.
Предприятия химическойпромышленности, нефтедобычи и нефтепереработки, относящиеся к числу экологически опасных объектов, вносят существенный вклад в загрязнение природных вод. Сточные: воды, указанных предприятий имеют. сложный органический состав, в том числе и трудноокисляемыеорганические соединенияот которых5 трудноочистить., сточныеводы, вследствие чего они сбрасываются в поверхностные воды. В связи с этим в-поверхностных, источниках, которые используют, в частностидляводоснабжения-. увеличивается, количество органических веществ антропогенного происхождения, которые оказывают негативное воздействие-на водную экосистему .
Проблема очистки производственных сточных вод. от углеводородов является, одной из наиболее значимых и одновременно трудно решаемых задач. Несмотря на имеющиеся отечественные и зарубежные разработки, данную проблему нельзя считатьрешеннойСитуация объясняется, во-первых, многообразием сточных вод по химическому составу, что требует проведения индивидуальных исследований5 для каждогоконкретного случая:. Во-вторых, технология! полной очистки воды: как правило, диктует соблюдение', особых условий, которые бывают, трудновыполнимы, на практике. В-третьих, многие эффективные способы глубокой очистки сопряжены с большими экономическими и ресурсными затратами. Для их реализации требуются дорогостоящие, реагенты, которые в последствии необходимо регенерировать или утилизировать. Для многих предприятий-это трудно решаемая задачаПоэтому поиск, новых эффективных способов очистки промышленных сточных вод от углеводородов и усовершенствование существующих являются актуальными.
Среди применяемых в ^ настоящее время систем и принципов очистки сточных вод едва ли не самое значимое место занимают биологические методы, как наиболее перспективные и экологически оправданные. Биологический метод основан на использовании специфических биологических сообществ, носящих общее название активного ила.
Однако традиционные биологические очистные сооружения работают с перегрузкой и часто не выдерживают современных требований к качеству очищенной воды, а также к стабильности и устойчивости работы [1].
Известно, что многие природные и синтетические биологически активные вещества (БАВ) проявляют биоэффекты в области низких (1-Ю" 10 — 1-Ю" 4 моль/л) и сверхнизких (1-Ю'20 — МО'11 моль/л) концентрации, интенсифицируя процесс очистки [1, 2]. Существующие в настоящее время гипотезы механизма действияводных растворов биологически активных веществ в области низких концентраций не могут объяснить природы этого достаточно распространенного явления [1,2]. Для объяснения накопившихся фактов высокой физиологической активности водных, растворов БАВ необходимо раскрыть, физико-химические закономерности, присущие разбавленным водным растворам, выяснить влияние низких и сверхнизких концентраций растворенных веществ на процессы структурообразования в водных системах, установить взаимосвязь структурообразования, свойств водных растворов и их биоэффектов. Учитывая уникальную роль воды в биологических процессах, установление таких закономерностей может открыть пути для решения многих фундаментальных проблем, в той или иной степени связанных с живыми системами, таких, например, как нормализация состояния окружающей природной среды. Использование веществ в области низких и сверхнизких концентраций в процессе интенсификации очистки сточных вод производственных стоков решает такие проблемы как:
• экономия энергии на барботаж и подачу воздуха;
• отсутствие отходов после использования этих веществ в сверхнизкой концентрации;
• исключение действия самого вещества на очищенную сточнуюводу.
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 нефтехимическогосинтеза. 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, 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 результатамфизико-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 1Ч, М-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-технической1 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, 3-х глав, выводов и списка использованной литературы. Материал диссертационной работы изложен на 121 страницах, содержит 20 рисунков, 4 таблицы, библиографический список включает 117 наименования.
