Системы очистки сточных вод и их возврат в производство - Водообращение в производстве нитратов целлюлозы
Анализ литературы показывает, что к настоящему времени разработаны методы биологического обезвреживания различных органических нитратсоединений. В литературе, например, описаны метод возможного использования микроорганизмов для частичной денитрации поверхности нитрат целлюлозы с целью улучшения контроля скорости горения реактивного топлива, в состав которого входит нитрат целлюлоза. Найдено, что штамм бактерий Aspergillug fumigatus способны расти на пироксилине в питательной среде, содержащей углерод и лишенной азота, но при этом данные микроорганизмы потребляют лишь азот нитрата целлюлозы, не затрагивая углеродных связей [1].
Авторами [8, 9] было предложено использовать сульфатредуцирующие бактерии штамм P. Desulfovibrio, которые в качестве первичного звена в микробном консорциуме могут инициировать процесс разложения нитроэфиров целлюлозы в условиях заводских стоков, снижая степень нитрованности полимера и делая его доступным для других членов сообщества.
Так же были выделены бактерии штамм Ps. denitrifiCans, способные разрушать тринитротолуол, входящий в состав порохов, при сравнительно высоких концентрациях (порядка 200 мг/л) [10]. Например, штамм Pseudomonas fluorescens ВКЛМ В3468 (С9) селекционирован из такого типа, выделенного из очистных сооружений предприятий органического синтеза, и способен при 20 25°С в концентрации порядка 80% от количества общей микрофлоры осуществлять на 97% деструкцию нитростирола и до 95% нитратов. Дрожжи, выделенные из нефтезагрязненных торфяников и отходов нефтехимии, нефтешламов, относятся к числу доминирующих микроорганизмов в этих антропогенных местообитаниях. Их способность выживать и доминировать в таких экстремальных условиях, в сочетании с эффективным механизмом деградации тринитротолуола делает данные микроорганизмы перспективными с точки зрения утилизации промышленных отходов, загрязненных взрывчатыми веществами [1].
Согласно данным авторов [8-10], большинство аэробных бактерий осуществляют восстановление нитропроизводных до моноаминопроизводных. Микробиологическое восстановление ONO2-групп нитрат целлюлозы может являться ключевой реакцией, снижающей токсичность этого вещества и открывающей возможность его дальнейших глубоких превращений. Но так как бактерии и грибы полностью нитраты целлюлозы не разлагают, или разлагают в небольших количествах [1], был предложен метод предварительной химической модификации нитратов целлюлозы гидролизом гидроксидом калия, до более легко усвояемых для микроорганизмов веществ, с последующим биологическим окислением активным илом в не токсичные соединения.
Утилизируют донные отложения прудов отстойников в два этапа:
- 1)гидролиз нитрат целлюлозы до простых веществ, доступных для микроорганизмов веществ; 2)последующее биологическое окисление активным илом.
В процессе исследования биодеградации НЦ были использованы микроорганизмы консорциума КТ, использованного в качестве посевного материала для систем биологической очистки, а также аборигенные микроорганизмы, выделенные из водной вытяжки донных отложений шламонакопителя.
В состав консорциума КТ входят, в частности, Bifidobacterium animalis, Lactobacillus casei, Streptococcus lactis, Rhodopseudomonas palustris, Rhodobacter sphaeroides, Saccharomyces сerevisiae, Candida utilis, Streptomyces albus, Streptomyces griseus, Aspergillus oryzae, Mucor hiemalis [58-10]. Исследование аборигенных сообществ микроорганизмов пруда-накопителя показало, что в их состав могут входить: Staphylococcus aureus, Janthinobacterium lividum, Microbacterium phyllosphaerae, Aeromonas eucrenophila, Bacillus subtilis, Arthrobacter sulfonivorans, Enterobacter asburiae, Bacillus vietnamensis, Bacillus megaterium, Bacillus cereus, Pseudomonas frederiksbergensis.
Для оценки содержания НЦ в образцах шлама в процессе их биологической обработки использовались следующие физикохимические методы анализа:
- - растворимость НЦ в ацетоне, - инфракрасная (ИК) спектроскопия, - молекулярномассовое распределение, - чувствительность к механическим воздействиям.
По результатам проведения теста на растворимость в ацетоне не отмечено значительного снижения содержания НЦ в составе шлама в процессе их биологической обработки.
На рис. 2 представлены результаты анализа ИК-спектроскопии исследованных образцов.
Рисунок 2 - Средняя молекулярная масса полимера НЦ
Показано, что в результате биообработки наблюдается увеличение средней молекулярной массы полимера, что может быть связано с потреблением низкомолекулярной и низконитрованной фракции нитратов целлюлозы, наиболее доступных для биодеградации. По этой же причине возрастает степень нитрованности молекул полимера. При этом аборигенное сообщество микроорганизмов шламонакопителя вызывает наиболее интенсивное разрушение низкомолекулярных фракций полимера. Однако высокомолекулярные фракции остаются недоступными для биологической деградации.
Кроме того, в результате биодеградации образцов отмечено увеличение упорядоченности
Рисунок 3 - Распределение молекулярных масс в образцах НЦ: а - исходный образец, б - образец, подвергнутый биодеградации аборигенным сообществом микроорганизмов шламонакопителя
Распределение молекулярных масс в образцах подтверждает выводы об утилизации низкомолекулярной фракции шламов. Отмечено снижение числа молекул, обладающих высокой молекулярной массой (показаны стрелками), а также наблюдается сужение пика, что свидетельствует о деструкции низкомолекулярной фракции.
Анализ чувствительности к механическим воздействиям (удар, трение) не показал структурных изменений в образцах после их обработки.
При этом экспериментально показано, что увеличение продолжительности биообработки до 75 суток не приводит к повышению эффективности процесса биодеградации.
С учетом полученных данных, а также по результатам обзора литературы был сделан вывод о необходимости предварительной обработки НЦ раствором щелочи для повышения эффективности последующей утилизации НЦ.
Для экспериментальных исследований щелочного гидролиза нитратов целлюлозы использовали пластиковую емкость объемом 19 дм, куда помещали образец шламов массой 2 кг. Содержание влаги в образце составляло 66,2 %. Массовое содержание нитратов целлюлозы в составе образце составляло 96 %. В эту же емкость внесли 4 дм раствора NaOH концентрацией 3 % таким образом, чтобы образец шламов был полностью погружен в раствор щелочи. Предварительно экспериментальным путем было установлено, что при указанном соотношении гидролизующего раствора к шламу минимальная концентрация раствора щелочи, при которой протекает гидролиз, составляет 3 %. При этом значение рН раствора соответствовало 11,9.
На 16 и 19 сутки процентное содержание нитратов целлюлозы осталось неизменным и составило 95 % по массе, содержание оксидов азота 188,2 мг/л и 185,0 мг/л соответственно. При этом было отмечено снижение значений рН до 9,5.
С целью повышения рН среды и ускорения процесса гидролиза произвели замену надосадочной жидкости на вновь приготовленный раствор NaOH концентрацией 3%.
В последующие 4 суток эксперимента визуально отмечено уменьшение размеров частиц НЦ настолько, что внешний вид осадка напоминал песочную массу, рис. 4.
Рисунок 4 - Внешний вид образца до (а) и после (б) щелочной обработки
При этом значение рН среды составляло 11,8. В образце осадка после эксперимента обнаружены следовые значения содержания НЦ, что свидетельствует о полном протекании щелочного гидролиза шламов.
По результатам проведенных экспериментальных исследований показано, что для эффективного протекания гидролиза НЦ необходимо поддержание рН на уровне 11-12 ед. При этом длительность процесса составляет 20-25 суток. В зависимости от исходного содержания НЦ в составе шлама.
Таким образом, экспериментально показано, что отдельная утилизация осадков сточных вод исследованными микробными ассоциациями характеризуется крайне низкой эффективностью.
Одним из путей интенсификации процесса является проведение предварительного щелочного гидролиза осадков. В результате исследований была выбрана концентрация щелочи, достаточная для инициации гидролиза НЦ, составившая 3 %.
Подобраны основные технологические режимы протекания предварительной обработки осадков сточных вод для последующей утилизации продуктов гидролиза.
Похожие статьи
-
В производстве нитратов целлюлозы образуется значительное количество отработанных кислотных смесей, утилизация которых представляет важную...
-
Введение - Водообращение в производстве нитратов целлюлозы
Азотнокислые эфиры целлюлозы - нитраты целлюлозы (НЦ) являются одними из наиболее широко применяемых эфиров целлюлозы, промышленное производство которых...
-
Диспергированием называют тонкое измельчение твердых мате-риалов или жидкостей и распределение их частиц в жидкой или газообразной среде, в результате...
-
Запасы этих растворов, несоответствующих показателям качества, исчисляются сотнями тысяч тонн и дальнейшее их хранение становится очень опасным для...
-
Конденсационные методы получения коллоидных систем - Методы очистки и получения коллоидных растворов
Из классификации дисперсных систем по размеру частиц следует, что коллоидные растворы (золи) занимают промежуточное положе-ние между молекулярными и...
-
Наиболее ранним способом формализации экономико-математических и ТС является представление физических явлений с помощью систем дифференциальных...
-
Основные понятия теории экономико-математического моделирования Кибернетический подход к исследованию экономико-математических систем Обычно...
-
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ - Неограническая химия
Задание 5.1. В определенном объеме раствора V л содержится m г вещества. Плотность раствора с (табл. V.1). Рассчитайте: 5.1.1. Процентную концентрацию...
-
Очистка атмосферы от ртути - Ртуть: свойства и токсичность
Существует много процессов выделения, содержащих ртуть газов, не только на предприятиях, производящих ртуть, но также таких процессах, как получение...
-
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОФИЛЬНЫХ ОСНОВ В НЕКОТОРЫХ СЛОЖНЫХ МАЗЯХ С НОВОКАИНОМ В работе проводилось изучение мазей по прописям. В качестве...
-
Этот способ концентрирования обеспечивает получение чистой концентрированной азотной кислоты без вредных выбросов в атмосферу. Однако у него есть ряд...
-
Производство и применение жиров - Общая характеристика жиров
Производство жиров всем мире исчисляется десятками миллионов тонн в год. Животных жиров в настоящее время производится более 20 млн. т в год, из которых...
-
Все аминокислоты, из которых состоят белки, являются" L-а-амино - (или имино-) кислотами. Они находят применение как пищевые добавки, приправы, усилители...
-
Однородные (гомогенные) смеси - это смеси, в которых компоненты смешаны на молекулярном уровне (однофазный материал); их невозможно обнаружить при...
-
Полировка - Производство стекла
Огневая полировка (оплавление поверхности изделий) обычно производится вручную. К холодной обработке стекла относятся его резка, (сверление, шлифовка и...
-
К числу бактерий, способных вырабатывать салициловую кислоту (рис. 4.4) при росте в средах с нафталином, принадлежат многие виды Pseudomonas,...
-
Производство лимонной кислоты методом ферментации - Бродильное производство органических кислот
Производство лимонной кислоты методом ферментации при участии грибов также принадлежит к числу давних биотехнологических процессов; оно было налажено в...
-
В конце XIX в. началось промышленное производство молочной кислоты при участии молочнокислых бактерий Lactobacillus delbrueckii, L. leichmannii и L....
-
Получение тиосульфата натрия при мышьяково-содовой очистке газов - Тиосульфат натрия
В процессе очистки от сероводорода коксового и других промышленный газов мышьяково-содовым методом, помимо основной реакции: Протекают побочные реакции,...
-
Экологическое обоснование производства - Пиролиз углеводородного сырья
Главной проблемой нефтехимических процессов является уменьшение газовых выбросов в атмосферу и сброса загрязненных сточных вод в водоемах. В процессе...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Понятие и виды логистической системы
Информационные системы обеспечивают подготовку, ввод, хранение, обработку, контроль и передачу данных. Они представляют собой соответствующие...
-
Система "Диспетчер" апробирована на реальных исходных данных двух регионов Нефтяной Компании "Юкос" (Липецкая и Воронежская области) и показала свою...
-
Введение., Способы получения перхлоратов - Производство перхлоратов в промышленности
Получение перхлората калия или перхлоратов вообще имеет большое значение для промышленности. Ведь перхлораты широко используются как в проведении...
-
Заключение - Производство ацетона
Исследованием степеней превращения ацетона на полученных образцах контактных масс установлено см-3 температура прокалки не влияет на степень превращения...
-
Экология - Производство ацетона
Отходы защелачивания ацетона-сырца при производстве ацетона Код по ФККО 3 13 621 01 33 3 Наименование вида отходов Отходы защелачивания ацетона-сырца при...
-
В настоящее время нельзя назвать область человеческой деятельности, в которой в той или иной степени не использовались бы методы моделирования. Особенно...
-
Нитроген в почве - Нитраты и растения
Растения усваивают азот и зольные элементы из почвы в форме минеральных солей, растворенных в почвенном растворе. При этом используются как...
-
КЛАССИФИКАЦИЯ МАЗЕЙ КАК ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ - Производство мазей
Учитывая характер распределения лекарственных веществ в основе, физико-химическую природу основы, все мази необходимо в первую очередь разделить на две...
-
Электролиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на Электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, который возникает...
-
Введение - Работа сернокислотного производства
Серный кислота цистерна коррозия В целях улучшения экологической обстановки Прибалхашского региона в 2008 году состоялся пуск сернокислотного цеха...
-
Осмотр и браковка железнодорожных цистерн - Работа сернокислотного производства
Техническая серная кислота транспортируется железнодорожными цистернами, которые предварительно осматриваются контролером ОКК ПО БЦМ совместно с...
-
Пусть необходимо подобрать оптимальные настройки для объекта с передаточной функцией (9). Степень затухания, к примеру, ш= 0.75. Ниже даются рекомендации...
-
По мере работ стало понятно, что нам не удавалось приблизиться к качеству, сравнимому с уровнем анализа эксперта, поскольку около 20% тестов...
-
Бор в организме - Третья группа периодической системы
. Бор относится к числу химических элементов, которые в очень малых количествах содержатся в тканях растений и животных (тысячные и десятитысячные доли%...
-
Заключение - Моделирование систем массового обслуживания с использованием метода Монте-Карло
Метод Монте-Карло можно определить как метод моделирования случайных величин с целью вычисления характеристик их распределений. Возникновение идеи...
-
В настоящее время из всех полупроводниковых материалов наибольшее применение для изготовления полупроводниковых ИМС получил кремний. Кремний - элемент IV...
-
Технологическая схема производства - Производство хлорида калия галургическим способом
Принципиальная технологическая схема приведена на рис. 2. Перед выщелачиванием сырую руду подвергают дроблению. В калийной промышленности в последние...
-
Основы технологии получения хлорида калия - Производство хлорида калия галургическим способом
В основе получения хлорида калия галургическим методом лежат закономерности растворения в системе KCl-NaCl-. Обе соли относятся к числу хорошо...
-
К моделированию теплообменника с псевдоожижаемой насадкой для систем аспирации стройиндустрии
К моделированию теплообменника с псевдоожижаемой насадкой для систем аспирации стройиндустрии Модернизация предприятий строительного комплекса на основе...
-
Сравнение методов получения хлорида калия - Производство хлорида калия галургическим способом
Флотационный метод обогащения по сравнению с галургическим (растворение и кристаллизация) имеет следующие преимущества: - флотация проходит при...
Системы очистки сточных вод и их возврат в производство - Водообращение в производстве нитратов целлюлозы