Сточные воды очистят с помощью отходов

На разработку получен патент. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

В биохимических процессах в водоемах и почве участвует особая форма азота –аммонийный азот. Он образуется при разложении органических веществ и может попадать в воду из живых организмов, городских сточных вод и промышленных и сельскохозяйственных стоков. Особенно высокие его концентрации бывают в сточных водах предприятий пищевой, химической отраслей и животноводства — до 1000 мг/дм³, хотя санитарные нормы ограничивают его содержание в воде до 0,4 мг/дм³. Аммонийный азот токсичен для рыб и водных организмов, вызывает цветение и затрудняет очистку питьевой воды.

Для борьбы с загрязнениями, поступающими в водоем, включая аммонийный азот и нефтепродукты, применяют активный ил. Он содержит в себе миллиарды бактерий, «поедающих» органические загрязнения в сточных водах. Чтобы они работали более эффективно, дольше оставались в среде и не вымывались потоком воды, им требуется материал-носитель. Процесс прикрепления бактерий к нему происходит естественным образом: благодаря пористой и шероховатой поверхности материала они задерживаются внутри и на поверхности, выделяют внеклеточные полимеры, которые фиксируют их на месте. Затем бактерии размножаются, формируют биопленку, которая окисляет загрязнения. Носитель действует как «дом» для микроорганизмов – активный ил в прикрепленном состоянии  более устойчив к воздействию вредных веществ, а структура материала носителя препятствует вымыванию колоний.  

– Для современных носителей биомассы есть требования: высокоразвитая поверхность, механическая прочность, доступность, низкая стоимость и экологичность при утилизации. Сейчас в качестве них используют, например, ерши, гофрированные листы стеклопластика с металлическими и минеральными частицами, спиралевидную насадку из полимеров, нетканый материал из синтетических волокон и так далее. Все эти варианты имеют свои недостатки: например, полимерная насадка должна быть сложной геометрической формы, что затрудняет ее изготовление, а синтетические волокна трудно промываются и регенерируются, – комментирует Лариса Рудакова, заведующий кафедрой «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, доктор технических наук.

Наиболее эффективный из существующих материалов-носителей – гранулы из смеси полипропилена и крахмала или целлюлозы. Они получаются пористыми и успешно служат «домом» для бактерий. Однако их получают при температуре до 220°C, поэтому технология становится энергозатратной и дорогостоящей.

Ученые Пермского Политеха использовали данную технологию в качестве прототипа и предложили  новый способ получения носителя на основе потерявшей потребительские свойства пластиковой упаковки и отходов, образующихся при нефтепереработке: нефтешламов, избыточного активного ила и так далее. Такой метод позволяет сэкономить на первичных материалах и вовлечь в ресурсный цикл отходы производства и потребления.  

– Мы взяли отходы нефтепереработки и пластика в пропорции от 1:1 до 3:1. Нагревали при температуре 110–125°C, что позволило сэкономить энергию. Затем охладили смесь и просеяли. Полученные образцы имели пористую структуру, которая хорошо удерживала бактерии активного ила. Предложенное решение позволяет утилизировать отходы без вреда окружающей среде, получить полезный продукт – носитель биомассы, – и повысить эффективность очистки сточных вод, – комментирует Елена Калинина доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Материал, разработанный учеными Пермского Политеха, достаточно прочный и выдерживает нагрузки при резком увеличении объема сточных вод, поступающих на очистку. Разработка позволит повысить эффективность очистки стоков от нефтепродуктов на 10-15%, и от аммонийного азота на 55 %.

ПНИПУ

1430 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram