Искусственные биосистемы для очистки воды от нефтяных углеводородов

• Автор: Смагина, Надежда Александровна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1. Литературный обзор

1.1. Источники загрязнения воды нефтяными углеводородами

1.2. Состав нефтесодержащих стоков

1.3. Поведение нефтяных углеводородов в водной среде

1.4. Допустимое содержание нефтяных углеводородов

1.5. Способы очистки воды от нефтяных углеводородов

1.6. Разложение нефтяных углеводородов под действием

микроорганизмов

1.6.1. Биохимическая деструкция

1.6.2. Закономерности распада органических веществ

1.6.3. Основные технологические приемы биоремедиации

1.6.4. Оптимальные условия для биодеструкции нефтепродуктов
1.6.4.1. Питательная среда
1.6.4.2. Корректировка
1.6.4.3. Оптимальный водовоздушный режим
1 7 Использование иммобилизованных клеток микроорганизмов в
А а 1 7 1 очистке вод, загрязненных нефтяными углеводородами Классификация методов иммобилизации клеток
А А 1.7.2. микроорганизмов Методы иммобилизации клеток микроорганизмов на
поверхности материала носителя
1.8. Адсорбция и адсорбенты
1.8.1. Активированные угли
1.8.2. Природный сорбент вермикулит марки Версойл
1.8.3. Нетканые материалы
1.9. Опыт создания и применения биопрепаратов в России и странах СНГ .
Заключение
2. Экспериментальная часть
2.1. Исходные реагенты
2.1.1. Характеристика применяемых реактивов
2.1.2. Растворители
2.2. Характеристика используемых материалов
2.3. Используемые средства измерения
2.4. Сведения об испытательном оборудовании
2.5. Сведения о вспомогательном оборудовании
2.6. Приготовление модельного раствора водной эмульсии додскана
2.7. Методы определения концентрации нефтяных углеводородов
2.7.1. Определение концентрации нефтепродуктов ИКспектрометрисй
2.7.2. Гравиметрический метод определения углеводородов нефти
2.7.3. 2.8. Модификация методики гравиметрического определения нефтяных углеводородов Методика проведения сорбции углеводородов нефти из модельного раствора, из сточной воды автомойки и водной вытяжки из почв
2.9. Анализ твердой фазы на содержание нефтепродуктов
2 Иммобилизация клеток на твердофазных сорбентах
. Приготовление фосфатного буфера
. Приготовление питательной среды с минеральными добавками
. Иммобилизация клеток и на сорбентах
. Определение ферментативной активности клеток
2 Методика проведения биодеструкции углеводородов нефти
2 Исследование биосорбента на основе Версойла в 3х циклах
3. Результаты и их обсуждение
3.1. Моделирование нефтяного загрязнения
3.2. Обоснование выбора микроорганизмовдеструкторов и материалов для их иммобилизации
3.3. Иммобилизация клеток микроорганизмов на носителях
3.4. Разработка модифицированной методики определения нефтепродуктов в воде и статистическая оценка полученных
результатов
3.5. Оценка сорбционных свойств материалов
3.6. Исследование кинетики сорбции и биодеструкции нефтяных
углеводородов на модельной водной эмульсии
3.7. Исследование кинетики процесса на сточной воде автомойки
3.8. Оценка деструктирующих свойств биосорбента
на основе Версойла
3.9. Особенности жизнедеятельности искусственной биосистемы
3 Определение лимитирующих факторов биосистемы
. Влияние на эффективность процесса биодеструкции
. Влияние биогенных элементов на скорость биодеструкции
. Влияние растворенного кислорода на скорость биодеструкции
3 Прогноз времени достижения остаточной концентрации НУ
I 1 в водной фазе с учетом лимитирующих факторов .
Основные выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Список используемых


Следует отметить, что в настоящее время практически отсутствуют тестобъекты и комплекс методик, позволяющих провести систематическое исследование кинетических зависимостей процесса извлечения нелетучих НУ из водных систем биосорбентами. Цель работы. Основная цель настоящей работы разработка и исследование искусственных биосистем на основе природных и синтетических сорбентов и консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки воды от НУ, особенно в трудно извлекаемой эмульгированной форме, до значений, близких к предельно допустимой концентрации в водных объектах ПДКН. Проверка возможности использования результатов, полученных на модельной эмульсии НУ, для реальных вод, загрязненных НУ. Научная новизна. С целью создания искусственной биосорбционной системы для очистки воды от НУ проведено систематическое исследование процессов сорбции и биодеструкции. Показана интенсификация процесса за счет использования сорбентов с иммобилизованными клетками микроорганизмов и определены доли сорбции и биодеструкции в процесс очистки от НУ. Установлены необходимые условия функционирования биосорбционной системы, способность иммобилизованных клеток микроорганизмов к использованию НУ в качестве основного биогенного компонента, а также оценено влияние ряда лимитирующих факторов на эффективность процесса биодсструкции. Проведенная модификация существующего гравиметрического метода определения содержания НУ позволила повысить чувствительность метода, проверить его для анализа малых количеств НУ в жидкой и твердой фазах и применить для определения емкости гранульных и нетканых сорбентов. Разработан и проверен способ получения стабильной водной эмульсии додекана ДЦ, моделирующей загрязнение вод нелетучими НУ. Оценен ряд методик исследования кинетики сорбционных и биосорбционных процессов в водной среде с использованием стандартной эмульсии ДЦ. Показано, что для большинства исследованных процессов характерно внутридиффузионное лимитирование. Впервые разработана методология, позволяющая оценить кинетические показатели биосорбционных систем для сред с эмульгированными НУ. Показано, что на биосорбснте Версойл кинетические зависимости подчиняются уравнению МихаэлисаМенген. Определены константы Михаэлиса и величины утах, необходимые для описания функционирования биосистемы. На основе пористых сорбентов получены биосорбционныс системы, эффективно извлекающие НУ из водных сред, и количественно оценены параметры сорбции и биодеструкции. Для ряда биосорбентов исследованы различные способы аппроксимации кинетических кривых и прогноза процессов извлечения НУ из водных сред до ПДКП. Исследованием процесса извлечения НУ из реальной сточной воды автомойки показана возможность прогнозирования процесса с помощью полученных уравнений для стандартной эмульсии ДД. Практическая значимость. Разработаны искусственные биосистемы, обеспечивающие эффективную очистку вод от трудно извлекаемых эмульгированных НУ. Биосистемы способны извлекать следовые количества НУ из водной фазы, а также создавать в твердой фазе значительные концентрации НУ, необходимые для эффективного проведения процессов биодеструкции. Использование для очистки от НУ искусственных биосистем не приводит к накоплению сорбированных веществ и исключает необходимость регенерации таких материалов, а также последующий вывоз и утилизацию отходов. Разработан комплекс методик, позволяющих устанавливать показатели эффективности работы водоочистных установок, а также разработать технические методики для проверки ресурса водоочистных установок по НУ. Комплекс методик содержит моделирование нелетучей фракции НУ через создание стабильной водной эмульсии ДД, используемого в качестве стандарта определение НУ модифицированным гравиметрическим методом анализ количеств нелетучих НУ, сорбированных в твердой фазе, позволяющий оценивать емкости гранульных и нетканых сорбентов. Показана их применимость для исследований равновесия, кинетики сорбционных и биосорбционных процессов извлечения НУ из водных сред. Предложен и оценен ряд методов описания и прогнозирования скоростей и глубины очистки водной фазы от НУ.