Видалення нафти та жиру з промислових стічних вод з використанням нового підходу до використання

1 Керівник відділу органічної хімії, Центральна лабораторія моніторингу якості навколишнього середовища (CLEQM), Національний центр досліджень водних ресурсів (NWRC), P.O. Box 13621/6, Ель-Канатер, Калубія, Каїр, Єгипет

Анотація

Це дослідження є спробою дослідити забруднення нафтою та жиром, які можуть забруднювати прісну воду та впливати на водне середовище. Тоді видалення олії та жиру зі стічних вод виробництва випадає важливим, але загальних методів недостатньо. Для оцінки якості води та перспективи приниження нафти та жиру зі стічних вод були обрані ферментні та адсорбційні блоки, що представляють головну розроблену нову лабораторію. Декілька компонентів та змінних факторів навколишнього середовища, в яких був розчинений кисень, бактеріологічні показники, швидкість потоку та кількість адсорбційного матеріалу вивчали для оцінки ефективності видалення олії та жиру. Результати з'ясували суттєві розбіжності між різними тестами, які впливали на необхідну мікробну роль окиснення, що знижується в процесі біологічного очищення, досягаючи 72%. У дослідженні було виділено природний матеріал (цеоліт), який посилює органічне відновлення в оптимальних умовах. Ці умови полягали в більш близькому відстані та великій довжині адсорбуючого блоку, що призвело до збільшення періоду контакту оливи та жиру з адсорбентом та додало до збільшення продуктивності видалення, досягнутого до 99%.

1. Вступ

Органічні токсичні відходи (олія та жир (O&G)) завдають шкоди екології водним організмам [1], рослинам, тваринам, а також мутагенним та канцерогенним для людини [2]. Вони розряджаються з різних джерел, утворюючи на поверхні води шар, який зменшує розчинений кисень. Шар O&G зменшує біологічну активність процесу очищення, де утворюється масляна плівка навколо мікробів у завислих речовинах та воді. Це призводить до зниження рівня розчиненого кисню у воді. Тоді молекули кисню важко окислюватися для мікробів на молекулах вуглеводнів та спричиняти екологічну шкоду водним об’єктам [3, 4].

Традиційні методи видалення масла та жиру за допомогою знежирених резервуарів та масляно-жироуловлювачів на очисних спорудах, але головним недоліком цих методів є низька ефективність видалення.

Масло, що залишилося, спричинює засмічення труб в очисних установках, які потребують очищення, а іноді і заміни труб. Це призведе до збільшення витрат на технічне обслуговування та перевірку [5]. Останнім часом альтернативні способи використання біохімічних шляхів (ферменти та ліпази) потенційно привернули більше уваги завдяки чистому та доброзичливому застосуванню та подоланню обмежень [6]. Мікробна активність відіграє значну роль у продуктивності, процесі очищення сили та усуненні процесу попередньої обробки на станції очищення стічних вод залежно від витрат ферментів [7]. Дослідження навколишнього середовища описували запобігання блокуванню жиру або фільмуванню у стічних системах перед скиданням стічних вод у каналізаційні системи. Ці дослідження досліджували новий підхід до деградації органічної речовини комерційною сумішшю (ферменти ліпази), яка очищає резервуари, септики, жироуловлювачі та інші системи [8].

Ліпази становлять велику категорію всюдисущих ферментів, які розчиняються у воді. Вони гідролізують складні ефірні зв’язки води у розчинних субстратах та діють на межі розділу між фазою субстрату та водною фазою [9]. Вони мають низькі виробничі витрати, відіграють екологічне значення у зменшенні окислення та можуть відображати циркуляцію органічної речовини для очищення стічних вод [10]. Вони не потребують очищення, а ферментна активність служить біологічним показником осаду для відображення рівня евтрофікації водних ресурсів [11]. Ці характеристики призвели до збільшення технології виробництва ферментів та пошуку нових мікроорганізмів з різноманітною здатністю виробляти ферменти. Ліпази знаходять застосування в рецептурах миючих засобів, текстильній, паперовій промисловості, біодизелі та попередній обробці стічних вод, багатих ліпідами. Біотехнологічні процеси як мікробні ліпази є найбільш привабливими, ніж можуть застосовуватись їхні властивості, такі як гнучкість та простота масового виробництва [12]. Застосування Псевдомонада spp. діяльність штамів каталізує посилення гідролізу відходів O&G; це можна розглядати як попередню обробку для зменшення концентрації органічних речовин, кольору та зважених речовин [13, 14].

З огляду на забруднювачі води, вони стають все більш складними, і одночасному видаленню багатозабруднюючих речовин приділяється все більше уваги. Останні композиційні матеріали, такі як оксид алюмінію, наночастинки, аморфні адсорбенти цеоліту та латериту, використовуються для очищення складних стічних вод, що мають високу адсорбційну здатність [15].

З огляду на ці точки, нинішнє дослідження вивчає новий підхід до деградації токсичних відходів (нафти та жиру) з промислових стічних вод. Робота представляла стадію гідролізу ліпази з використанням Псевдомонада штами як продуценту ліпази та оцінити їх здатність до деградації. Цей підхід включав зчеплення ферментних одиниць з адсорбуючими матеріалами як ефективний метод повного видалення. Технологія адсорбції використовує цеоліт (латерит та аморфні матеріали) як легко та дешево доступний адсорбент.

2. Матеріали та методи

2.1. Програма відбору зразків навколишнього середовища

2.1.1. Територія дослідження

Зразки стічних вод для хімічного аналізу відбирали безпосередньо з основного джерела промислового району Кафр Ель-Заят, тоді як мул збирали із стоку Ель-Рахуей уздовж гілки Розетти (рисунок 1). Зразки стічних вод відбирали з нафтопереробної та мийної промисловості, яка виробляла харчові олійні продукти, що включають заміну жиру та олію. Промисловість також виробляє нафтопродукти для застосування в молочних продуктах та фарбувальних речовинах та як харчові інгредієнти.

2.1.2. Збір проб води

З досліджених місць відбирали зразки води на глибині 60 см; використання пластикових пляшок (ємність 1 літр) для фізико-хімічних вимірювань та змінних вимогливих до кисню параметрів включали загальний органічний вуглець (TOC), хімічну потребу в кисні (COD) та біологічні потреби в кисні (BOD), які зберігали в холодильнику при 4 ° C до аналізу [16 ]. Однолітрові скляні пляшки також заповнювались зразками води для вимірювання олії та жиру в зоні (1 м × 1 м). Вимірювання завжди проводили протягом дня відбору проб з метою збереження мінімальних коливань фізико-хімічних параметрів, спричинених різницею температур.

Шлам. Шлам збирається зі стоку Ель-Рахуей уздовж гілки Розетти (рисунок 1). В якості предметів для цього дослідження були зібрані сирі стічні води та шлам нафтової та миючої промисловості та стоку Ель-Рахуей. Ці зразки були відібрані за допомогою 10-літрових контейнерів при діапазоні температур 4 ± 1 ° C для консервації.

2.1.3. Польові вимірювання

Вимірювання на місцях, включаючи температуру, температуру повітря, температуру повітря, рН та електропровідність (ЕК), вимірювали за допомогою багатозондової системи, модель Hydrolab-Surveyor.

2.1.4. Лабораторні вимірювання

Визначення важливих параметрів якості води, що відіграють головну роль у здоров’ї людини, проводилось за стандартними методиками [16]. В лабораторії визначали загальну кількість розчинених твердих речовин (T.D.S) за допомогою гравіметричного методу, загальну суспендовану тверду речовину за допомогою Huch DR-2010, тоді як карбонат та бікарбонат за методом титрування (0,02 NH2SO4-методи 2310B та 2320B).

Багато органічних вимірювань вибрано для представлення валової частки органічної речовини, яка включає біологічну потребу в кисні (БПК), використовуючи систему швидкої респірометрії БПК модель TS 606/2 при інкубації 20 ± 1 ° C в термостатичній камері інкубатора WTW (метод 5210B, 5210D), хімічна потреба кисню (ХПК) з використанням Huch DR-2010 (метод 5220D), загального органічного вуглецю (TOC) з використанням мульти-N/C-3100 (метод 5310C) та вимірювання мастила та жиру проводились за допомогою розділово-гравіметричного методу (метод 5520B).

З іншого боку, підрахунок загальної коліформи (T.C) реєстрували як колонієутворюючу одиницю (КУО/100 мл), використовуючи техніку мембранного фільтра згідно із стандартними методами (номер 9222B та 9222D).

2.2. Лікування

Експеримент складався з двох відділів, які являли собою лабораторний експериментальний блок (LEU) та лабораторну колонку (LSC). В експерименті LEU використовували спочатку запас (Псевдомонада штамів ліпаз) у мікробіологічному процесі, який отримують із Sigma, тоді як у лабораторній колонці використовуються адсорбуючі цеолітові колони (латерит та аморфний матеріал), як показано на малюнках 2 та 3. LEU просто включає стічні води та змішану культуру Псевдомонада напружує ліпази разом в аеробних умовах. Стічні води - це вхідні стічні води та шлам, що переробляються з багатим мікробіологічним ферментом.