Ученые РФ создали носитель активного ила из отходов нефти и пластика для очистки стоков

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали и испытали новые носители для активного ила, изготовленные из остатков пиролиза нефтесодержащих отходов и пластика. Материал удаляет нефтепродукты на 6-22% эффективнее промышленных аналогов, а его внедрение на одном предприятии позволит снизить экологический ущерб более чем на 1,5 млн рублей в год, сообщили в Минобрнауки России.

«Оценка эффективности использования полученного носителя проводилась в условиях, максимально приближенных к реальным. Для этого сточные воды и живой активный ил, отобранные на нефтеперерабатывающем предприятии, загрузили в специальные лабораторные емкости. Там отслеживали несколько ключевых параметров: скорость закрепления микроорганизмов на поверхности, изменение видового состава ила и органолептические показатели очищенной воды (цвет, запах, прозрачность)», — приводятся в тексте слова кандидата технических наук, доцента кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Елены Калининой.

Промышленные сточные воды часто содержат трудноразлагаемые и токсичные вещества, включая нефтепродукты, фенолы и бензол. Такие соединения могут становиться источником загрязнения поверхностных и подземных вод. Традиционные методы очистки, в том числе сорбция, реагентная обработка, ультра- и микрофильтрация, либо требуют значительных затрат, либо эффективны только для отдельных загрязнителей.

Одним из распространенных способов очистки является использование активного ила — сообщества бактерий, микроскопических грибов и простейших, которые используют загрязняющие вещества для питания. Однако этот метод не всегда позволяет достичь требуемых параметров очистки, особенно при сложном составе сточных вод и неравномерном поступлении загрязнений на очистные сооружения.

Для повышения эффективности технологии специалисты применяют твердые носители, на которых закрепляются микроорганизмы. Это увеличивает биомассу и возраст активного ила, повышает активность микробного сообщества и его устойчивость к трудноокисляемым токсичным веществам. При этом существующие промышленные носители производятся преимущественно из первичного сырья, требуют затрат на добычу и обработку и не решают проблему очистки комплексно.

Пермские ученые предложили использовать для создания носителей вторичные ресурсы. Они исследовали хлопья переработанного пластика и этикетки от пластиковых бутылок, а также синтезировали углеродно-синтетический носитель на основе остатков нефтесодержащих отходов и полиэтилена. Компоненты смешивали в различных соотношениях при постоянном перемешивании и нагревании до 110-120 градусов.

Чтобы проверить эффективность материала, исследователи сравнили его с популярными промышленными аналогами, применяемыми на очистных сооружениях. Новый носитель удалял нефтепродукты на 6-22% эффективнее, а другие органические соединения — на 5-10% эффективнее в зависимости от конкретного типа загрязнителя.

«Важно, что созданный образец позволяет снизить содержание соединений азота: содержание аммония в очищенной воде снижается на 94%, а нитрит-ионов — на 79%. Кроме того, использование углеродно-синтетического носителя в два раза улучшает органолептические показатели: прозрачность очищенной воды возрастает с 15 до 30 см, а запах снижается с отчетливого до слабого. Эти параметры также помогают определить эффективность очистки», — дополнила доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Лариса Рудакова.

Применение нового носителя также позволит почти в два раза увеличить видовое разнообразие микроорганизмов в активном иле. Это делает бактериальное сообщество устойчивее и помогает очищать воду от более широкого спектра загрязнителей, включая соединения азота. При попадании в водоемы такие соединения могут вызывать массовое цветение воды и гибель рыбы из-за нехватки кислорода.

Разработка, по оценкам исследователей, даст возможность одновременно утилизировать отходы нефтепереработки и пластика и повышать эффективность очистки сточных вод. Внедрение материала на одном заводе позволит сэкономить более 1,5 млн рублей в год за счет сокращения сбросов опасных веществ и уменьшения платы за негативное воздействие на окружающую среду.

Статья опубликована в журнале «Теоретическая и прикладная экология». Исследование выполнено в рамках программы «Приоритет-2030».