Роль остаточного пероксида водорода в повышении эффективности биологической очистки

Научные исследования в области экологических проблем направлены на усовершенствование технологии отбелки целлюлозы, а также снижение токсичности стоков, поскольку целлюлозно-бумажная промышленность остаётся по-прежнему водоёмкой и потенциально опасной для окружающей среды. Для этого надо владеть методами определения качественных показателей, как целлюлозы, так и стоков отбельного производства.

Актуальность исследований еще заключается и в необходимости повышения эффективности биологической очистки от фенольных соединений в сточных водах отбельного производства,

Новая производственная схема водопользования при ЕCF-отбелке на лиственном потоке предприятия (A/D₀ - Е_ор – D₁) все еще функционирует при суммарном расход диоксида хлора 15 кг/т.

Поэтому существует опасность сброса в водные объекты токсичных органических соединений, обладающих канцерогенными свойствами. Их присутствие ухудшает качества природных вод, поскольку в них могут содержаться диоксины, предшественниками которых являются хлорфенолы. Основными источниками выбросов вредных веществ в атмосферу в цехе отбелки лиственной целлюлозы являются башни и фильтры отбельного производства.

Поэтому в отбелке в качестве основного делигнифицирующего реагента целесообразно применять пероксид водород в щелочной среде. Это важный момент, поскольку ECF-отбелка является условно бесхлорной, вследствие образования молекулярного хлора, как при получении этого реагента, так и при отбелке этим реагентом.

Поэтому одним из направлений повышения эффективности биологической очистки является мягкая ECF-отбелка, которая позволяет существенно сократить диоксид хлора и снизить содержание хлорорганических соединений, поступающих на станцию биологической очистки .

Из литературных источников известно, чтообы активный ил при биологической очистке стоков работал эффективнее, микроорганизмам в нем необходимо создать окислительный стресс. Для этого в активный ил необходимо добавить небольшое количество пероксида водорода и обеспечить его подсветку. При таких условиях в активном иле уничтожаются 95-99% органических загрязнений, включая соединения фенольного характера.

Благодаря высокой способности природных микроорганизмов адаптироваться к условиям окружающей среды, перспективны исследования способов очистки стоков с использованием микроорганизмов, обладающих определенным набором ферментных систем. При стрессовых состояниях значительно изменяется их изоферментный состав, возможно за счет изменений четвертичной структуры белка фермента, рисунок 1. Сочетание этого фактора с модернизацией станции биологической очистки, предусматривающей повышение аэрации, повышает жизнедеятельность аэробов активного ила при утилизации органических соединений, рисунок 2.

Рисунок 1 – Четвертичная структура белка -фермента

Рисунок 2– Микрофотография некоторых микроорганизмов активного ила

Пероксидаза катализирует окисление органических соединений (фенол, пирокатехин, пирогаллол, гидрохинон, резорцин, гваякол, ароматические кислоты и другие соединения) с помощью пероксида водорода, рисунок 3.

Рисунок 3- Участие пироксидазы в окислении пирокатехина

Субстратная специфичность пероксидазы к природным субстратам максимальна в щелочной и нейтральных средах. В качестве доноров водорода наиболее интенсивно используются природные фенольные соединения (пирогаллол, гваякол и др.). В процессах окисления принимают

участие ионы металлов, например марганца, рисунок 4.

Рисунок 4- Схема окисления фенолов в присутствии ионов марганца