1 șef al departamentului de chimie organică, Laboratorul central pentru monitorizarea calității mediului (CLEQM), Centrul Național de Cercetare a Apelor (NWRC), P.O. Caseta 13621/6, El-Kanater, Qalubiya, Cairo, Egipt

Abstract

Prezentul studiu este o încercare de a investiga poluarea cu petrol și grăsimi care poate polua apa dulce și influența mediul acvatic. Apoi îndepărtarea uleiului și a grăsimilor din apele uzate de fabricație este esențială, dar tehnicile comune nu sunt suficiente. Au fost selectate unitățile enzimatice și de adsorbție care reprezintă principalele noi laboratoare dezvoltate pentru a evalua calitatea apei și umilința potențială a uleiului și a grăsimilor din apele uzate. Mai multe componente și variabile de mediu care au fost oxigenul dizolvat, măsura bacteriologică, debitul și cantitatea de material de adsorbție studiate pentru a evalua performanța de îndepărtare a uleiului și a grăsimii. Rezultatele au elucidat variații semnificative între diferite teste care au influențat rolul necesar microbian al oxidării în scădere, dezvoltarea procesului de tratament biologic a ajuns la 72%. Studiul a subliniat materialul natural (zeolit) care a îmbunătățit reducerea organică în condiții optime. Aceste condiții au fost o distanță mai mare și o lungime ridicată a unității adsorbante, ceea ce a condus la creșterea perioadei de contact cu uleiul și grăsimea cu adsorbant și adăugate pentru a crește performanța de eliminare a ajuns la 99%.

1. Introducere

Deșeurile toxice organice (ulei și grăsimi (O&G)) provoacă daune ecologice organismelor acvatice [1], vegetale, animale și, în mod egal, mutagen și cancerigen pentru ființa umană [2]. Se descarcă din diferite surse pentru a forma un strat pe suprafața apei care scade oxigenul dizolvat. Stratul O&G reduce activitatea biologică a procesului de tratare în cazul în care formarea filmului de ulei în jurul microbilor în materie suspendată și apă. Acest lucru duce la scăderea nivelului de oxigen dizolvat în apă. Atunci moleculele de oxigen au dificultăți de a fi oxidative pentru moleculele microbiene pe hidrocarburi și provoacă daune ecologice corpurilor de apă [3, 4].

Tehnicile convenționale îndepărtează uleiul și grăsimile folosind rezervoare de degajare și capcane pentru ulei și grăsime în stațiile de tratare, dar principalul dezavantaj al acestor metode este eficiența lor scăzută de îndepărtare.

Uleiul rămas provoacă înfundarea conductelor în unitățile de tratare care necesită curățare și uneori înlocuirea conductelor. Acest lucru a dus la creșterea costurilor de întreținere și inspecție [5]. Recent, utilizările alternative ale căii biochimice (enzime și lipaze) au câștigat mai multă atenție datorită aplicării lor curate și prietenoase și pentru a depăși limitarea [6]. Activitatea microbiană joacă un rol semnificativ în performanță, procesul de purificare a rezistenței și eliminarea procesului de pretratare în stația de epurare a apelor uzate, în funcție de costurile enzimei [7]. Studiile de mediu au descris prevenirea blocării grăsimilor sau filmării în sistemele de deșeuri înainte de deversarea apelor uzate în sistemul de canalizare. Aceste studii au investigat o nouă abordare a degradării materiei organice cu amestec comercial (enzime lipazice) care curăță rezervoarele de reținere, fosele septice, capcanele de grăsime și alte sisteme [8].

Lipazele constituie o mare categorie de enzime omniprezente care sunt solubile în apă. Aceștia hidrolizează legăturile esterice ale apei în substraturi solubile și acționează la interfața dintre o fază de substrat și o fază apoasă [9]. Acestea au un cost de producție redus, au o semnificație ecologică în reducerea oxidării și pot reflecta circulația materiei organice pentru tratarea apelor uzate [10]. Acestea nu necesită purificare, iar activitatea enzimatică servește ca indicator biologic pentru sedimente pentru a reflecta nivelul de eutrofizare a resurselor de apă [11]. Aceste caracteristici au dus la creșterea tehnologiei de producere a enzimelor și la căutarea de noi microorganisme cu o capacitate diversă de a produce enzime. Lipazele găsesc aplicații în formularea detergenților, industria textilă, industria hârtiei, bio-diesel și pretratarea apelor uzate bogate în lipide. Procesele biotehnologice ca lipazele microbiene sunt cele mai atractive pe care le pot aplica proprietățile lor, cum ar fi flexibilitatea și ușurința producției în masă [12]. Aplicarea Pseudomonas spp. activitățile tulpinilor catalizează hidroliza crescândă a deșeurilor de O&G; poate fi considerat ca un pretratament pentru a reduce concentrația de materie organică, culoarea și solidele suspendate [13, 14].

Având în vedere poluanții apei, aceștia devin tot mai complexi și îndepărtarea simultană a mai multor poluanți este acordată din ce în ce mai multă atenție. Materiale compozite recente, cum ar fi oxidul de aluminiu, nanoparticulele, zeolitul amorf și adsorbanții lateritei sunt utilizate pentru tratarea apelor reziduale complexe care au capacități mari de adsorbție [15].

Având în vedere aceste puncte, prezenta cercetare studiază o nouă abordare a degradării deșeurilor toxice (uleiuri și grăsimi) din apele uzate industriale. Lucrarea a prezentat etapa de hidroliză a lipazei folosind Pseudomonas tulpini ca producător de lipază și evaluează capacitățile lor de degradare. Această abordare a inclus cuplarea unității enzimatice cu materialele adsorbante ca metodă eficientă de completare a îndepărtării. Tehnica de adsorbție folosește zeolitul (laterită și materiale amorfe) ca adsorbant ușor și ieftin.

2. Materiale și metode

2.1. Programul de prelevare a probelor de mediu
2.1.1. Zonă de studiu

Probele de ape uzate pentru analize chimice au fost colectate direct de la sursa principală a zonei industriale Kafr El-Zayat, în timp ce nămolul este colectat din drenul El-Rahway de-a lungul ramurii Rosetta (Figura 1). Probele de apă uzată au fost colectate din industria petrolului și a detergenților care au produs produse alimentare din uleiuri care includ înlocuirea grăsimilor și ulei de gătit. De asemenea, industria produce produse petroliere pentru aplicare în produse lactate și coloranți și ca ingrediente alimentare.

grăsimilor

2.1.2. Colecția de mostre de apă

Probele de apă au fost colectate la adâncimea de 60 cm din locurile investigate; folosind sticle de plastic (capacitate de 1 litru) pentru măsurători fizico-chimice și variabilele care necesită oxigen au inclus parametrii de carbon organic total (TOC), cererea chimică de oxigen (COD) și parametrii cererii biologice de oxigen (BOD) stocate în frigider la 4 ° C înainte de analiză [16 ]. Sticlele de sticlă de un litru au fost, de asemenea, umplute cu probe de apă pentru măsurarea uleiului și a grăsimii în zona (1 m × 1 m). Măsurătorile au fost întotdeauna efectuate în timpul zilei de prelevare, pentru a se menține fluctuațiile minime ale parametrilor fizici și chimici cauzate de diferențele de temperatură.

Nămol. Nămolul este colectat din drenul El-Rahway de-a lungul ramurii Rosetta (Figura 1). Subiectele acestui studiu au fost colectate apele uzate brute și nămolurile provenite din industria petrolului și a detergenților și din canalul de scurgere El-Rahway. Aceste probe au fost colectate folosind recipiente de 10 litri la o temperatură de 4 ± 1 ° C pentru conservare.

2.1.3. Măsurarea câmpului

Măsurătorile in situ, incluzând temperatura, D.O., T.D.S, pH-ul și conductivitatea electrică (E.C) au fost măsurate folosind un sistem multi-sondă, model Hydrolab-Surveyor.

2.1.4. Măsurători de laborator

Determinarea parametrilor importanți ai calității apei care joacă un rol major în sănătatea umană a fost efectuată în conformitate cu tehnicile standard [16]. În laborator, s-au determinat solidele dizolvate totale (T.D.S) folosind metoda gravimetrică, solidul total suspendat utilizând Huch DR-2010 în timp ce carbonatul și bicarbonatul folosind metoda de titrare (0,02 NH2SO4-metodele 2310B și 2320B) au fost determinate.

Multe măsurători organice sunt selectate pentru a reprezenta o fracțiune brută de materie organică care include cererea biologică de oxigen (DBO) utilizând sistemul de respirometrie rapidă DBO model TS 606/2 la incubare la 20 ± 1 ° C într-o cameră de incubator termostatic model WTW (Metoda 5210B, 5210D ), cererea chimică de oxigen (COD) utilizând Huch DR-2010 (metoda 5220D), carbonul organic total (TOC) folosind un multi-N/C-3100 (metoda 5310C) și măsurătorile de ulei și grăsime au fost efectuate folosind partiția-gravimetrică metoda (metoda 5520B).

Pe de altă parte, numărarea coliformului total (T.C) a fost înregistrată ca unitate de formare a coloniilor (CFU/100 ml) utilizând tehnica filtrului cu membrană conform metodelor standard (numărul 9222B și 9222D).

2.2. Tratament

Experimentul a constat din două divizii care au fost unitatea experimentală de laborator (LEU) și coloana la scară de laborator (LSC). Experimentul LEU utilizează inițial stocul (Pseudomonas tulpini lipazice) în procesul microbian care au fost obținute de la Sigma în timp ce coloana la scară de laborator utilizează o coloană de zeolit ​​adsorbant (laterită și material amorf) așa cum se arată în figurile 2 și 3. LEU implică pur și simplu apa uzată și cultura mixtă de Pseudomonas tulpina lipazele împreună în condiții aerobe. Apele reziduale sunt canalele de canalizare și nămolul reciclate, cu o bogată cultură de enzime microbiene.