Биоремедиация металлосодержащих сточных вод нефтеперерабатывающего завода с использованием хлореллы: динамика роста и снижение загрязнителей
https://doi.org/10.22227/2311-1518.2025.2.91-99
Аннотация
В работе исследовано применение микроводоросли Chlorella vulgaris для постмембранной биоремедиации сточных вод нефте-рерабатывающего завода (НПЗ). Целью исследования являлась количественная оценка способности культуры удалять тяжелые металлы и биогенные элементы из концентрата и пермеата без дополнительного введения CO2 и искусственного освещения. В лабораторных экспериментах отслеживали динамику изменений концентраций ключевых загрязнителей (K+, Fe, Cu и др.) и прирост сухой биомассы. За время культивирования концентрация калия снизилась с 24,3 до 10,8 мг · л–1 (–56 %), одновременно зарегистрировано статистически достоверное снижение уровней железа и меди. Полученные результаты подтверждают высокую сорбционно-метаболическую активность C. vulgaris и демонстрируют ее пригодность для интеграции в технологию очистки сложных промышленных стоков. Кинетические данные послужат основой для разработки математической модели процесса и оптимизации параметров фотобиореактора. Научная новизна работы заключается в комплексной оценке адаптационного потенциала C. vulgaris к сточным водам с повышенным солесодержанием и в идентификации факторов, ограничивающих эффективность биоремедиации. Практическая значимость выражается в создании предпосылок для внедрения экологически безопасной технологии, обеспечивающей одновременную очистку воды и получение ценного вторичного ресурса — микроводорослевой биомассы, пригодной для дальнейшей переработки.
Об авторах
Е. С. Гогина
Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) Минстроя России
Россия
Россия
Елена Сергеевна Гогина — канд. техн. наук, доцент, главный научный сотрудник
127238, г. Москва, Локомотивный пр., д. 21
И. А. Гульшин
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
Россия
Россия
Игорь Алексеевич Гульшин — канд. техн. наук, доцент кафедры водоснабжения и водоотведения
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Е. В. Спасибо
Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) Минстроя России
Россия
Россия
Елена Васильевна Спасибо — ведущий инженер
127238, г. Москва, Локомотивный пр., д. 21
Список литературы
1. Zaynab M., Al-Yahyai R., Ameen A., Sharif Y., Ali L., Fatima M. et al. Health and environmental effects of heavy metals // Journal of King Saud University-Science. 2022. Vol. 34. No. 1. Р. 101653. DOI: 10.1016/j.jksus.2021.101653
2. Sathish T., Saravanan R., Vijayan V. Investigations on influences of MWCNT composite membranes in oil refineries waste water treatment with Taguchi route // Сhemosphere. 2022. Vol. 298. Р. 134265. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.134265
3. Elmobarak W.F., Hameed B.H., Almomani F., Abdullah A.Z. A review on the treatment of petroleum refinery wastewater using advanced oxidation processes // Catalysts. 2021. Vol. 11. No. 7. Р. 782. DOI: 10.3390/catal11070782
4. Thorat B.N., Sonwani R.K. Current technologies and future perspectives for the treatment of complex petroleum refinery wastewater : a review // Bioresource Technology. 2022. Vol. 355. Р. 127263. DOI: 10.1016/j.biortech.2022.127263
5. Mokif L.A., Jasim H.K., Abdulhusain N.A. Petroleum and oily wastewater treatment methods : a mini review //Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 49. Рр. 2671–2674. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.08.340
6. Wang C., Chen Z., Li Y., Feng K., Peng Z., Zhu Y. et al. Refinery wastewater treatment via a multistage enhanced biochemical process // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. No. 1. Р. 10282. DOI: 10.1038/s41598-021-89665-8
7. Kadri M.S., Nayana K., Firhi R.F., Abdi G., Sukumar C., Kulanthaiyesu A. Greening the oil industry: Microalgae biorefinery for sustainable oil-produced water treatment and resource recovery // Journal of Water Process Engineering. 2024. Vol. 60. Р. 105259. DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.105259
8. Manzoor F., Karbassi A., Golzary A. Removal of heavy metal contaminants from wastewater by using Chlorella vulgaris Beijerinck : a review // Current Environmental Management (Formerly: Current Environmental Engineering). 2019. Vol. 6. No. 3. Рр. 174–187. DOI: 10.2174/2212717806666190716160536
9. Ubando A.T., Africa A.D.M., Maniquiz-Redillas M.C., Culaba A.B., Chen W.H., Chang J.S. Microalgalbiosorption of heavy metals : a comprehensive bibliometric review // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 402. Р. 123431. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123431
10. Mahlangu D., Mphahlele K., De Paola F., Mthombeni N.H. Microalgae-mediated biosorption for effective heavy metals removal from wastewater : a review // Water. 2024. Vol. 16. No. 5. Р. 718. DOI: 10.3390/w16050718
11. Keyvan Hosseini M., Keyvan Hosseini P., Helchi S., Pajoum Shariati F. The comparison between two methods of membrane cleaning to control membrane fouling in a hybrid membrane photobioreactor (HMPBR) // Preparative Biochemistry & Biotechnology. 2023. Vol. 53. No. 4. Рр. 394–400. DOI: 10.1080/10826068.2022.2095574
12. Аникина С.А., Чеснокова М.Г., Краус Ю.А. Биоремедиация сточных вод нефтехимической промышленности // Наука и молодежь в XXI веке : мат. Всеросс. студен. науч. конф. 2015. С. 85–87. EDN UWVSLH.
13. Гальперина А.Р. Разработка приемов биоремедиации сточных вод с остаточной замазученностью // Юг России: экология, развитие. 2010. Т. 5. № 4. С. 109–111.
14. Гальперина А.Р. Влияние цианобактерий на процесс очистки нефтезагрязненных стоков // Вода Magazine. 2018. № 3 (127). С. 38–40.
15. Шахова Д.А., Головачева Н.А. Биотехнология очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов // Пищевые технологии : сб. тезисов III Междунар. симпозиума, посвященного 90-летию со дня рождения Л.А. Остроумова. Кемерово, 2024. С. 553–557.
16. Акмуханова Н.Р., Заядан Б.К., Садвакасова А.К., Тореханова М.М., Тимофеев Н.П., Бауенова М.О. и др. Подбор перспективного штамма микроводорослей для биоремедиации сточных вод аквакультуры // Микробиология. 2022. Т. 91. № 5. С. 576–585. DOI: 10.31857/S0026365622100123. EDN EAESOA.
17. Гальперина А.Р. Разработка приемов биоремедиации замазученных сточных вод : дис. … канд. биол. наук. Уфа, Институт биологии Уфимского научного центра Российской академии наук, 2012.
18. Шарапова И.Э. Разработка комплексных форм биопрепарата для биоремедиации загрязненных нефтяными углеводородами почв и водных сред : дис. … канд. техн. наук. Сыктывкар, Санкт-Петербургский государственный технологический институт, 2012.
19. Стравинскене Е.С. Проблема биодоступности тяжелых металлов в экологическом мониторинге природных вод : дис. … канд. биол. наук. Красноярск, Красноярский государственный аграрный университет, 2012.
20. Vo H.N.P., Ngo H.H., Guo W., Nguyen T.M.H., Liu Y., Liu Y. et al. A critical review on designs and applications of microalgae-based photobioreactors for pollutants treatment // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 651. Рр. 1549–1568. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.09.282
21. Pires J.C., Alvim-Ferraz M.C., Martins F.G. Photobioreactor design for microalgae production through computational fluid dynamics : a review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 79. Рр. 248–254. DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.064
22. Al Ketife A.M., Judd S., Znad H. A mathematical model for carbon fixation and nutrient removal by an algal photobioreactor // Chemical Engineering Science. 2016. Vol. 153. Рр. 354–362. DOI: 10.1016/j.ces.2016.07.042
23. Zhang W., Zhao Y., Cui B., Wang H., Liu T. Evaluation of filamentous green algae as feedstocks for biofuel production // Bioresource technology. 2016. Vol. 220. Рр. 407–413. DOI: 10.1016/j.biortech.2016.08.106
24. Das A., Basu S., Ghosh S., Dairkee U.K., Chowdhury R. Mathematical modelling of flat plate biofilm photobioreactors with circular and rectangular configurations // Biosystems Engineering. 2018. Vol. 174. Рр. 66–79. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2018.06.004
25. Diehl S., Zambrano J., Carlsson B. Analysis of photobioreactors in series // Mathematical Biosciences. 2018. Vol. 306. Рр. 107–118. DOI: 10.1016/j.mbs.2018.07.005
Рецензия
Для цитирования:
Гогина ЕС, Гульшин ИА, Спасибо ЕВ. Биоремедиация металлосодержащих сточных вод нефтеперерабатывающего завода с использованием хлореллы: динамика роста и снижение загрязнителей. Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. 2025;(2(50)):91-99. https://doi.org/10.22227/2311-1518.2025.2.91-99
Просмотров:
13
Послать статью по эл. почте 