Биологический 2,4,6

Том 13 научных докладов, номер статьи: 9053 (2023) Цитировать эту статью

128 доступов

Подробности о метриках

Серьезные проблемы со здоровьем могут возникнуть в результате воздействия азотистого загрязнителя, такого как 2,4,6-тринитротолуол (ТНТ), который выбрасывается в окружающую среду предприятиями военной и военной промышленности, а также из сточных вод, загрязненных тротилом. Удаление тротила активным илом с расширенной аэрацией (EAAS) было оптимизировано в текущем исследовании с использованием моделирования искусственной нейронной сети. Для достижения наилучшей эффективности удаления в этом исследовании использовалось 500 мг/л химической потребности в кислороде (ХПК), 4 и 6 часов времени гидравлического удержания (HRT) и 1–30 мг/л тротила. Кинетику удаления тротила системой ЭААС описывали расчетом кинетических коэффициентов K, Ks, Kd, ​​max, MLSS, MLVSS, F/M и SVI. Адаптивная система нейронечеткого вывода (ANFIS) и генетические алгоритмы (GA) использовались для оптимизации данных, полученных путем исключения TNT. Для анализа и интерпретации полученных данных использовался подход ANFIS, его точность составила около 97,93%. Наиболее эффективная эффективность удаления определялась методом ГА. В идеальных условиях (концентрация тротила 10 мг/л и 6 часов) эффективность удаления тротила системой EAAS составила 84,25%. Наши результаты показали, что оптимизация EAAS на основе системы искусственных нейронных сетей (ANFIS) может повысить эффективность удаления тротила. Кроме того, можно утверждать, что усовершенствованная система EAAS способна извлекать сточные воды с более высокими концентрациями тротила по сравнению с предыдущими экспериментами.

Качество воды и нехватка ресурсов – это две проблемы, с которыми сегодня сталкивается мир из-за географических, антропологических и социально-экономических факторов1. Соответственно, устойчивое восстановление и повторное использование ресурсов сточных вод уже давно рассматривается как многообещающий подход к решению этих проблем. Однако присутствие в сточных водах широкого спектра опасных соединений, включая пестициды, полициклические ароматические углеводороды, полифенольные соединения, нефть, поверхностно-активные вещества и нитроароматические соединения, затруднило разработку стратегий с желаемой эффективностью по удалению этих загрязнителей2,3. Что касается многих органических и неорганических соединений в бытовых и промышленных сточных водах, для устранения загрязнений из сточных вод применялись различные процессы биологической и химической очистки4,5,6,7,8.

Среди вышеупомянутых загрязнителей нитроароматические соединения (NAC) считаются одним из основных источников загрязнения сточных вод, которые могут вызвать серьезные проблемы, если их не удалить должным образом9. Эти соединения представляют собой особый класс ароматических молекул, имеющих по крайней мере нитрогруппу (–NO2) в бензольном кольце. Показано, что НАК широко распространены в окружающей среде10, а к числу хорошо известных НАК1 относятся 1,3,5-тринитробензол (ТНБ), 2,4,6-тринитротолуол (ТНТ), тринитрофенол, тетрилнитрамин, гексанитробензол1. .

Тротил (2,4,6-тринитротолуол) — многофункциональное ароматическое вещество, используемое в самых разных областях, включая лекарства, инсектициды, фунгициды, гербициды, пенополиуретаны и красители. Кроме того, это одно из самых традиционных взрывчатых веществ, до сих пор используемых в горнодобывающей промышленности11. Процесс производства тротила включает в себя несколько этапов, в результате которых образуются отходы, которые в конечном итоге выбрасываются в окружающую среду и потенциально могут загрязнить водные ресурсы и почву. Моно-нитротолуол (МНТ), ди-нитротолуол (ДНТ), сульфаты, динитротолуолсульфонат (ДНТС) и различные другие нитробензолы (NB) также являются основными производными тротила, представляющими потенциальный риск для здоровья. Хорошо известно, что различные количества этих азотистых веществ присутствуют в сточных водах, загрязненных тротилом, и ответственны за изменение цвета (например, оранжевая вода, красная вода, желтая вода и т. д.)9. Сообщалось также, что сточные воды, загрязненные тротилом, имеют высокий уровень химической потребности в кислороде (ХПК), варьирующийся от 600 до 6000 мг/л12. Соответственно, было показано, что присутствие тротила и других родственных ароматических химикатов в сточных водах оказывает огромное влияние на экологию региона. Согласно рекомендациям Агентства по охране окружающей среды (EPA), максимальная концентрация тротила в воде и почве не должна превышать 2 мкг/л и 17,2 мг/л соответственно13,14. Другие также показали, что присутствие большего количества производных нитробензола — МНТ, ДНТ, сульфонатов и других — может повысить уровень загрязнения11,12,13,14,15. Учитывая эти примечания, сточные воды, загрязненные тротилом, должны быть надлежащим образом очищены перед их сбросом в водные пути.