ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование микроорганизмов для очистки сточных вод от тяжелых металлов из "Очистка сточных вод: флотация и сгущение осадков" Микроорганизмы обладают способностью накапливать значительные количества тяжелых металлов - меди, кадмия, свинца, урана и т.д. Это позволяет разработать промышленные системы для их удаления и извлечения ценных металлов из промышленных сточных вод. Специалистами биологического факультета университета г. Киль проанализированы перспективы использования для таких целей бактерий, водорослей и грибов. [c.36] Описано удаление плутония с эффективностью 75 - 80% при пропускании его растворов через колонку с полипропиленовым волокном с иммобилизованными на нем клетками Pseudomonas aeruginosa. Две последовательно соединенные колонки увеличивают эффективность до 98- 99%, которая сохраняется около двух недель. [c.37] Для извлечения кадмия применяют колонки, заполненные полиакриламидным гелем с иммобилизованными на нем клетками itroba ter sp- Колонка размером 10x3 см поглощает 2,5- 3,5 г металла. После его удаления промыванием нитратным буфером емкость восстанавливается на 84 - 85%. В систему необходимо добавлять глицерин-2-фосфат. На этих же колонках сорбируются смеси кадмия, меди, свинца, а также уран (эффективность 85, 83, 85 и 95 - 96% соответственно). Авторы отмечают, что хотя использование в промышленном масштабе полиакриламидного геля и глицерин-2-фосфата экономически невыгодно, но при оптимизации процесса появляется перспектива выделения тяжелых металлов из водных растворов. [c.37] Взаимодействие ионов тяжелых металлов с аэробными микроорганизмами исследовали многие авторы. Установлено, что большинство исследованных микроорганизмов хорошо сорбируют ионы тяжелых металлов. Менее изучено взаимодействие тяжелых металлов с анаэробными микроорганизмами. Особый интерес представляет поведение тяжелых металлов в среде метантенка, куда ионы тяжелых металлов поступают с образующимися в результате биологической очистки сточных вод осадками. [c.38] Метантенки, используемые на крупных станциях аэрации, обеспечивают хорошее кондиционирование осадков. При этом 50-60% органической части осадков разлагается и образуется метановый газ. В связи с недостатком топлива и повышением цен на него во многих странах возрастает интерес к анаэробному сбраживанию осадков сточных вод. Практика показывает, что количество образующегося метанового газа в большинстве случаев превышает топливные затраты на технологическую обработку осадка. Получаемый метановый газ, как правило, сжигают в котельных с последующим использованием тепла для поддержания оптимальной температуры в метантенках, а также для нужд станций аэрации. [c.38] Оптимальная нагрузка по беззольному веществу поддерживается при отлаженных и регулируемых процессах обезвоживания осадков сточных вод, которая в ряде случаев достигается рециркул5щией сбраживаемого осадка и смешением его с поступающим в метантенк сырым осадком. Такая схема действует на станции Нью-Йорк Сити (США). [c.38] Анаэробное сбраживание осадка, как правило, затруднено большими концентрациями тяжелых металлов, оказывающими токсичное воздействие на анаэробные микроорганизмы. Тяжелые металлы распределяются между неорганической фракцией осадка и биомассой, причем металлы диффундируют и внутрь клеток анаэробных бактерий. От концентрации тяжелых металлов внутри анаэробных бактерий зависит их живучесть. Экспериментально доказано, что в виде сульфидов металлы достаточно приемлемы для анаэробных бактерий, причем с ростом концентрации сульфида содержание металлов в бактериях быстро уменьшается. [c.38] Увеличение pH приводит к уменьшению содержания металлов в растворе, поэтому в биомассе их становится меньше. В связи с этим в процессе очистки сточных вод поддерживают оптимальное значение pH, а не концентрацию сульфидов, что особенно выгодно, если используют дорогие и неприятно пахнущие сульфиды. Как правило, в ряде случаев достаточно ввести лишь небольшое количество сульфида. [c.38] Температура также влияет на взаимодействие тяжелых металлов с бактериальными клетками. Как известно, при нагревании увеличивается растворимость большинства неорганических веществ, и это приводит к росту поглощения металлов биомассой бактерий. Экспериментальные данные показывают, что накопление металлов в органической фазе зависит от растворимости неорганических соединений металлов. Никель, например, имеет наиболее растворимый сульфид в нейтральной среде и наиболее ядовит, быстро накапливается в бактериальных клетках при снижении pH. Наоборот, свинец, который заметно менее растворим, слабо накапливается в клетках бактерий при незначительном снижении pH. Важное значение имеет сродство между металлом и клеткой. В случае присутствия в среде иона меди образуются слаборастворимые осадки, и все-таки ион меди также достаточно быстро накапливается в клетках бактерий при снижении pH. [c.39] В табл. 9 представлены свойства тяжелых металлов по отношению к биомассе. [c.39] В табл. 9 в первой колонке приведен ряд металлов в порядке уменьшения их концентраций в биомассе при pH 7 и нормальных условиях работы метантенка. Во второй колонке показана их растворимость в жидкой среде метантенка. Сродство к биомассе отражают константы взаимодействия металл-клетка. В последней колонке показана склонность каждого металла к взаимодействию с биологической или неорганической фракцией. [c.39] Концентрацию ионов тяжелых металлов в среде метантенка необходимо учитывать при оптимизации процесса метанового сбраживания осадка, например, по таким важнейшим параметрам, как pH и температура. Кроме того, осадки сточных вод надо обезвреживать от ионов тяжелых металлов. На рис. 8 приведены возможные способы обезвреживания осадков сточных вод, в том числе и от ионов тяжелых металлов. Если обезвреживание и последующая утилизация осадков из-за большого содержания ионов тяжелых металлов невозможны, то их, видимо, следует сжигать или подвергать захоронению. [c.40] В Западной Европе осадки сточных вод в большинстве случаев сжигают и только часть их применяют в качестве удобрения - как правило, для лесопарков, лесных полос вдоль дорог и других лесных посадок. Использованию осадков сточных вод в качестве удобрения, например в растениеводстве, препятствует наличие в них тяжелых металлов. [c.40] Для сжигания осадков используют различные печи, в том числе полочные и флюидизационные. В последних температура сжигания достигает примерно 850 °С, в результате чего отводимые газы не имеют запаха. Флюидизационный фильтр представляет слой песка, взвешенный в потоке горючего газа. Осадок специальными шнеками подают в печь, где влага, содержащаяся в осадке, испаряется, а твердое вещество сгорает. В нормально работающей печи осадки сжигают без добавки топлива, за исключением пускового периода. Отработанные газы отводят из печи через теплообменник, в котором подогревают воздух, подводимый воздуходувкой. [c.41] Образующиеся отработанные воздушные потоки имеют повышенную концентрацию тяжелых металлов и поэтому их необходимо очищать. Возможная схема образования таких отработанных воздушных потоков и их очистки представлена на рис. 9. Воздушные потоки очищают путем контактирования их с водой, содержащей микроорганизмы, которые при оптимальных условиях проведения процесса сорбируют ионы тяжелых металлов. [c.41] Следует отметить, что возможна частичная сорбция тяжелых металлов на стадии флотации при одновременной подаче во флотатор части избыточного активного ила. Активный ил вместе с адсорбированными на микроорганизмах тяжелыми металлами флотируется и далее поступает на стадию обработки осадков сточных вод. Таким способом можно удалить из воды до 60 - 90% тяжелых металлов из поступающих на биологическую очистку сточных вод. Важное значение при этом имеют длительность и интенсивность перемешивания при контактировании сточных вод, содержащих тяжелые металлы, с активным илом. В случае интенсивного перемешивания снижается эффективность флотации, а при весьма длительном контактировании сточных вод с активным илом уменьшается производительность флотатора. Поэтому в каждом конкретном случае целесообразно экспериментально определять оптимальные условия контактирования активного ила со сточными водами на стадии флотации. [c.41] Вернуться к основной статье