В последнее время у нас в стране и за рубежом увеличились
масштабы проводимых исследований по разработке технологии выделения тяжелых
цветных металлов из сточных вод гальванопроизводств биохимическим методом
сульфатовосстанавливающими бактериями (СВБ). Однако достигнутое при этом
снижение концентраций ионов тяжелых металлов, в частности таких, как хром,
составило только 100 мг/л, что нельзя признать оптимальным, исходя из реальных
концентраций ионов шестивалентного хрома (200 - 300 мг/л). В мировой практике
было исследовано влияние высоких концентраций ионов тяжелых металлов на
эффективность их извлечения биохимическим методом. Так, скорость изменения
концентрации шестивалентного хрома определяли в стеклянных реакторах, строго
выдерживая анаэробные условия протекания процесса. Для развития
сульфатовосстанавливающих бактерий в реакторы вводили питательную среду
Постгейта В. Кроме того, отдельные серии опытов проводили на пилотной установке
непрерывного действия, состоящей из биотенка проточного типа и отстойника.
В Уфимском нефтяном институте
разработан комплексный метод биохимического извлечения хрома. Сущность его
заключается в использовании специализированных бактериальных культур,
отличающихся высокой стойкостью к отравляющему действию хрома. Хромсодержащие
сточные воды подают в соответствующие емкости-накопители, затем - в биотенк,
где смешиваются с бактериальными культурами. Из биотенка очищенные воды
отводятся в отстойник, после чего направляются в фильтры для доочистки.
Очищенная вода поступает на повторное использование. Хромсодержащие осадки,
образующиеся в биотенках, отстойниках и фильтрах, подаются в шламонакопитель,
обезвоживаются на вакуум-фильтрах и используются в качестве добавок при
производстве строительных материалов. Достоинствами этого метода являются
высокая эффективность и простота технологического оформления процесса.
Германскими учеными был предложен
способ выделения хрома
путем сорбции на биомассе активного ила или других сорбентах растительного
происхождения, отличающийся тем, что биомассу предварительно обрабатывают
растворами кислот, щелочей, солей или органическими растворителями. При этом
значительно увеличиваются сорбционные свойства биомассы и возрастает скорость
десорбции хрома из растворов выщелачивания.
Всероссийским НИИ межотраслевой
информации для
извлечения хрома (VI) были использованы микроорганизмы Pseudomonas
dechromaticons Rom, способные восстанавливать хром (VI) в процессе своей
жизнедеятельности до хрома (III), который выпадает в осадок в виде
вместе
с осуществившими этот процесс микроорганизмами. Осадок после соответствующей
подготовки может быть использован на металлургических комбинатах в качестве
легирующей добавки или для получения оксида хрома и краски.
Отделом химической технологии
Национальной лаборатории Oak Ridge (штат Тенесси) был
предложен биологический способ выделения хрома, где в качестве сорбента
используют шарики размером с булавочную головку, полученные из морских
водорослей, которые содержат около 1 млн. микроорганизмов каждый. Извлечение
проводится по принципу кипящего слоя в колоннах. После насыщения сорбент
отфильтровывают, сушат и сжигают, получая концентрат сорбируемых примесей.
В Днепропетровском университете
предложен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов биофильтраторами -
личинками бесхвостых амфибий в емкостях или естественных прудах при плотности
посадки личинок в сточных водах 500-1000 экз/м3.
В США предложен способ неполной
биологической очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов и
сульфат-ионы с восстановлением их до нерастворимых в воде соединений. Способ
состоит в пропускании сточных вод (периодически или непрерывно) через пористую
матрицу с микрофлорой, включающую виды
Desulfovibrio и
Desulfotomaculum.
Бактерии этих видов в анаэробных условиях преобразуют сульфат-ионы в
сероводород. Сероводород образует с ионами тяжелых металлов нерастворимые
соединения, котороые оседают на матрице и могут быть удалены. Процесс следует
проводить при рН от 6 до 11 (предпочтительно в диапазоне от 7до 10), при
температуре от 0 до 600 (предпочтительно в диапазоне от 12 до 350)
и скорости течения сточных вод 820 л/сут на 1 м2 поверхности матрицы
(предпочтительно диапазон от 86 до 270 л/(сут*м2).
Английскими учеными проведено исследование по изучению
поведения тяжелых металлов в кратковременных экспериментах очистки сточных вод в
гидропонической системе с гравиевым основанием. Были проведены исследования
удаления кадмия, хрома, никеля, меди и цинка из предварительно очищенных сточных
вод. Определено, что степень удаления этих металлов зависит от времени
экспозиции, от 6 до 8 часов, моделируя перелив или залповую нагрузку. Измерялись
концентрации металлов в осадке, а также в листьях, стеблях и корнях. Большая
эффективность удаления наблюдалась для хрома, меди, никеля и цинка (до 70% после
6 – 8 часов). Из смеси всех 5 металлов хром удалялся более, чем на
95%.Применяемая гидропоническая система имела 12 м длины. Добавление тяжелых
металлов к сточным водам приводило к отчетливому ослаблению культуры только на
первых 2 – 3 метрах. Растения, растущие дальше были здоровыми и хорошо
развивались.
