2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение..................................................4
1. Аналитический обзор методов очистки вод от неорганических кислородсодержащих анионов и тяжелых металлов.............8
1.1. Влияние НКСА и ТМ на объекты биосферы и человека ... 9
1.2. Антропогенные источники поступления НКСА и ТМ в биосферу...............................................12
1.3. Аналитический обзор существующих методов очистки
вод от НКСА и ТМ......................................17
1.3.1. Химические методы очистки...........................18
1.3.2. Физико-химические методы очистки....................22
1.3.3. Биохимические методы очистки.........................27
Выводы по главе........................................38
2. Технология культивирования микробных сообществ
в лимитированных средах................................40
2.1. Особенности развития водных организмов на естественных средах......................................40
2.2. Активные носители......................................43
2.3. Газосодержащие субстраты...............................44
Выводы по главе и конкретизация задач исследований . . : . 46
3. Материалы и методы исследований.........................48
3.1. Объекты исследования.................................. 48
3.2. Лабораторная установка................................50
3.3. Полупромышленная установка............................51
3.4. Производственные установки............................54
Выводы по главе.......................................58
4. Лабораторные исследования по микробной очистке вод
от ТМ в условиях лимитирования..........................59
4.1. Оценка возможности перевода хромвосстанавливающих культур микроорганизмов на автотрофный тип питания ... 60
4.2. Активные носители из растительности....................64
4.3. Влияние внешних факторов среды на процесс сульфатредукции..........................................72
4.3.1. Определение механизма процесса сульфатредукции......72
3
4.3.2. Влияние температуры на параметры процесса
сульфатредукции.........................................75
4.4. Изучение условий связывания ТМ газообразным
сероводородом.............................................80
4.5. Использование переменновалентных элементов как терминальных акцепторов электронов...........................88
4.6. Азотфиксация как компонент восстановительных
процессов в водных средах...................................95
Выводы по главе...........................................100
5. Исследования опытно-промышленных установок
очистки вод от тяжелых металлов........................... 102
5.1. Отработка режимов очистки вод от ТМ на пилотных
и опытно-промышленных установках..........................102
5.2. Рекомендации по применению биохимических
методов очистки загрязненных вод от тяжелых металлов ... 106
Основные результаты и выводы по главе.......................109
6. Разработка инженерной методики расчета и техникоэкономическая оценка биотехнологических методов
очистки вод от НКСА и ТМ....................................110
6.1. Расчет биореакторов по очистке вод от НКСА хрома(У1). . . 110
6.2. Эколого-экономическая оценка биотехнологии
очистки вод от ТМ и НКСА хрома..............................117
Выводы по главе...........................................121
Основные выводы.........................................122
Литература................................................124
Приложения................................................146
Приложение 1..............................................147
Приложение 2............................................148
Приложение 3..............................................149
Приложение 4............................................157
Приложение 5..............................................161
Приложение 6............................................. 165
Акты внедрения
16
ках и во вращающихся барабанах, требующие, по мнению авторов, минимальных расходах воды. Основной особенностью способов является автоматизация процесса промывки [54]. Разработан также способ, включающий промывку детали в непроточной ванне с перемешиванием воды -сжатым воздухом. При этом сжатый воздух диспергирует на множество мелких пузырьков, создавая дополнительные поверхности раздела фаз. Образовавшийся на зеркале воды пенный слой удаляется и подвергается очистке. В целях совмещения процессов промывки и нейтрализации токсичных компонентов в промывных водах для деталей линий цинкования предложен [55] способ реагентной промывки (метод Ланей) по прямо-точно-противоточной схеме.
Помимо промывных сточных вод в гальванических производствах образуются отработанные (основные, маточные) электролиты. Сброс их единовременный (1-2 раза в месяц и реже), поступление в систему водоотведения чаще всего осуществляется путем постепенного дозирования в промывные сточные воды с последующей очисткой. В некоторых случаях отработанные электролиты обезвреживаются отдельно, и тогда их количество не учитывается в общем расходе сточных вод. В других- отработанные электролиты разбавляются очищенной сточной или технической водой, что нежелательно, т.к. ведет к увеличению объемов сооружений очистки. Для нормального протекания процесса очистки все потоки сточных вод должны отводиться по отдельным трубопроводам. Объединение возможно только после прохождения определенных этапов очистки.
НКСА представлены в сточных водах гальванических производств следующими ионами: НКСА - СгОд2', СигО2', N03% БОд 2‘, ВОз3-, катионы ТМ: N12+, Ъп2+, Сс12+, Си 2+ , Бп 2+ и др.
Следующими по количеству сбрасываемых НКСА и ТМ, после гальванических цехов следуют спичечные фабрики. В СССР имелось 23 спичечные фабрики, однако, до недавнего времени состав производственных сточных вод изучен не был [56, 57]. В спичечном производстве сточные воды образуются в результате выполнения операций по приготовлению фосфорной и зажигательной масс: при промывке шаровых мельниц, макальных плит и другого технологического оборудования.
17
На основе изучения среднегодового состава сточных вод Череповецкой спичечной фабрики по предложенной методике [58] нахождения расчетных концентраций с 95% надежностью, определены компоненты стока, мг/л: СЮз* - 731,0; взвешенные вещества - 273,0; Ъъ (II) - 33,8; Сг (IV) - 27,5; Ре (III) - 19,9; БПК5 - 98,4; ХПК - 224,4; максимальный расход сточных вод - 4,88 л/с. Приведенный состав определен на выпуске сточных вод из химического цеха спичечной фабрики, а также цеха с автоматами “Аренко”. С учетом того, что на спичечных фабриках исторически сложилось общесплавная система канализации, расчетные показатели должны быть уменьшены с учетом разбавления. Например, для Череповецкой спичечной фабрики в общем стоке, поступающем в городской коллектор, содержится мг/л: СЮз* - 30,0 - 150,0; Сг (IV) - 0,5 - 10,2; ХПК - 90.4 - 380,0 БПК3 - 45,0 - 80,0.
Разовые определения концентраций загрязнений в сточных водах фабрики “Белка” (г. Верхний Ломов, Пензенской обл.) показали содержание следующих компонентов, мг/л: СЮз* - 15500: Сг (VI) - 78,7; 7л\ -95,4; Бе (III) - 81,0; ХПК - 7870; на Вильядинской спичечной фабрике соответственно - 2300; 42,8; 26; 31,4; 1880.
Из приведенных данных следует, что в состав производственных и городских сточных вод, а также в поверхностные и подземные водах отдельных промышленных регионов входят ИКСА и ТМ в различных комбинациях и в большом диапазоне концентраций. Это необходимо учитывать при разработке методов биотехнологической очистки вод.
1.3. Аналитический обзор существующих методов очистки
вод от ИКСА и ТМ
Многообразие методов очистки вод от ИКСА и ТМ можно разделить на химические, физико-химические и биохимические. При этом, постоянновалентные компоненты вод удаляются в виде малорастворимых гидроксидов, сульфидов, основных или комплексных солей, а также катионов при использовании ионообменных и мембранных методов. Выделение переменновалентных элементов идет в 2 ступени: на первой -восстановление анионопределяющего элемента, на второй - процесс,
- Київ+380960830922