Экобиотехнология очистки вод от тяжелых металлов в условиях субстратного лимитирования

• Автор: Новосельцева, Ирина Валентиновна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор методов очистки вод от неорганических кислородсодержащих анионов и тяжелых металлов.

1.1. Влияние НКСА и ТМ на объекты биосферы и человека .

1.2. Антропогенные источники поступления НКСА и ТМ в биосферу.

1.3. Аналитический обзор существующих методов очистки

вод от НКСА и ТМ

1.3.1. Химические методы очистки.

1.3.2. Физикохимические методы очистки

1.3.3. Биохимические методы очистки.

Выводы по главе

2. Технология культивирования микробных сообществ
в лимитированных средах
2.1. Особенности развития водных организмов на естественных средах
2.2. Активные носители
2.3. Газосодержащие субстраты.
Выводы по главе и конкретизация задач исследований . . .
3. Материалы и методы исследований.
3.1. Объекты исследования
3.2. Лабораторная установка
3.3. Полупромышленная установка
3.4. Производственные установки
Выводы по главе.
4. Лабораторные исследования по микробной очистке вод
от ТМ в условиях лимитирования
4.1. Оценка возможности перевода хромвосстанавливающих культур микроорганизмов на автотрофный тип питания .
4.2. Активные носители из растительности
4.3. Влияние внешних факторов среды на процесс сульфатредукции
4.3.1. Определение механизма процесса сульфатредукции
4.3.2. Влияние температуры на параметры процесса
сульфатредукции.
4.4. Изучение условий связывания ТМ газообразным
сероводородом.
4.5. Использование переменновалентных элементов как терминальных акцепторов электронов.
4.6. Азотфиксация как компонент восстановительных
процессов в водных средах.
Выводы по главе.
5. Исследования опытнопромышленных установок
очистки вод от тяжелых металлов.
5.1. Отработка режимов очистки вод от ТМ на пилотных
и опытнопромышленных установках
5.2. Рекомендации по применению биохимических
методов очистки загрязненных вод от тяжелых металлов .
Основные результаты и выводы по главе.
6. Разработка инженерной методики расчета и техникоэкономическая оценка биотехнологических методов
очистки вод от НКСА и ТМ
6.1. Расчет биореакторов по очистке вод от НКСА хромаУ1. . .
6.2. Экологоэкономическая оценка биотехнологии
очистки вод от ТМ и НКСА хрома
Выводы по главе.
Основные выводы.
Литература


Разработка месторождений полезных ископаемых является в геохимическом аспекте фактором аналогичным природным процессам, переводящим иммобилизованные формы химических элементов в подвижные миграционные формы. В результате функционирования добывающей промышленности огромные массы вещества вовлекаются в техногенные геохимические потоки. Основными источниками загрязнения водной среды предприятиями горнодобывающей промышленности являются отвалы и терриконы, хвостохранилища и другого вида накопители. Загрязненность подземных вод происходит вследствие фильтрации жидкой фазы из хранилищ, а также при фильтрации атмосферных осадков через отвалы, содержащие токсичные ингредиенты . При этом, если в поверхностных водоемах происходит частичное или полное самоочищение, в том числе и за счет концентрирования металлов водной растительностью, то в подземных горизонтах идет процесс обогащения вод металлами. В 1 кг хвостов содержится 1 г, а в 1 т 1 кг меди. Таким образом, при условии полного выноса меди и растворения ее соединений 1 т хвостов может загрязнить м3 чистой воды до концентрации 1 мгл . Переход металлов из твердой фазы песков в жидкую фазу осуществляется благодаря промежуточным геохимическим процессам, важнейшими из которых является сернокислый. Сущность его заключается в том, что при взаимодействии кислорода и воды на практически нерастворимые сульфиды хвостовых песков образуются сравнительно легко растворимые сульфаты и свободная серная кислота. Процесс этот сопровождается повышением содержания в воде сульфатиона и снижением . По объему и массе вырабатываемых в окружающую среду загрязняющих элементов и соединений перерабатывающие отрасли промышлености являются лидирующими. Из них на первом месте по загрязнениям находитсяметаллургия, которая поставляет в атмосферу, гидросферу и почвы наибольшее количество тяжелых металлов, в том числе кадмия, хрома, никеля, цинка, а также их соединений . При этом, в таких производствах как доменное и сталеплавильное сточные воды образуются в аппаратах газоочистки и содержат в основном механические загрязнения. В ферросплавном производстве в печах с мокрой очисткой газа образуются отработанные воды, содержащие, как механические загрязнения, так и химические примеси цианиды, хром, серную кислоту и др. Предприятия металлообработки и машиностроения также являются значительными потребителями водных источников около свежей воды от общего ее расхода промышленностью страны . Самое интенсивное загрязнение водоемов вызывают стоки от гальванических и травильных отделений,которые на некоторых предприятиях составляют до общего объема. Сточные воды, образующиеся в цехах гальванопокрытий, подразделяются на слабоконцентрированные до мгл и сильноконцентрированные до 0 0 гл. Около из них составляют хромсодержащие. Значительную долю среди сточных вод гальванических цехов занимают стоки, содержащие соли железа, меди, никеля, цинка, кадмия. Это, в основном, промывные сточные воды после операций обезжиривания, травления и нанесения покрытий. Промывка осуществляется душеванием или непосредственным погружением в ванны с промывной водой. Концентрации загрязнений в промывных водах зависят от площади, материала и качества покрываемой поверхности, промежутка времени между извлечением из ванн покрытия и погружением в промывную воду. Уменьшение расхода промывных вод может быть достигнуто каскаднопротивоточной промывкой деталей, когда промывная жидкость двигается в противоположном направлении промываемым деталям. Уменьшить остаточное количество электролита возможно при соблюдении секундного интервала после выемки изделий из ванны, после чего на поверхности остается слой электролита, толщина которого определяется силами адгезии и поверхностными свойствами . Установлено, что на 1 м2 поверхности деталей простой формы остается 0, 0, л электролита 0, 0, лм средней 0, 0,3 лм сложной. Другим эффективным средством уменьшения остаточных количеств электролита является обдувка воздухом. В результате обдувки в раза уменьшаегся количество электролита на поверхности, достигается экономия времени между последующими операциями и в раз сокращается количество загрязнений в сточных водах, а, следовательно, и затраты на их очистку.