Способ биосорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

(51) 02 3/34 (2006.01) 12 1/12 (2006.01) 02 101/20 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ биоаккумуляции разного спектра ионов тяжелых металлов. Технический результат,обеспечиваемый изобретением,заключается в повышении эффективности очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов с помощью биофлокулирующего агента на основе диатомовых водорослей, интенсификации процесса очистки, повышение его рентабельности и снижение себестоимости процесса очистки. Поставленная задача достигается предлагаемым способом, сущность которого заключающимся в следующем. Вначале готовят питательный раствор, где выращивают диатомовые водоросли (маточная культура). Затем в емкости с загрязненной водой добавляют 10 масс. маточной культуры диатом в питательном растворе и культивируют в течение 5-7 суток, в зависимости от температуры окружающей среды и степени загрязненности. По истечении указанного срока очищенную воду используют по назначению, емкости очищают от илистого осадка,состоящего из панцирей диатомовых водорослей и продуктов их жизнедеятельности. В последующем осадок, состоящий из панцирей диатомовых водорослей и продуктов их жизнедеятельности использовать для создания различных высокотехнологичных продуктов или утилизировать.(72) Гавриленко Олег Дмитриевич Воробьев Александр Львович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ВосточноКазахстанский государственный технический университет имени Д.Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56)2100292 , 27.12.1997 Быстрова В., Жунусова А., Цафт А. Исследование строения и структуры диатомовых водорослей рек города Караганды и Карагандинской области Ащилайарык,Букпы,Кокпекты,Солонички, Нуры. Караганда, 2011. с.18-19.(54) СПОСОБ БИОСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к вопросам охраны окружающей среды (водоемов) и может быть использовано в биотехнологической очистке промышленных стоков, загрязненных тяжелыми металлами. Способ заключается в том, что для очистки стоков от ионов тяжелых металлов используют диатомовые водоросли вида(.), которые обладают большим функциональным разнообразием и целым комплексом стратегических возможностей к Изобретение относится к вопросам охраны окружающей среды (водоемов) и может быть использовано в биотехнологической очистке промышленных стоков, загрязненных тяжелыми металлами. Способ заключается в том, что для очистки стоков от ионов тяжелых металлов используют диатомовые водоросли вида(.), которые обладают большим функциональным разнообразием и целым комплексом стратегических возможностей к биоаккумуляции разного спектра ионов тяжелых металлов. Известен комплекс сооружений для биологической очистки сточных вод, содержащий последовательно соединенные переливными водотоками каскад мелководных прудов и пруд накопитель очищенной воды. Пруды комплекса снабжены блоками инокуляции (, 2120419, кл. 02 3/32). Недостатком известного комплекса является недостаточно эффективная очистка минерализованных вод, в т.ч. от железа, кальция,магния, тяжелых металлов, солей кальция и магния,фосфора. Известен способ очистки сточных вод путем пропускания последних через прибрежно-водные растения и ассоциацию плавающих водных растений в системе прудов. Очистку ведут при постоянном инокулировании системы альгологическим полиинокулятом (, 2120418,кл. С 02 3/02). Недостатками известного способа являются его сложность и невозможность очистки вод,содержащих железо, кальций, магний, тяжелые металлы, фосфор. Известен способ очистки сточных вод,включающий их электрообработку с последующей очисткой с использованием бактерий,микроводорослей и хлорирования очищенной воды на заключительном этапе (, 958328, С 02 3/32). Недостатком способа является обеззараживание очищенной воды соединениями хлора. Во-первых,происходит вторичное загрязнение воды, поскольку эффективное обеззараживание и доочистка воды возможны при наличии остаточного хлора в обеззараженной воде в количестве не менее 1,5 мг/л. Таким образом, происходит направленное и безвозвратное загрязнение воды хлоридами,удаление которых намного сложнее и дороже, чем первоначальный процесс очистки. Наиболее близким к заявленному способу является очистка сточных вод с помощью одноклеточной зеленой водоросли,обладающей спектром температуры культивирования от 20 до 40 С (, 2192459, кл. 12 1/12, 02 3/34). Недостатком очистки сточных вод с помощьюявляется узкий спектр температуры(20-40 С) культивирования водоросли,т.е. невозможность ее репродукции при низких температурах (осень, зима) и, как следствие,очистки сточных вод при пониженных температурах. 2 Задачей предлагаемого изобретения является увеличение эффективности и качества очистки сточных вод от тяжелых металлов. Технический результат,обеспечиваемый изобретением,заключается в повышении эффективности очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов с помощью биофлокулирующего агента на основе диатомовых водорослей, интенсификации очистки,повышение рентабельности и снижение себестоимости процесса очистки. Поставленная задача достигается предлагаемым способом, сущность которого заключающимся в следующем. Вначале готовят питательный раствор, где выращивают диатомовые водоросли (маточная культура). Затем в емкости с загрязненной водой добавляют 10 масс. маточной культуры диатом в питательном растворе и культивируют в течение 5-7 суток, в зависимости от температуры окружающей среды и степени загрязненности. По истечении указанного срока очищенную воду используют по назначению, емкости очищают от илистого осадка,состоящего из панцирей диатомовых водорослей и продуктов их жизнедеятельности. В последующем осадок, состоящий из панцирей диатомовых водорослей и продуктов их жизнедеятельности использовать для создания различных высокотехнологичных продуктов или утилизировать. Пример конкретного применения диатомовых водорослей для биосорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Выделение, учет численности и культивирование клеток диатомовых водорослей проводят в стеклянных колбах объемом 250-1000 см 3 при комнатной температуре в условиях периодического перемешивания при естественной смене дня и ночи в жидкой среде , приготовленной на дистиллированной воде и содержащей (мг/л)- (3)24 Н 2 - 20,- КН 2 Р 412,4,- 47 Н 2 - 25,- 3 - 16,- 2- ЭДТА-2,25,- Н 3 ВО 3 - 2,48,- МС 124 Н 2 - 1,39,- (4)672442-1,- 235 Н 2 - 42,6,- 3 -1,6,- цианокобаламина (витамина В 12), тиамин гидрохлорида (витамина В 1) и биотина - по 0,04,- бентонит (алюмосиликатный минерал) - 5 мг/л. Такой состав питательной среды был подобран на основании данных о большой пластичности диатомей в усвоении как минеральных, так и органических веществ. Причем особую роль в жизни диатомовых водорослей играет кремний,который им необходим для построения панциря. Усвоение его происходит в соответствии с ритмом деления клеток и зависит от химических и физических свойств окружающей среды. Деление клеток диатомей происходит нормально, если в воде находится не менее 5 мг/л кремния, а при содержании его около 0,5 мг/л деление прекращается. По результатам исследования культур диатом,выделенных из сточных вод предприятий Рудного Алтая и изучения их видового состава установили,что вид(.) превалирует над другими видами диатомовых водорослей и, как наиболее приспособленных к сидерофильнохалькофильнопу гидрохимическому профилю,рекомендуется для очистки промышленных сточных вод в регионе Рудного Алтая. Для изучения эффективности очистки загрязненных вод от тяжелых металлов диатомовыми водорослями в лабораторных условиях готовят растворы солей меди, кадмия,цинка, свинца и кобальта. В полученные растворы добавляют маточные культуры диатом в соотношении 110 и культивируют в течение 5-7 дней с последующим сравнительным изучением концентраций тяжелых металлов в исходных пробах и после культивирования. Из данных таблицы 1 видно, что концентрация меди снизилась в 3 раза,кадмия - 2,3 раз, цинка 1,2 раза, свинца - 1,1 раза,кобальта - 1,1 раза. Таблица 1 Результаты очистки водных растворов солей тяжелых металлов с промощью диатомовых водорослей Номер пробы Элемент Единицы Исходный водный раствор Водный раствор после добавления диатомовых водорослей Определение эффективности очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов проводят в прудах отстойниках и близлежащих водоемах Прииртышского комплекса,где выявлены геохимически специализированные сидерофильные элементы (, , Со и др.) и медь. Здесь же известен целый ряд медно-колчеданных и полиметаллических месторождений (в том числе и крупных) и проявлений. Именно эти породы и руды на протяжении длительного времени служили источником для строительства панцирей диатомовых водорослей. В результате естественного отбора культивировались виды,наиболее интенсивно извлекающие для своего метаболизма именно вышеуказанный спектр химических элементов. В таблице 2 показано биосорбционное действие диатомовых водорослей на ионы тяжелых металлов. Таблица 2 Снижение содержания химических элементов в водоемах в районе Белоусовского хвостохранилища под воздействием диатомовых водорослей (по данным спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Элемент Единицы Водоем 1 (т.н.2) Водоем 2 (с диатомами (т.н.3 Снижение содержания (раз) Таким образом, в промышленных условиях отмечают установленные в лабораторных опытах явления по извлечению диатомовыми водорослями из воды ряда химических элементов, что может быть использовано для очистки и водоподготовки технологических вод. Учитывая, то, что биомасса диатомовых водорослей может значительно увеличиваться за короткое время, технологии,разработанные на данном явлении, могут быть весьма эффективными. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ биосорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, предусматривающий подготовку питательной среды, культивирование водорослей, внесение биомассы водорослей в сточную воду, перемешивание, отличающийся тем,что для очистки сточных вод используют психрофильные диатомовые водоросли вида.