Введение к работе
Актуальность темы. Особое место в области промышленной экологии занимает очистка сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов. При недостаточной обработке стоков эти ионы попадают в водоемы, отрицательно влияют на окружающую среду и могут накапливаться в организме животных и растениях.
Среди ионов тяжелых металлов шестивалентный хром из-за высоких окислительно-восстановительных свойств является токсичным, уступая в этом отношении лишь некоторым другим, таким как кадмий, свинец, ртуть.
Для обработки хромсодержащих сточных вод используют методы глубокой (полной) очистки от ионов Cr(VI), среди которых наиболее распространены химические и физико-химические методы, однако, они имеют существенные недостатки. При применении реагентных методов' используется большое количество дефицитных реагентов. Процесс проводят в периодических условиях, восстанавливая шестивалентный хром до трехвалентного, далее его осаждают и удаляют в виде шлама. Образование большого количества такого шлама является большим неудобством при реализации процесса. В промышленности также используют такие методы, как ионообмен и электрохимическое выделение хрома, но при наличии в растворах других ионов металлов происходит необратимое отравление ионообменных смол, а применение электрохимических способов связано с эольшими энергозатратами.
Определенное применение находит адсорбционная технология для удаление ионов тяжелых металлов с помощью іктивированньїх углей. Известны также немногочисленные '.лучаи использования биохимической очистки :ромсодерж'ащих стоков, имеющие, однако, свои іграничения.
Актуальным является разработка и исследование высокоэффективных методов обработки хромсодержащих стоков, сочетающих достоинства вышеназванных технологий. Одним из таких методов является биосорбция, сущность которой заключается в потреблении микроорганизмами загрязнений в"присутствии адсорбентов, таких как активированные угли, которые принимают часть загрязнений на себя. При . этом микроорганизмы могут иммобилизовываться на поверхности углей, потребляя компоненты, стока, и способствовать регенерации поверхности сорбентов.
Диссертационная работа выполнена в рамках координационного плана Научного Совета АН СССР по адсорбции (1991), программы Республики Татарстан "Развитие мониторинга- и оздоровления окружающей среды" (1993), программа Российской .Федерации МНТП Биотехнология: подрограмма Экобиотехнология (1996).
Целью работы является разработка высокоинтенсивного способа и аппаратуры, работающих по принципу биосорбции, для очистки стоков различного состава, исследование процесса очистки сточных вод от Cr(VI) в анаэробных условиях, разработка математической модели процесса.
Научная новизна. Разработан биосорбционный способ
очистки гальванических стоков от ионов шестивалентного
хрома. Выполнены экспериментальные исследования
адсорбционных свойств гранулированного активированного
угля.(ГАУ) марки СКТ и активного ила к ионам Cr(VI),
кинетики биохимического и биосорбционного процессов
восстановления Cr(VI) в периодических условиях, динамики
очистки производственных стоков в биосорбере и
биореакторе. ,
Предложены механизмы восстановления хрома для двух вариантов .-реализации процесса и построены
соответствующие математические модели.
Практическая значимость. Разработан биосорбер для обработки стоков от ионов хрома, позволяющий эффективно заменить реагентные методы очистки и, как следствие, избавиться от образования большого количества шлама.
Проведены опытно-промышленные испытания способа биосорбции для обработки стоков гальванических цехов КАПО им.СП.Горбунова, метод рекомендован для внедрения на данном предприятии.
Апробация полученных результа тов. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на Шестой межреспубликанской научной конференции студентов вузов СССР "Синтез, исследоание, модификация и переработка высокоэффективных соединений" (г.Казань, 1991), Республиканском научно-техническом семинаре "Мониторинг окружающей среды" (г. Казань, 1992), I Республиканской научной конференции "Актуальные экологические проблемы. Республики Татарстан" (г. Казань, 1994), IV Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (г. Москва, 1994), Международной экологической конференции (г.Руса, Болгария, 1994 г.), IV Международном симпозиуме "Экология-95" (г. Бургас, Болгария, 1995),' Международной * конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды" (г.Томск, 1995), II региональной конференции "Экологические аспекты устойчивого развития Республики Татарстан" (г.Казань, 1995), на ежегодных научно-технических, конференциях Казанского государственного технологического университета 1993-199бгг. ' ; .
' По теме диссертации опубликованы 2 депонированные научные работы, подана 1 заявка на патент, 1 статья направлена ic публикации в открытой печати.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на
..f;r?.^. страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего ...9.7... наименований и ...:...> приложений. Работа проиллюстрирована &. рисунками и.?/.. таблицами.