Учёные Новгородского государственного университета имения Ярослава Мудрого (НовГУ) и Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна разработали метод детоксикации осадков биологических очистных сооружений от тяжёлых металлов, основанный на смещении равновесия обратимых процессов связывания металлов соединениями аэробно-стабилизированного осадка при введении малорастворимых кальциевых соединений, сообщила пресс-служба НовГУ.
С промышленными, ливневыми и хозяйственно-бытовыми сточными водами тяжёлые металлы поступают на биологические очистные сооружения (БОС). Сточные воды подвергаются биологической очистке под действием микроорганизмов, переводя загрязняющие вещества в аэробно стабилизированный осадок. В ходе процесса живые организмы концентрируют тяжёлые металлы в сотни и тысячи раз, вследствие чего в этот осадок попадает от 50 до 80% веществ, поступающих на очистные станции.
Аэробно стабилизированный осадок включает три составляющие: биологическую – микроорганизмы, простейшие, водоросли, грибы; органическую – белки, сахара, спирты, кислоты; неорганическую – гидроксиды, фосфаты, карбонаты, силикаты. Каждая из частей осадка способна связывать ионы тяжелых металлов из водных сред.
«Одна из главных проблем очистки сточных вод в России заключается в том, что 90% образующихся осадков захораниваются на иловых площадках, площадь которых превышает 100 000 гектаров, — отмечает доцент кафедры фундаментальной и прикладной химии НовГУ Владимир Исаков. — Дело в том, что концентрация тяжёлых металлов в осадках настолько большая, что они становятся непригодными для использования в качестве удобрений или для почвогрунтов при рекультивации земель. Нашей целью стал поиск наиболее эффективных реагентов для детоксикации осадков и извлечения из них тяжёлых металлов, чтобы снизить экологическую нагрузку на окружающую систему и создать возможность получать полезные продукты из осадков сточных вод».
Учёные исследовали осадки сточных вод, полученные методом аэробной стабилизации — окислением содержащихся органических веществ под действием кислорода. Местом исследования стала станция биологической очистки сточных вод Великого Новгорода. В качестве тяжёлых металлов анализировали концентрацию меди, свинца, кобальта, никеля и хрома.
Для выбора реагентов, способных извлечь тяжёлые металлы из осадка, использовались схемы рационального анализа Варшалла и Миллера, позволяющие определить формы связывания металлов с соединениями осадка сточных вод. Концентрация извлечённых металлов выявлялась с помощью атомно-абсорбционного метода — метода аналитической химии, основанного на поглощении атомов электромагнитного излучения строго определённой длины волны.
Первым этапом эксперимента стало выявление содержания металлов в твёрдом осадке, полученном со станции биологической очистки сточных вод. Концентрация меди, свинца, кобальта, никеля и хрома составила 1280, 460, 352, 391 и 123 миллиграммов на килограмм сухого осадка. Анализ показал, что содержание меди, свинца и никеля превышает показатели, установленные в ГОСТе, разрешающие их использование в качестве органических удобрений I и II группы. Только хром находился в допустимых пределах. Содержание кобальта ГОСТом не нормировалось.
Результаты убедили учёных использовать малорастворимые кальциевые соли и растворимые реагенты, содержащие сходные с этими солями ионы. Среди вводимых соединений были растворимые карбонат натрия Na2CO3, гидрофосфат натрия Na2HPO4, хлорид кальция CaCl2, а также нерастворимые соли карбоната кальция CaCO3 и фосфата кальция Ca3(PO4)2. Для эксперимента все реагенты добавлялись в различных концентрациях: 7,5, 12,5, 25 и 50 грамм на литр.
Полный текст новости - WaterMagazine Фото - из открытого источника freepik