Magdalena Zabochnicka-Świątek
Politechnika Częstochowska
Streszczenie
Ścieki przemysłowe zawierają wysokie stężenia zanieczyszczeń nieorganicznych. Skład ścieków przemysłowych jest uzależniony od rodzaju przemysłu. Dużą uciążliwość stanowią zanieczyszczenia azotem amonowym oraz metalami ciężkimi. Przemysł koksowniczy wytwarza ścieki o znacznych zawartościach azotu amonowego, a ścieki pochodzące z ocynkowni, hut cynku i ołowiu i przemysłu przeróbki metali zawierają duże stężenia metali ciężkich, jak np. chrom, nikiel, cynk czy ołów. Metale te zostały wyszczególnione w Rozporządzeniu Ministra Środowiska dot. substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. Nr 229, poz. 1538).
Obecnie stosowane technologie do usuwania azotu amonowego ze ścieków wymagają znacznego zużycia energii i dużych nakładów finansowych. Najpowszechniej stosowanymi metodami usuwania jonów metali ciężkich są metody strąceniowe. Stosowanie ich, wiąże się jednak z wieloma trudnościami technologicznymi, takimi jak zagospodarowanie powstających osadów. Ekologicznym sposobem oczyszczania ścieków z tych substancji może być wykorzystanie glonów. Zastosowanie glonów do usuwania azotu amonowego nie wymaga stosowania dodatkowych substancji chemicznych, ponieważ związki te glony asymilują na potrzeby wytwarzania biomasy. Wyhodowana biomasa może następnie zostać wykorzystana do usuwania metali ciężkich w procesie bioakumulacji.
Zawartość substancji powodujący zabarwienie ścieków zmniejsza przenikalność światła koniecznego do prawidłowego wzrostu glonów. Niektóre gatunki glonów charakteryzuje zdolność przestawiania sposobu odżywiania z autotroficznego na heterotroficzny. Glony, takie jak Chlorella vulgaris mają zdolność do wykorzystywania węgla organicznego w fazie ciemnej, co jest korzystne ze względu na możliwość prowadzenie hodowli w ściekach o znacznym zabarwieniu.
Zatrzymywanie jonów metali ciężkich na zeolitach jest przedmiotem wielu badań. Klinoptylolit jest najpowszechniej występującym zeolitem, wykazującym zdolność do usuwania azotu amonowego oraz wychwytu kationów wielu metali ciężkich.
W pracy po raz pierwszy zaproponowano wykorzystanie, po wzbogaceniu kilnoptylolitem, osadu biomasy glonów z gatunku C. vulgaris hodowanej w ściekach zawierających azot amonowy do usuwania metali ciężkich w procesie bioakumulacji.
Badania prowadzono w dwóch etapach. Celem pierwszego etapu badań była ocena możliwości wykorzystania glonów z gatunku C. vulgaris do usuwania N-NH4 ze ścieków syntetycznych w procesie asymilacji azotu amonowego. Klinoptylolit był dodawany do próbek, w których nie osiągnięto założonego poziomu oczyszczenia ścieków. W drugim etapie wykorzystano glony oraz osady z pierwszego etapu badań do usuwania ze ścieków metali ciężkich w procesie bioakumulacji przez glony i sorpcji przez klinoptylolit. Proces ten pozwolił na recykling osadu pozostałego po usuwaniu azotu amonowego. Zarówno w pierwszym jak i w drugim etapie badań do połowy próbek dodawano melasę w celu stymulowania wzrostu heterotroficznego C. vulgaris.
Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, iż C. vulgaris efektywnie asymilowała N-NH4 już w pierwszym dniu badań w ściekach zanieczyszczonych N-NH4 w zakresie stężeń od 100 do 1000 mg/l. Przy stężeniu 5000 mg/l asymilacja przebiegała wolniej, lecz po dodaniu klinoptylolitu w ciągu 24h nastąpiło usunięcie N-NH4 do poziomu dopuszczalnego dla ścieków wprowadzanych do wód lub do ziemi (Dz.U. 2009 nr 27 poz. 169). W drugim etapie badań stwierdzono, iż usuwanie jonów cynku, ołowiu, niklu oraz chromu przy wykorzystaniu glonów oraz osadów z pierwszego etapu było uzależnione od rodzaju metalu, rodzaju sorbentu i czasu ekspozycji. Uzyskano następujące najwyższe usunięcia jonów metali, wyrażone w procentach: Cr(VI) – 61% dla mieszanki: osad + melasa w 4 dniu badań, Ni(II) – 77% dla osadu w 4 dniu badań, Zn(II) – 99% dla mieszanki: osad + melasa w 1 dniu badań i Pb(II) – 96% dla mieszanki: osad + melasa w 2 dniu badań.
Słowa kluczowe
wychwyt metali ciężkich; wykorzystanie C. vulgaris
Pełny tekst
PDF (English)
