Новые технологии обезвреживания отходов и земель, содержащих тяжелые металлы Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

нар • її :::

АД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА

МОСКВА, МП У, 31 января - 4 февраля 2000 і ода

А.Я. Фридман, 2000

УДК 546.3:502

А.Я. Фридман

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Осадки сточных вод промышленных очистных сооружений, земли территорий многих промышленных предприятий и карьеров содержат токсичные соединения тяжелых металлов. В большинстве случаев содержание хрома, никеля, кобальта, меди, цинка, кадмия, свинца в виде окислов и солей составляет 0,05-0,5 % в пересчете на металл. Данного количества достаточно, чтобы создать токсичность объектов не уровне веществ второго - третьего класса опасности (опасные или умеренно опасные вещества). Они оказывают существенное токсическое воздействие на микрофлору, на обитателей почв и водоемов, на человека и животных. Однако вывоз и захоронение таких отходов и земель является сложной проблемой, несмотря на необходимость ее решения по санитарным и экологическим соображениям. С другой стороны для использования этих отходов и земель как сырья для получения металлов нецелесообразно, поскольку количество указанных металлов недостаточно для чтобы перерабатывать указанные объекты традиционными методами. В этой связи единственным рациональным путем решения проблемы осадков промышленных очистных сооружений и земель территорий предприятий и карьеров, содержащих токсичные соединения тяжелых металлов, является их детоксикация без извлечения металлов путем превращения токсичных соединений металлов в нетоксичные химически и биологически стабильные комплексы, сортированные на силикатных и алюмосили-катных компонентах осадков и земель, не переходящие или избирательно переходящие в растения. Такие детоксицированные осадки и земли можно рассматривать как некое нетоксичное нетрадиционное нерудное сырье типа

обедненных концентратов. которое может накапливаться не оказывая вредного воздействия на окружающую среду.

Для решения проблемы были созданы экологически безопасные нетоксичные детоксицирующие реагентов, обеспечивающих превращение токсичных солей металлов в нетоксичные природосовместимые соединения и разработана технология утилизации и переработки осадков локальных очистных сооружений промышленных предприятий, промышленных отходов и земель промплощадок предприятий и прилегающих территорий, содержащих тяжелые металлы с получением нетоксичных минераль-

ных концентратов и композиций.

Оптимальным реагентом для исключения токсического действия ионов металлов в указанных объектах являются натриевые соли аминокислот.

Механизм детоксицирования заключается в образовании ионами марганца, хрома, кобальта, никеля, меди, цинка, кадмия, свинца, ртути, олова и других металлов с анионами аминокислот устойчивых комплексные соединения, состав которых отвечает общей формуле [МЪп]ш"п, где т - заряд иона металла, п - число аминокислотных анионов в комплексе. Как правило комплексы, для которых ш = п мало растворимы в воде. Константы устойчивости аминокислотных комплексов больше констант устойчивости комплексов металлов с другими комплексообразующими реагентами, существующими в водной среде, в почве и в организме.

Поэтому в естественных условиях и in vivo аминокислотные комплексы химически инертны. Значения средней летальной дозы комплексов 18-22 г/кг, Их токсическое действие по отношению к естественной микрофлоре (коловратка, zoogloce, раковинную амебу Arcelle vulgeris, раковинная амеба Eugly, vorticelle, бесцветных жгутиковых Bodo mario, epistylis, operculeria, aspidisce lynceus , нитчатых бактерий, epistylis , litonotus проявляется в дозах в тысячи и в десятки тысяч раз больших, чем дозы для солей металлов, а комплексы хрома, цинка и свинца практически не оказывают действия на указанную микрофлору.

Связывание металлов в объектах

проводится путем орошения раствором композиции натриевых солей аминокислот с мольным содержанием 1моль/л. Количество реагентов V, л/кг, рассчитывали по формуле: где m — содержание металла, г/кг.

Острая токсичность. Объекты — осадки локальных очистных сооружений, гальваношламы, грунты перед детоксикацией характеризовались следующим токсическим действием. Средняя смертельная доза при энтеральном введении LD (50) = 1,6-2 г/кг. Выявлено поражение слизистой желудка и множественные мелкие кровоизлияния в легких, толстый кишечник был выражено

сегментирован с множеством мелких кровоизлияний, печень рыхлая, вялой консистенции, бледная с белым ободком по краю, что характерно для отравления солями металлов.

После детоксикации средняя смертельная доза при энтеральном введении LD (50) более 15г/кг и при попадании в желудок не отмечено патологических изменений.

Токсическое действие продуктов детоксикации на состояние естественной микрофлоры. В 5 % суспензии объектов (осадки локальных очистных сооружений, гальваношламы, грунты) в воде водоема, содержащей коловратку, zoogloce, бесцветные жгутиковые раковинных амеб, тог&еИе, epistylis,

орегсиїегіа, нитчатые бактерии aspidisce Іупсеш, Шопоімз, свободноплавающие инфузории и другие микроорганизмы, уменьшилась численность коловраток на 60-70 %, zoogloce на 40-50 %, бесцвет-

2mMn 2mcu 3mcr 2m№ 2mco 2mzn 2mpb 3mcd

V = ——- + —— + ——- + ——- + —— + —— + ——- + 54,9 63,5 51,9 56,7 56,9 65,4 207,2 112,4.

ных жгутиковых на 40-50%, epistylis 60 - 70 %, орегсиїегіа , aspidisce lynceus на 30 -40 % и исчезли раковинные амебы, тог&еИе, нитчатые бактерии, Шопоімз и свободноплавающие инфузории. В 10 % суспензии наблюдаются отдельные ма-

лоподвижные формы, а в маточнике 15 % суспензии подвижных форм нет. В 10 %, 20 %, 25 % и 35 % суспензиях продуктов детоксикации уменьшения числа видов и численности микроорганизмов в суспензии не наблюдалось.

Для практического применения выпускается «Композиция АК-3Э» — 1 м раствор композиции натриевых солей аминокислот. Композиция АК-3Э четвертого класса опасности, разрешена Г оссанэпиднадзором МЗ РФ.

./

Фридман А.Я. — доктор химических наук, главный химик -конаруктра ГКП НИИ «Кулон».

- зам. главного