Παράμετροι Βιοκαταβύθισης Ιόντων Μετάλλων Σε Βιολογικούς Αντιδραστήρες Κλίνης

Abstract

Σκοπός της διατριβής ήταν η ανάπτυξη θειοαναγωγικού αντιδραστήρα υψηλής απόδοσης για την επεξεργασία όξινων διαλυμάτων θειικών ιόντων και ιόντων δισθενούς Fe, Zn, Cu και Ni και την καταβύθιση των μεταλλικών αξιών με τη μορφή θειούχων ενώσεων. Για τη βελτιστοποίηση της διεργασίας, μελετήθηκαν τρεις απλές πηγές άνθρακα/ηλεκτρονίων (γαλακτικό ιόν, αιθανόλη και οξικό ιόν) προκειμένου να ελεγχθεί η καταλληλότητά τους για τη διατήρηση θειοαναγωγικού βιολογικού στρώματος, την επιτυχή αναγωγή των θειικών ιόντων, την ποσοτική απομάκρυνση των ιόντων των μετάλλων και την ελαχιστοποίηση του υπολειπόμενου οργανικού φορτίου στο επεξεργασμένο διάλυμα αντιδραστήρων σταθερής κλίνης που λειτούργησαν με διαφορετικές αναλογίες άνθρακα:θειικών ιόντων στο διάλυμα τροφοδοσίας. Με βάση τα αποτελέσματα της πειραματικής μελέτης, προτείνεται κατ’ αρχήν ένα απλό σύστημα μιας βαθμίδας με αντιδραστήρα σταθερής κλίνης και ανοδικής ροής, με αδρανές πληρωτικό υλικό συγκεκριμένων προδιαγραφών που εξασφαλίζει την υδραυλική σταθερότητα του συστήματος αλλά και τη ζητούμενη ακινητοποίηση των θειοαναγωγικών βακτηρίων σε λεπτό βιολογικό στρώμα. Από τη διαδικασία που ακολουθήθηκε για τον εμπλουτισμό και την προσαρμογή του αρχικού εμβολίου σε απλές πηγές άνθρακα/ηλεκτρονίων, προέκυψε βακτηριακός πληθυσμός όπου επικράτησε το είδος Desulfobacter postgatei, το οποίο έχει τη χαρακτηριστική ιδιότητα να αποικοδομεί το οξικό ιόν που σχηματίζεται ενδιαμέσως κατά την οξείδωση του γαλακτικού ιόντος και της αιθανόλης. Το αποτέλεσμα αυτό είναι ιδιαιτέρως σημαντικό στην περίπτωση που επιλεχθούν αυτές οι πηγές άνθρακα/ηλεκτρονίων καθώς, έτσι, αξιοποιείται το υψηλότερο δυνατό ποσοστό του οργανικού άνθρακα που τροφοδοτείται στο σύστημα και ελαχιστοποιείται το οργανικό φορτίο στο επεξεργασμένο διάλυμα. O αντιδραστήρας αποδείχθηκε ότι, όταν τροφοδοτηθεί με αιθανόλη ως πηγή άνθρακα/ηλεκτρονίων, έχει δυνατότητα ποσοτικής απομάκρυνσης ιόντων δισθενούς Fe, Zn, Cu και Ni (αρχικής συγκέντρωσης 0,1 g/L) από όξινα (pH 3-3,5) συνθετικά διαλύματα θειικών ιόντων (αρχικής συγκέντρωσης 1,8 g/L). Σε αυτήν την περίπτωση, ο ρυθμός αναγωγής των θειικών ιόντων μπορεί να προσεγγίσει τα 7 g/Ld ενώ ο υπολειπόμενος ολικός οργανικός άνθρακας στο επεξεργασμένο διάλυμα προσδιορίστηκε σε τιμή χαμηλότερη από 40 mg/L. Στην παραγόμενη ιλύ, που αποτελείται κυρίως από άμορφες φάσεις θειούχων ενώσεων των μετάλλων, αναγνωρίστηκαν συμπλέγματα μικροκρυσταλλικών δομών μαρκασίτη, βουρτσίτη, σφαλερίτη, κοβελλίνη και χιζελγουντίτη.