Разработан метод очистки сточных вод с помощью растений и бактерий
Ученые Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН разработали биотехнологию очистки промышленных и сельскохозяйственных сточных вод. Метод использует природные способности местных сульфатредуцирующих бактерий и растений удалять из сточные воды сульфаты и калий, понижая их концентрации до уровней, безопасных для водных экосистем.
Обычно фокус внимания специалистов, занимающихся вопросами очистки сточных вод сосредоточен на наиболее опасных примесях, таких как тяжелые металлы. При этом, например, сульфаты, образующиеся в том числе при добыче и переработке руды и значительно снижающие качество воды, часто остаются вне зоны наблюдения.
Норматив по сульфатам для рыбохозяйственных водоемов в России установлен на уровне 100 мг/л, но реальные промышленные стоки могут содержать сотни миллиграммов сульфатов на литр. При концентрациях выше 200 мг/л сульфаты изменяют вкус и запах воды, разрушают трубы, токсичны для водных организмов. Калий считается безопасным, поскольку это биогенный элемент, но в воде его избыток ведет к нарушению экологического равновесия. Для питьевой воды его содержание не нормируется, однако для водоемов рыбохозяйственного значения допустимый уровень ограничен 50 мг/л.
Традиционные методы очистки с помощью реагентов или мембран требуют значительных энергетических и материальных затрат. Кроме того, они часто слишком селективны: удаляют часть примесей, но, например, плохо справляются с избыточным калием. Кроме того, в северных регионах при очистке сточных вод дополнительно требуется учитывать сложные климатические условия и высокую уязвимость экосистем.
Открытие, сделанное учеными, заключается в том, что автохтонные (местные) бактерии и растения способны совместно выполнять эту функцию. Для очистки использовали микроорганизмы, выделенные из сточных вод северо-западного региона России. Среди них — сульфатредуцирующие бактерии рода Desulfotomaculum, которые обеспечивают снижение концентрации сульфатов в анаэробном биореакторе.
На первом этапе в биореакторе с фиксированной биопленкой снижается содержание сульфатов (с 456 до 19 мг/л при добавлении органических источников питания для бактерий), а на втором этапе ризофильтрации избирательно удаляется калий (с 188 до 78 мг/л и ниже) за счет его поглощения растениями. Все это достигается без внесения существенного количества дополнительных реагентов, за счет биологического потенциала природных сообществ.
Авторы подчеркивают, что именно местные микроорганизмы и растения дают преимущество в реализации технологии: они уже адаптированы к химическому составу и климатическим условиям, поэтому стабильнее работают в очистных системах, что повышает стабильность работы и снижает риск вторичных экологических нарушений. Ученые считают, что разработанную технологию можно применять не только на Севере, но и на всей территории России.