Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги ислом Каримов номидаги

Адабиётлар

1. 
   Физико-химические геотехнологии освоения месторождений урана и золота в Кызылкумском регионе. МГУ. 1992
   
2. 
   Под редакцией Д.И.Скороварова. Кучное выщелачивание при разработке урановых месторождений. М.: «Энергоатомиздат» 1988 г.
   

Маъруза №18.
Умумий маълумотлар. Микроорганизмларни қўллаб оқава сувларни тозалаш технологияси

Режа: 1. Оқава сувларни тозалаш учун микроорганизмларни қўллаш ҳақида умумий маълумотлар

2. Оқава сувлар компонентларига турли микроорганизмларнинг таъсири
3. Оқава сувларни тозалаш технологияси

Замонамизнинг энг долзарб муаммоларидан бири атроф муҳитни мухофаза қилишдир.

Саноат корхоналари оқава суларни тозалаш, зарарсизлантириш ва утиллаш атроф муҳитни тозалаш муаммосининг ажралмас қисмидир.
Барча саноати ривожланган давлатларда табиий сув ҳавзаларининг ифлосланишининг асосий манбалари бу маиший, ишлаб чиқариш (саноат) ва атмосфера оқар сувларидир.
Табиий хавзалардан хўжалик-маиший муҳтожлик учун йиллик сув олиниши бутун дунёда 3,5 минг км³ ташкил қилиб, саноат-маиший оқавалар билан ифлосланган сув хажми 6 минг км³ ташкил қилади, чунки 1 м³ саноат-хўжалик оқоваси 12-15 м³ тоза сувни, 1 м³ нефть эса 1 млн. м³ сувни ифлослантиради.
Саноат оқар сувлари табиий сувларни маишийга қараганда кўпроқ ифлослантиради. Рангли металлургия корхоналари, жумладан бойитиш фабрикалари сувни кўп сарфловчи ва катта миқдорда оқава сувларни чиқарувчи корхоналардир. Технологик цикллар ва операцияларда бир тонна қайта ишланувчи руда учун технологик сувнинг сарфи 2,5 дан 6 м³ гача оралиқда ўзгариб туради.
Бойитиш фабрикалари оқава сувлари таркибида эримаган дағал ва юпқадисперс заррачалардан ташқари рудаларни флотациясида қўлланилувчи турли органик ва ноорганик флотация реагентлари, оғир металлар ионлари ва турли юқори-заҳарли моддалар комплекслари бор.
Сув ҳавзаларига ташланувчи оқава сувлар таркибида турли компонентларнинг таркиби концентрацияларнинг рухсат этилган охирги даражаси ПДК дан ошмаслиги керак. 18.1 – жадвал
Юза сувларининг зарарли моддалар ПДК га нисбатан боғлиқлик ва МДҲ давлатлари учун сувнинг тайинланиши бўйича таснифланиши келтирилган. Аммо бойитиш фабрикалари оқава суларнинг кўпчилик параметрлари III категория сувлари учун рухсат этилган нормадан ортиқ. Дунё бойитиш амалиётидаги оқава сувларни тозалаш усулларини ишлаб чиқишнинг асосий тенденциялардан бири очиқ сув ҳавзаларига оқава сувларни ташлашни тугатиш бўлиб, тозаланган оқава сувларни технолгик жараёнларни қайта қўллаш (айланма сув таъминоти) атроф муҳит ифлосланиш даражасини сезиларли камайтиришга имкон беради.
Баъзи бир зарарли моддаларнинг юза сувлари таркибидаги МДҲ давлатлари учун тавсия этилган рухсат этилган охирги даражаси нормаси. Оқава сувларни тозалаш учун ҳозирги вақтда турли усуллар – механик, физик-кимёвий ва биологик ёки биокимёвий усуллар қўлланилади. Саноат корхоналари шу жумладан бойитиш фабрикалари оқава сувларни тозалаш учун қўлланиладиган механик усуллар дағал дисперс қўшимчаларни йўқотиш учун ишлатилади. Оқава сувларга механик ишлов бериш усулларидан энг соддаси – тиндириш бўлиб, одатда бойитиш фабрикалари чиқиндихоналарида амалга оширилади. Дағал дисперс зарралардан оқава сувларни тозалашдан ташқари чиқиндихоналарда вақт ўтиши билан кўп флотация реагентлари – ксантогенатлар, дифосфатлар, цианидлар, феноллар, крезоллар ва ҳ. концентрацияси камаяди. Оқава сувларни чуқур тозалаш зарурияти бўлса, оқартирилган сувни кейинги ишлатилиши зарур бўлса сувни оқартириш учун коагулянтлар – охак, темир сульфати, алюминий сульфати ишлатилади.
18.1-жадвал

Кўрсаткичлар	Сув категорияси
	I		II		III
рН	6,5-8,5		6,0-8,5		5,5-9,0
КМnO4 бўйича оксидланиш, мг O2/л	10		15		25
Таркиби, мг/л:
Дағал дисперс моддалар	20		30		50
Эримайдиган моддаларнинг қуруқ қолдиғи	500		800		1200
Хлоридлар Cl	200		300		400
Сульфатлар Sa	150		200		300
кальций Са	150		250		300
магний Мg	50		100		200
Умумий темир Fe	0,5		1,0		1,5
марганец Мn	0,1		0,3		0,8
цианидлар СN	0,01		0,02		0,1
қўрғошин Рb	0,1		0,1		0,1
Маргимуш As	0,05		0,02		0,5
Мис Сu	0,01		0,1		3,0
Симоб Hg	0,005		0,01		0,02
Рух Zn	0,01		0,1		0,1
Фторидлар F	1.0		1.0		1,0
барий Ва	4,0		4,0		4,0
Газлар	0,3		0,3		0,3
нефть ванефть маҳсулотлари	0,3		0,3		0,3

Саноатда қўлланиладиган физик-кимёвий тозалаш усуллари турли хил бўлиб, уларни танлаш оқава сувларнинг сифат ва миқдор таркибига ва талаб қилинувчи тозалаш даражасига боғлиқ. Бундай усулларга экстракция, флотация, сорбция, гиперфильтрация, ультрафильтрация, ионалмашиш усуллари, электродиализ ва бошқаларни киритиш мумкин.

Ҳозирги вақтда баъзи органик ишлаб чиқариш (нафтен кислотаси, битум, смазка, сульфокислоталар ва ҳ.) оқава суларини тозалашда, шунингдек, озиқ-овқат, целлюлоза-қоғоз, нефть қайта ишлаш ва кокс кимёвий ишлаб чиқаришда биокимёвий усуллар қўлланилмоқда. Бу усуллар металлургия ишлаб чиқариш оқава сувларини тозалаш учун ҳам кенг тарқалмоқда.
Оқава сувларни биокимёвий усулда тозалаш баъзи тур микроорганизмларининг ҳаёт фаолияти давомида турли эриган органик бирикмаларни ва оксидланмаган минерал бирикмаларни, масалан, аммиак, олтингугуртводороди, нитрит ва ҳ. қўллаш хусусиятига асосланган.
Биокимёвий тозалашни шартли равишда икки босқичга бўлиш мумкин, бир вақтнинг ўзида, аммо ҳар хил тезликда кечувчи: оқава сувлардан органик ва ноорганик моддаларининг юпқадисперс ва эриган қўшимчаларнинг микроорганизмлар жисми юзасида адсорбцияси ва унда кечаётган биокимёвий жараёнларда (оксидланиш, тикланиш) микроорганизмлар хужайрасининг ичида абсорбцияланган моддаларнинг парчаланиши. Иккала босқич ҳам аэроб ҳам анаэроб шароитларда амалга ошиши мумкин.
Бойитиш фабрикалари саноат оқава сувларини биокимёвий тозалаш ҳар суткада ва ҳар йиллик катта ҳажмида оксидлаш - ҳовузчаларида техник жиҳатдан амалга оширилади, у ерда бу сувлар маълум вақт ушлаб турилганда микроорганизмлар таъсирида табиий тозалаш рўй беради.
Окисловчи-ҳовузчалар микрофлораси фовқулотда турли хилдир. Бу ҳовузчаларди биологик оксидлаш оддийидан то мураккаб тузилишга эга бўлган кўп сонли турли бактериялар томонидан амалга оширилади, улар ўзаро мураккаб муносабат билан боғланган. Ҳовузчалардаги бактериялар миқдори оқавадаги органик ва ноорганик моддаларнинг турига ва миқдорига боғлиқ ва 1 кг қуруқ биомасса учун 106 дан 1014 Кл гачани ташкил қилиши мумкин. Бактериялар туркумлари сони 5-10 гачани ташкил қилиши мумкин, тури эса бир неча ўн ва ҳатто юзгача етиши мумкин.
Тозалаш қурилмаларига уларнинг иш шароитига кўра ва оқавалар характери бўйича ҳам гетеротроф, ҳам автотроф микроорганизмлар билан жойлаштирилади.
Сув ва тубдаги ажралмалардан ажратиб олинган микроорганизмлар асосан Bacteriumliguefaciens, Bacteriumalbum, Pseudomonasfluorescens и Bacillusbrevis вакилларидир. Лойқада иштирок этаётган бактерияларнинг 50-80% га яқини Pseudomonas га тегишли бўлиб, улар 20 дан ортиқ турдаги органик моддаларни оксидлашга қодир. Bacterium микроорганизмлари оқава сувларидаги нефт маҳсулотлари ва фенолларини яхши ўзлатриради. Bacillus тури микроорганизмлари ёрдамида углеводлар, феноллар ва спиртлар оксидланади, улар микроаэролифт ва факультатив-анаэроб турлар орақида кўпроқдир. Кулранг бактериялардан лойқа ичида Thiоbacterium ва Thiotrix иштирок этиб, улар сульфидлар, гипосульфидлар ва олтингугуртводородини оксидлашга қодир.
МДҲ бойитиш фабрикаларининг баъзи оқава сувлар чиқиндихоналари ўрганилганда Т. ferrooxidans бактерияларнинг мавжудлиги биринчи навбатда чиқиндихона рН муҳитини аниқлаши кўрсатилди.
Тиндиргичлар сувида T.thioparus ва T.denitriticans миқдори ёз даврида 10-100 марта кўпаяди ва ёзда 100 кл/мл гачани ташкил қилади, бу эса ёз даврида ҳовузларда оксидлаш жараёнларини фаоллашишини кўрсатади.
Кўп сонли изланишларда лойқа ажралмасидаги органик моддалар оғир рангли металлар ионлари боғлаш ва металлорганик комплекслар – хелатлар кўринишида чўктиришда тўғридан-тўғри иштирок этиши аниқланди. Рух гумин ва фульвокислоталар билан боғланганда, қўрғошин фульвокислоталар билан, мис – гумин кислоталари билан боғланганда чўкади.
Биокимёвий тозалашда оғир рангли металлар чўкиш тўлиқлигини аниқловчи асосий шартлар бу микроорганизмлар ишлаб чиқарувчи органик моддаларнинг кимёвий таркиби ва муҳитнинг кислордга бойиганлигидир. Органик моддаларнинг микробиологик парчаланишда анаэроб зонада паст молекулали органик кислоталар, спиртлар, эфирлар ва бошқа оралиқ алмашиув маҳсулотлари ҳосил бўлиб, улар оғир металлар ионлари билан сувда эрувчи комплекслар ҳосил қилади. Аэробларда бу вақтнинг ичида мис чўкмайди, балки эритмада микроорганизмлар метаболизми маҳсулотлари билан эрувчи бирикмалар ҳолатида тўпланади. Гетеротроф микрофлора муҳитида сульфатредукцияловчи микроорганизмларнинг иштироки металларнинг сульфидлар кўринишида чўкишига ёрдам беради. Кўпчилик бойитиш фабрикаларида флотация реагенти сифатида натрий цианиди ва калий цианиди ишлатилади, у мис ва рух сульфиди депрессори бўлиб, оғир металлар ионлари билан содда ва комплекс бирикмалар – цианидлар ҳосил қилади. Одатда циан тузларини қўлловчи бойитиш фабрикалари оқава сувларда цианид мис, рух цианидлари комплекси ва қисман оддий (эркин) цианидлар кўринишида учрайди. Шунинг учун бойитиш фабрикалари оқава сувларида металлар цианид комплексларининг иштирок этиши нафақат металлардан, балки қиш вақтида таркиби 10-11 мг/л ташкил қилиши мумкин бўлган ПДК кўрсаткичидан кўп бўлган цианидлардан ҳам тозалаш заруриятини туғдиради.
Ҳозирги вақтда турли ишлаб чиқариш оқава сувларини микроорганизмлар иштирокида цианидлардан тозалашнинг бир қанча усуллари таклиф қилинган. Цианидга нисбатан энг фаол бактериялар штаммларининг 23 таси ажратилган бўлиб, улар Pseudomonas fluorescens Bactalbum, Bacillus brevis, Bact. Liquefaciens сифатида аниқланган. Бу микроорганизмлар хаёт фаолияти учун зарур шарт органик углероднинг мавжудлиги, унинг азотга нисбати 2,5/5,1.
Цианидларни биокимёвий парчалаш жараёнида микроорганизмлар ўз хаёт фаолияти учун цианид иони азотини ишлатиб, уни аммонийга ўзгартиради. Муҳитда бошқа енгил кириш мумкин бўлган азот манбаси цианидларни микробиологик парчалашни секинлаштиради, органик углерод иштироки зарурдир. Фосфор тузларини қўшиш цианидларни микробиологик парчаланишини тезлаштиради.
Цианидларни микробиологик парчалашда энг яхши кўрсаткичларга микроорганизмлар озуқаси сифатида сахароза ва натрий ацетати қўлланилганда эришилади. Цианидларни микробиологик парчалашни қуйидаги реакциялар бўйича тасаввур қилиш мумкин

микроорг

2CN^-+О₃ → 2CNO (1)

гидролиз

2CNO^-+2H₂О → NH₄⁺+CO,^2-₃ (2)

Ҳозирги вақтда хром таркибли оқава сувларни тозалашнинг биологик усули ишлаб чиқилди. Бу усулнинг асосига Сr⁶⁺ тиклаш ўзига хос микрофлора иштирокида кислород ҳаво йўқлигида амалга оширилиши мумкин деган тахмин қўйилган. Бундай ҳолатда кислороднинг ягона донори хроматлар бўлиб, акцептор вазифасини микрофлоранинг органик моддалари бажаради.
Сўнгги йилларда бойитиш фабрикаларининг оқава сувларни биокимёвий тозалаш жуда кенг тарқалмоқда. Цианидларнинг биокимёвий парчаланиши фақатгина биологик ҳавзачада рўй бермайди. Биокимёвий тозалашни фаоллантириш учун биологик ҳавзачага 60 т миқдорда сифатли лавлагили жом қўшиш назарда тутилган, ундан кейин цианлар парчаловчи микроорганизмлар ривожланиши учун ҳавзачага оқавани тўкиш 20 кунга тўхтатилади.
Биологик ҳавзачага қирғоқ олди сув ўтларини экиш микроорганизмларни арзон ва ҳаммабоп озуқадир. Оқавалар ўлчами 12-15 суткали оқавалар бўлиши учун мос бўлган қирғоқ олди сув ўтлари экилган ҳавзачаларда тозаланади. Тозалашни фаоллаштириш учун органик флотореагентлар миқдорига боғлиқ равишда 1 л оқава сувга 1,0-1,3 мг миқдорда олтингугуртли аммоний қўшилади. Ҳавзачада эриган кислород концентрацияси сунъий ёки табиий аэрация билан 5-6 мг/л ва оксидланиш-тикланиш потенциали 24-26 мВ етади. Бундан ташқари йилига икки марта гетеротроф микроорганизмлар, фосфор ва бошқа микроэлементлар манбаи сифатида ҳавзага 1000 м³ ҳавза майдонига 1 м³ ҳисобда гумусланган тупроқ киритилади. Қабул қилинган тизим оқава сувларни органик флотореагентлардан тўлиқ тозалашни таъминлайди ва уларнинг таркиби кислородни биологик истеъмол қилиш бўйича 3 мг/л кислородгача камаяди. Бунда цианидлар таркиби 40-60% га, оғир металлар ионлари эса 30-40% га камаяди. Бундан ташқари. оқаваларнинг лойқаланиши камаяди ҳамда қўпик ва ҳид йўқолади. Окисдловчи ҳавзада оқава сувларни тозалаш самарадорлиги йил фаслига боғлиқ. Масалан, цианиддан тозалаш самарадорлиги январь ойида фақат 60% ташкил қилса, июлда 100% га етади. Умуман олганда тозалаш иншоотларида оқава сувларни тозалашда жуда юқори даражага эришиш мумкин. Цианид таркиби (% да) 98,5 га, мис 96,8 га ва қўрҳошин 85,5 га пасаяди.
Фаол лойқа билан оқава суларни тозалаш жараёни бундай турдаги жараёнларнинг оддий вариантини тақдим қилади. Хўжалик оқава сувларини тозалаш одатда оқовалар, йирик заррали қумдан фильтрланган ва тиндиришга йўлиқтирилган бошланғич хом ашёдан иборат бўлиб, унда 60% гача муаллақ зарралар (органик модданинг 30% и билан бирга) йўқотилади. Буюк Британияда тиндирилган оқава сувлар таркибида одатда 150-200 мг/л гача муаллақ қаттиқ зарралар, кислородга бўлган биокимёвий талаб деб аниқланувчи 150-200 мг/л органик моддалар ва 20-40 мг/л аммонийли азот бор.
Оқава сувларни тазалаш жараёнининг ўзи икки босқичдан иборат: тиндирилган оқаваларнинг ҳаво ва фаол лойқа зарралари билан маълум вақт давомида аэротенкда ўзаро таъсири бўлиб, у оқава сувларнинг тури, талаб қилинувчи тозалаш чуқурлиги ва жараён тури, ва тозаланган суюқликнинг фаол лойқа зарраларидан тиндиргичда ажратишга боғлиқ равишда 4 дан 24 соатгача оралиқда кечиши мумкин. Тиндиргичда қаттиқ зарралардан озод бўлган катта қисми надил суюқлиги билан чиқарилади, фаол лойқа бўлса аэротенкга қайтарилади. Шундай қилиб, бутун жараён қаттиқ хомашёни узатиб, тўхтовсиз ферментлаш билан тақдим қилиниши мумкин (18.1-расм).
Кўпинча лойқа аралашманинг муаллақ зарралари деб белгиланувчи фаол лойқа зарралари оддий ва бактерияларнинг флоккулланган аралашмасини тақдим этади.
Фаол лойқада бактериялар турлича турлар кўплиги билан идентификацияланади, аммо одатда унинг турини аниқлаш катта қизиқиш уйғотмайди. Фақат учта асоси гуруҳларни ажратиб олиш керак: углеродни оксидловчи флокула ҳосил қилувчи бактериялар, углерод оксидловчи ипчали бактериялар, бактерия – нитрификаторлар. Флокула ҳосил қилувчилар фақат ВПК деградацияси учун эмас, балки стабил флуколалар ҳосил қилиш учун керак бўлиб, улар тиндиргичда тез чўкиб зич лойқани ҳосил қилишга қодир. Нитрификаторлар (Nitrosomonas ва Nitrobacter) аммонийли азотни нитратга ўзгартиради:
NH₃+О₂NitrosomonasNO^-₂; NO^-₂+ О_2>NitrobacterNO^-_3> (3)