DD225443A1 - Verfahren zur mikrobiellen quecksilberentfernung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrobiellen Quecksilberentfernung aus quecksilber- und quecksilbersalzhaltigen Medien. Ziel der Erfindung ist die Entfernung von Quecksilberverunreinigungen aus Abwaessern der chemischen und pharmazeutischen Industrie bei niedrigen Kosten und hohem Wirkungsgrad. Es liegt die Aufgabe zugrunde, Quecksilber bzw. Quecksilbersalze durch Mikroorganismen waehrend des Wachstumsprozesses in moeglichst grossen Mengen als nichtfluechtige Verbindungen in der Zellsubstanz zu speichern. Erfindungsgemaess geschieht das durch die Selektion und Kultivierung quecksilberresistenter Mikroorganismenpopulationen, wie z. B. HgB II ZIMET 10985
Description
Titel
Verfahren zur mikrobiellen Quecksilberentfernung
Das Verfahren betrifft die mikrobielle Quecksilberentfernung aus quecksilber- und quecksilbersalzhaltigen Medien. Ss kann in der chemischen, pharmazeutischen Industrie und in der Landwirtschaft angewendet werden und ist in die IPK G 12 P einzuordnen. Quecksilber gehört zu den Elementen, deren Verbindungen durch eine teilweise sehr hohe Toxizitat besondere Bedeutung besitzen. Deshalb sind eine große Anzahl von Möglichkeiten bekannt, Quecksilber und seine Verbindungen auf chemischem V/ege aus Abprodukten, zu denen vor allem Abwässer gehören, zu entfernen (P. Miihl, K. Gloe, S. Weiß, W. Grigorjew 4. Internationale Sommerschule 19. -
28. 05. 1982, Poster-Nr. 55; S. 91).
Ebenso bekannt ist die Möglichkeit, Quecksilber und einen großen Teil seiner Verbindungen aus wäßrigen Systemen mit Hilfe von Mikroorganismen zu entfernen (TSHIE Y.J. PLAHTA 108 (1973) 49, ROTHSTEISi A. FED. PROG. 18 (1959) 1026; SUZUKI T.J. PERMEUT. TSCHNOL. 46 (1968) 1048).
Dabei werden jedoch in vielen Fällen flüchtige, stark toxische quecksilberorganische Verbindungen wie Ethyl- oder Methylmercurate gebildet, während bei einigen speziellen Mikroorganismen Quecksilber in geringen Konzentrationen gespeichert werden kann.
^ i\ ii Ä '' ' -i O Vl <. -'. Π t \
/D.L.CLARK, J. BACT. 132 (1977) 186; JEFFRIES PROGR, IHD. MICROB. 16 (1982) 21 - 75/
Die Nachteile einer solchen Verfahrensweise bestehen in erster Linie in dem Verlust des Quecksilbers, weil in den meisten Fällen die flüchtigen Verbindungen nicht aufgefangen werden können.
So werden in dem Verfahren von SUZUKI 15 mg Quecksilber aus 2.5 1 in 5 bis 7 h von 1 Gramm Mikroorganismen entfernt. Dabei werden 70 % des Quecksilbers in ca. 4 bis 6 Stunden verflüchtigt. Außerdem werden die Verbindungen nicht in ungiftige Substanzen überführt.
Bei den Mikroorganismen, die Quecksilber oder dessen Verbindungen akkumulieren können sind die bekannten Beträge sehr klein. Deshalb werden genetisch veränderte Zellen verwendet (CHAKRABARTY U.S. Patent 39 23 59- 7/2. 12. 75), die im ruhenden Zustand mit einer quecksilbersalzhaltigen Lösung in Verbindung gebracht werden.
Trotzdem sind die aufgenommenen Beträge sehr klein. So werden in dem genannten Patent von einem mit OTC-behandelten Pseudomonasstamm von 20 mg einer Quecksilber-II-Chloridlösung in einem Liter 40 % - das sind 8 mg aufgenommen, wobei
eine Zellkonzentration von 10 Zellen/ml angegeben wird. Die im Vergleich dazu aufgeführte OTC-freie Variante nimmt in gleicher Zeit aus gleicher Lösung 17 % auf.. Als besonders erschwerenden Umstand für die Verwendung solcher Stämme muß die Forderung nach einer weitgehend sterilen Arbeitsweise angesehen werden.
Ziel der Erfindung ist es Quecksilberverunreinigungen aus industriellen Abwässern bei niedrigen Kosten und hohem Wirkungsgrad zu entfernen.
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| HgB | II |
| HgB | III |
| HgB | IV |
| HgB | V |
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahrensweise zu entwickeln bei der Quecksilber bzw. Quecksilbersalze durch Mikroorganismen während des Wachstumsprozesses in möglichst großen Mengen als nichtflüchtige Verbindungen in der Zellaubstanz gespeichert werden können. Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die Selektion und Kultivierung quecksilberresistenter Mikroorganismenpopulationen, wie beispielsweise Bakterien vom Stamm HgB II ZIMET 10985
ZBIET 10966 ZIiIST 10967 ZIMET 10968 die in Gegenwart von Quecksilbersalzen gezüchtet wurden.
Das Quecksilber wird in den Zellen der Mikroorganismen gespeichert und kann nach Abtrennen der Biomasse durch deren thermische Zersetzung gewonnen werden.
Diese quecksilberresistenten Mikroorganismen v/erden unter Belüftung in einem kohlenstoff- und nährstoffhaltigen Medium kultiviert, das überraschend hohe Queclcsilberionenkonzentrationen von 200 bi3 250 mg/1 im Zufluß enthalten konnte. Der pH-Wert liegt zwischen 3 und 8, vorzugsweise 6.5, die Temperatur beträgt 3O0G und die Verweilzeit zwischen 5 und 10 Stunden.
Die in der Zell3ub3tanz gespeicherte Quecksilbermenge kann einige Prozente, bezogen auf Biomasse betragen und ist abhängig von den Kultivierungsbedingungen.
Weiterhin kann die Züchtung der Mikroorganismen durch die hohe Resistenz und die Quecksilberakkumulation in einem Schritt erfolgen und erlaubt dadurch die Zufuhr von relativ hohen Quecksilberkonzentrationen in einer Zelleinheit.
Ausführungsbeispiel
Im folgenden soll die erfindungsgemäße Verfahrensweise dargestellt und näher erläutert werden.
Ein quecksil"bersalzhaltiges Abwasser wird kontinuierlich in einem Reaktor eingetragen. In diesem befindet sich eine Nährlösung mit allen für einen Y/acbstumsprozeß notwendigen iTährsalzen wie K, IT, P, Mg und die Spurenelemente Pe, Cu, Fm, Zn sowie eine Kohlenstoffquelle und eine Bakterienpopulation bestehend aus der selektierten quecksilberresistenten Bakterienpopulation.
Die für die SäuerstoffVersorgung notwendige Luft wird durch ein geeignetes Belüftungssystem (Turbinensystem, Blasenbelüftung oder mit Hilfe einer Zirkulationseinrichtung) in die wäßrige Phase eingetragen.
nährlösung und Kohlenstoffquelle werden ebenfalls kontinuierlich in den Reaktor zugeführt, sobald der Wachstumsprozeß in Gegenwart der Quecksilbersalze beginnt.
Die Verweilzeit im Reaktor wird so gewählt, daß sie zwischen 10 und 5 h liegt, der pH-V/ert sollte zwischen 3 und 8 vorzugsweise bei 6.5 liegen und wird deshalb bei diesem Wert über eine Regelung konstant gehalten. Die Temperatur wird bei 3O0C konstant gehalten. Die Verweilzeit wird nach der Quecksilberkonzentration im fermentierten Abwasser so eingestellt, daß die Konzentration ein Minimum wird«
Die zugeführte Quecksilberionenkonzentration kann, bezogen auf die Gesamtmenge zugeführter Flüssigkeitsströme bis zu 250 mg/1 betragen und liegt vorzugsweise bei 50 bis 100 mg/1. Die aktuelle Biomassekonzentration wurde durch eine Begrenzung der Kohlenstoffquelle auf 8 bis 10 g/l eingestellt. Die den Permentor verlassende wäßrige Phase besitzt bei dieser Verfahrensweise eine Quecksilberkonzentration von < 1 mg/1.
In den abgetrennten Zellen können ca. 2 bis 4 % Quecksilber nachgewiesen v/erden.
Die Rückgewinnung des Quecksilbers erfolgt durch Abtrennen der Biomasse und thermische Behandlungsweise, bei der die Biomasse auf ca. 400 bis 5000C erhitzt und das Quecksilberdestillat entfernt wird.
Claims (2)
1. Verfahren zur mikrobiellen Quecksilberentfernung aus Industrieabwässern und quecksilber- bzw. quecksilbersalzhaltigen Abwässern, dadurch gekennzeichnet, daß quecksilberresistente Mikroorganismen vom Stamm HgB II ZIMET 10985, KgB III ZIMET 10966, HgB IV ZIMET IO967, HgB V ZIMET 10968 eingesetzt werden, wobei das Quecksilber in den Zellen der Mikroorganismen gespeichert und nach Abtrennen der Biomasse durch deren thermische Zersetzung zurückgewonnen wird,
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die selektierte quecksilberresistente Bakterienpopulation in einem belüfteten kohlenstoff- und nährsalzhaltigen Medium, dessen Quecksilberkonzentration bis zu 250 mg/1 im Zufluß, vorzugsweise 50 bis 100 mg/1 beträgt, bei einem pH-Wert zwischen 3 und 8, vorzugsweise 6,5, einer Temperatur von 30 0C und einer Verweilzeit zwischen 5 und 10 Stunden kultiviert wird.
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