Möjligheten att minska metallhalten i lakvatten med sulfatreducerande bakterier

Abstract

Anaerobic treatment of landfill leachate using sulphide precipitation was tested at pilot scale for the purpose of heavy metal removal. The emission of leachate is heavily regulated by Swedish authority and the overall concentrations of heavy metals is expected to rise as landfills contain less organic matter. The studied landfill site, located in southern Sweden, needs a robust and economically viable technique to remove metals to concentrations of 80 µg/l and below.
The analysed metals were As, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn. The reactor configuration was an up-flow fixed bed. Two substrates were compared: woodchips and AnoxKaldnes K5 carrier. The reactors were conditioned to promote the growth of sulfate reducing bacteria and suppress the presence of methanogens in order to achieve biological sulphide production. The reactor with Anox carriers led to higher or equivalent metal removal in all cases. Results show that Copper, Iron, Lead, Nickel and Zinc could be removed by up to 52%, 61%, 52%, 22% and 65% respectively. There was no reduction in the concentration of Arsenic, Chromium and Manganese. Final conclusions cannot be drawn; however the technique shows promising results for the treatment of low levels of metals found in leachate using sulphide precipitation.

Popular Abstract (Swedish)

Samma mikroorganismer som äter upp Titanic kan hälpa oss att rena smutsigt vatten.

Vid en soptipp utanför Hässleholm står det idag en pilotanläggning som ska rena lakvatten från tungmetallar. Experimentet använder biologiska processer för att få bort ämnen som inte hör hemma i naturen. Studien relaterar till riksdagens miljömål om en Giftfri miljö och har hittils vissat lovande resultat.

Många kanske tänker att avfall inte längre hamnar på soptipp i Sverige: sopor bränns ju för att producera värme. Eller så kanske man tänker att problemet inte beror dig eftersom du är noga med att sortera plast från papper. Andra kanske tror på att tekniken kommer att rädda oss och ser inte vad bakterier har med detta att göra. Och så finns de vissa som kanske undrar vad lakvatten ens är? De jag kommer att försöka övertyga er om är att problemet är närmare oss än vi tror och att lösningen inte är så långt bort heller. Men först börjar jag med att förklara ordet lakvatten.

Lakvatten är lite som sopvätska, ni vet det vatten som samlas i botten av sopkärlen när någon glömt ta ut soporna på ett tag. Det är det vattnet som behandlas i denna studie. Soptippar kallas deponier och varje dag kommer stora lastbilar för att dumpa sitt avfall. I Sverige återvinns mycket material och hushållsavfall blir bränsle till fjärrvärmeverk, men det behövs fortfarande deponier för att ta emot avfall som inte går att återvinna eller energiutvinna. Man kanske inte tänker på de stora mängder förorenad jord som måste lagras
eller material som kanske är brännbart men stör förbränningsprocessen.

Deponier är organiserade ställen men av logistiska skäl är aktiva deponier öppna ytor, vilket det faller ner regn på. En bottenplast skyddar vårt grundvatten från kemikalier och andra förorening som dras med när regnet rinner igenom deponin. Regnvattnet som har blivit till lakvatten skickas vidare till en reningsanläggning innan det släpps ut till en närliggande bäck eller å. Behandlat lakvatten innehåller bara låga mängder metaller. Men metaller försvinner inte och det kan vara tillräckligt för att påverka växt och djurlivet i en känslig bäck. På grund av bioackumulering av metaller kan det även påverka vår egen häsla. Därför
har deponier stränga miljökrav på sig framförallt gällande metallutsläpp.

Slutsats: Vi behöver samla upp metaller från lakvatten för att minska påverkan på miljön. I syrefria miljöer, är sulfider en mycket viktig ”fälla” för metaller. Sulfider binder och gör metallerna tillräckligt stora att det kan avskiljas från vattnet. Det finns biologiska processer som producerar sulfid och vi kan lära oss att utnyttja denna process för vattenrening.

Tekniken är en del av hur vi kan minska vår miljöpåverkan - smarta elnät, batteriteknik och växtbaserat kött kommer forma framtidens hållbara städer. Men, vi kan också se på processer som är miljardtals år gamla och kika in i ett mikroskop för att se bakterier som har format livet på jorden. Sulfatreducerande mikroorganismer är bland de äldsta formerna av mikrober. Deras förmåga att omvandla sulfat till sulfid har redan en rad användningsområden inom biosanering av förorenade platser. Korrosion av skeppsvrak i djupt vatten orsakas också av dessa bakterier som kan driva metallfällning.

I Dagens Nyheter den 22 augusti 2019 visas bilder på hur Titanic håller på att ätas upp av mikrober. Anders Bolling rapporterar att forskare ger vraket 20 år innan det är helt borta. Metallkonsumerande mikrober har koloniserat fartyget.

Naturlig processer sker runt omkring oss så metoden finns där, vi behöver bara tillämpa den till vårt eget ändamål. Genom användningen av bakterier kan vi vara med i den stora cykeln som för rent vatten tillbaka till miljön genom naturens egna kretslopp.

Vatten är livsviktigt; behandling bör därför betraktas som en naturlig del av människans verksamhet som vi alla har ett visst ansvar över. Lakvatten bildas när det rinner igenom material som används att bygga våra hus; genom slam som samlas upp från äventyrsbaden där vi roar oss och skumgummi från madrasserna som vi sover på. Om tillgång till vatten ska fortsätta vara en självklarhet måste vi visa samma självklarhet mot att ta hand om denna resurs.

• author: Sunesson, Sofie
• supervisor: Catherine Paul
• organization: Applied Microbiology; Biotechnology
• alternative title: Reduction of metals in landfill leachate with sulphate reducing bacteria
• course: KMBM05 20191
• year: 2020
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences; Technology and Engineering
• keywords: Metals, Landfill, Leachate, SRB, Precipitation, Sulfide, Applied microbiology, Teknisk mikrobiologi
• language: Swedish
• id: 9008843
• date added to LUP: 2020-05-19 08:08:59
• date last changed: 2020-05-19 08:08:59