Глубокая очистка сточных вод техногенным карбонатсодержащим отходом

Глубокая очистка сточных вод техногенным карбонатсодержащим отходом

карбонатсодержащий отход химический ион В настоящее время одной из острых проблем является проблема очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Несмотря на большое число работ, посвященных этой проблеме, поиск эффективных методов очистки сточных вод от тяжёлых металлов является по-прежнему актуальным. В последние годы большое развитие получили способы, основанные на извлечении тяжёлых металлов с применением твердофазных отходов промышленных производств.

Настоящая работа посвящена выяснению возможности применения КСО для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (Fe3+, Cr3+, Zn2+, Cu2+ и Ni2+) и определение условий их выделения с его использованием.

Известно, что поиск путей использования карбонатсодержащих отходов (КСО), образующихся при водоподготовке на теплоэлектростанциях — является наиболее актуальной экологической задачей. Основная масса этого отхода накапливается в виде шлама, например, на Ростовской ТЭЦ-2.

В связи с этим, научная новизна работы заключается в применении КСО в качестве нейтрализатора кислых водных растворов и реагента для очистки растворов от тяжелых металлов определяется его высокой эффективностью и экономической целесообразностью.

В ходе проведения эксперимента были использованы: рентгенофазовый, качественный спектральный анализы и другие аналитические и физико-химические методы.

Были изучены состав и физико-химические свойства техногенного карбонатсодержащего отхода Ростовской ТЭЦ-2. Показано, что КСО характеризуется однородностью, мелкодисперсностью, относительным постоянством состава, химически и радиационно безопасен. Предложено использовать отход в качестве эффективного и «мягкого» нейтрализатора кислых растворов, например, сточных вод за счет содержащихся в нем карбонатных фаз.

Показана возможность использования КСО для осаждения ионов меди (II), цинка (II), железа (III) хрома (III) и никеля (II) из водных растворов. Обнаружено, что процессы осаждения металлов из растворов под действием КСО различаются, во-первых, скоростью процесса извлечения металлов, а, во-вторых, активностью КСО по отношению к конкретному металлу.

Показана возможность и найдены условия очистки растворов меди (II), цинка (II), железа (III) хрома (III) различных концентраций до уровня ПДК с использованием КСО. рН очищенных растворов соответствует санитарно-гигиенических требованиям, предъявляем к сточным водам.

Установлено, что расход КСО уменьшается, а полнота осаждения из растворов возрастает при увеличении времени контакта, повышении температуры очищаемого раствора и применении более мелкодисперсной фракции реагента. Анионный состав раствора практически не влияет на взаимодействие КСО с этими растворами.

В качестве возможного химизма процессов осаждения ионов Fe и Cr предложено взаимное усиление гидролиза и образование труднорастворимых аквагидроксокомплексов. Для ионов меди, цинка и никеля, помимо гидролитического осаждения, возможен обмен в водном растворе ионов кальция (II) и магния (II) на соответствующий двухвалентный ион металла с образованием менее растворимого карбоната. Также возможно образование смешанных гидроксокарбонатных фаз, твердых растворов и др. Помимо вышеописанных процессов, ионы металла могут адсорбироваться на поверхности нерастворившегося реагента и на свежеобразованных частицах.

Показана возможность разделения железо-никелевых растворов: после трехминутного контакта с КСО никель остается в растворе, а железо осаждается вместе с КСО. Этот факт важен при обработке промывных вод гальванических цехов, та как позволяет использовать растворы никеля вторично.

Также в работе предложен вариант двухступенчатой очистки (первая ступень — грубая очистка, вторая ступень — доочистка), позволяющий очищать растворы с высокой степенью извлечения металла. Представленный способ особенно актуален для никельсодержащих растворов, где однократная очистка не дает достаточной (до уровня ПДК) степени очистки.

Получены положительные результаты апробации предложенного способа очистки с использованием КСО на реальных сточных водах промышленных предприятий г. Ростова-на-Дону, г. Батайска.

Определен класс опасности образующихся отходов по результатам биотестирования. Они отнесены к четвертому классу опасности (малоопасные), тогда как исходный карбонатсодержащий отход имел более высокий класс опасности.

Рекомендованы различные способы обращения с полученными в результате очистки отходами: утилизация путем отвержения цементом, асфальтом, стеклом или пластмассами; использование в качестве добавки при изготовлении керамических красок, огнеупорного материала и сплавов, в качестве искусственных заполнителей и рифов.

В поддержку предлагаемого метода разработана компьютерная программа «Reagent», позволяющая рассчитывать расход КСО, необходимый для очистки многокомпонентных растворов по задаваемым оператором исходным данным: концентрации металлов и значению рН очищаемых растворов (сточных вод промышленных предприятий) до уровня ПДК. Программа позволяет проводить расчеты в двух временных режимах: 15 мин и 72 ч, просматривать результаты и выводить их на печать, отсылать результаты по электронной почте.

Полученные результаты и разработанный способ очистки с использованием КСО может быть рекомендованы к внедрению на промышленных предприятиях, в результате производственной деятельности которых образуются кислые сточные воды, содержащие ионы Fe, Cr, Zn, Cu.