RU2497759C2 - Способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов - Google Patents
Способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497759C2 RU2497759C2 RU2011139274/05A RU2011139274A RU2497759C2 RU 2497759 C2 RU2497759 C2 RU 2497759C2 RU 2011139274/05 A RU2011139274/05 A RU 2011139274/05A RU 2011139274 A RU2011139274 A RU 2011139274A RU 2497759 C2 RU2497759 C2 RU 2497759C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sewages
- heavy metals
- industrial
- peat
- wastewater
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 19
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 15
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 12
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 description 11
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 10
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 5
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 5
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu] PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017518 Cu Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910052855 humite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000003295 industrial effluent Substances 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000701 toxic element Toxicity 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, химической промышленности для очистки производственных сточных вод, например для извлечения тяжелых металлов из кислых и слабокислых сточных вод с высоким содержанием тяжелых металлов. Для осуществления способа проводят обработку сточных вод жидким щелочным торфо-гуминовым препаратом при его отношении к раствору промышленных сточных вод от 1:100 до 1:1000. Образовавшийся осадок металлорганических комплексов отделяют от очищенных техногенных растворов и подвергают термическому обогащению осадка отжигом при температуре 450-600°C. Технический результат заключается в обеспечении эффективной очистки промышленных сточных вод от экологически опасных элементов - тяжелых металлов и извлечении полезных компонентов, т.е. в осуществлении комплексной промышленной переработки промышленных стоков. 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии и очистки производственных сточных вод, в частности к способам очистки и извлечения тяжелых металлов из кислых и слабокислых промышленных сточных вод с высоким содержанием тяжелых металлов, и может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, химической промышленности и других отраслей промышленности.
Для снижения техногенного влияния отходов горнодобывающей и перерабатывающей промышленности используются различные реагенты, такие как карбонатные породы, активированный уголь, цеолиты, сода, гидроксиды железа, золы ТЭЦ, целлюлоза, гуминовые кислоты, гуматы калия и аммония и др. [Chockalingam E., Subramanian S. - Chemosphere, 2006, 62, 699-708; Cravotta C.A., Ward S.J. -.Mine Water Environ. 2008, 27, 67-85; Gabr M.A., Bowders J.J. - J Hazard Mater, 2000, 76, 251-263; Kumar Vadapalli V.R. et al. - S Afr J Sci, 2008, 104: 317-324; Lee et al. - Chemosphere, 2004, 56, 571-581; Nogueira da Silveira A. et al. - Int J Miner Process, 2009, 93, 103-109; Perrez-Lorpez R. et al. - Chemosphere, 2007, 67, 1637-1646; Ri'os et al. - J Hazard Mater, 2008, 156, 23-35; Патент JP 52-29996, опубл. 05.08.77, B01D 15/00; Патент SU 1758023, опубл. 30.08.92 C02F 1/62], разного рода экраны [Sergeev V.I. et al. - Wat Sci Tech, 1996, 34(7-8), 383-387; Дончева А.В., Покровский С.Г. - Основы экологических технологий производства / М.: Издательство МГУ,1999, 108 с.; Maximovich N.G., Blinov S.M. - Proc, 7th International Congress of the Assoc of Engineering Geology, Lisboa, Portugal, 1994, 3159-3164; Maximovich N.G. et al. - Proc. Conf on Protection of Groundwater from Pollution and Seawater Intrusion, Bari, Italy, 1999, 14. и др.) и микробные сообщества (Benner S.G. et al. - Chem Geol, 1999, 169, 435-448; Sandstrom A. et al. - Inter J Miner Process, 2001, 62, 309-320 и др.], которые не всегда оказываются эффективными. Например, очень многие методы утилизации отходов связаны с введением химических реагентов в растворы сточных вод и доведением рН до значений, при которых из растворов выпадают гидроксиды тяжелых металлов. Осадок из гидроксидов тяжелых металлов и примесей реагентов иногда утилизируется путем спекания его со стеклом и обжига с керамической массой, так как без обработки осадков при изменении pH тяжелые металлы переходят в подвижные формы, загрязняя окружающую среду. К сожалению, известно, что для тяжелых металлов в принципе не существует надежных механизмов самоочищения. Эти элементы лишь перераспределяются из одного природного резервуара в другой [Мур Дж.В., Рамамурти С. - Тяжелые металлы в природных водах / Москва: Мир, 1987, 250 с.]. Основным недостатком методов очистки промышленных стоков является то, что в конечном итоге образуются новые отходы, например осадки гидроксидов тяжелых металлов, которые также необходимо утилизировать.
В связи с этим наиболее перспективным является извлечение цветных металлов и железа из кислых сточных вод, как с экономической, так и с экологической точки зрения. В настоящее время извлечение цветных металлов из шахтных вод проводится методами цементации и экстракции с последующим электролизом [Bunce N.J et al. - Water Res., 2001, 35 (18), 4410-4416 и др.], сорбционным выщелачиванием на ионообменных смолах [Ласкорин Б.Н. И др. - Безотходная технология в промышленности / М.: Стройиздат, 1986, - 160 с.], сорбцией на целлюлозосодержащих сорбентах [патент RU 2351548, опубл. 10.04.2009, C02F 1/62], использованием осадка нанокристаллов акаганеита [патент RU 2323988, опубл. 27.09.2005, C22B 30/04].
Универсальным сорбентом для всех типов тяжелых металлов в катионной форме являются гуминовые кислоты, так как образуют прочные соединения с ионами металлов и, следовательно, могут выступать как мощные поглотители [Орлов Д.С.Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. / Москва: Изд-во МГУ, 1990; Варшал Г.М. и др. / Гуминовые вещества в биосфере, 1993, с.97-117; Банникова Л.А. Органическое вещество в гидротермальном рудообразовании / М.: Наука, 1990, 207 с; Перминова И.В. - Химия и жизнь, 2008, 1, с.51-55; Холин Ю.В. - UNIVERSITATES Journal, Украина, Харьков, 2001, 4, с.21-25. и др.]. Экотоксиканты необратимо связываются с функциональными группами гуминовых кислот (карбоксильные, гидроксильные, карбонильные, амидные и др.), образуя твердую фазу органических комплексов. В дальнейшем возможна сорбция остаточных катионов на развитой поверхности коллоидов по активным центрам. Так например, известен способ нейтрализации и очистки сточных вод [патент RU 2174107 опубликован 27.09.2001, C02F 1/66], в котором очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов одного вида с большой концентрацией, проводят в два этапа, при этом на первом этапе сточные воды обрабатывают торфощелочным реагентом при массовом соотношении ионов тяжелых металлов одного вида к торфощелочному реагенту как 1-(1-1.3), в котором торфощелочной реагент представляет собой фильтратный раствор едкого натра, пропущенный через гранулы торфа. Далее обработанные сточные воды перемешивают и отстаивают до pH 6.4-6.95, а на втором этапе их обрабатывают известковым молоком до pH 8.75-9.25, при перемешивании и отстаивании с отделением образовавшегося осадка и с последующим обесцвечиванием. Недостатком данного способа является то, что соотношение ионов тяжелых металлов одного вида к торфощелочному реагенту =1-(1-1.3) достаточно велико, что может привести к загрязнению стоков органическими соединениями, например, фульвокислотами. Также использование едкого натра в больших количествах для получения торфощелочного реагента или использование высоких соотношений реагент/сточные воды может привести к загрязнению вод натрием. Самое главное то, что в данном способе экологическая проблема не решается полностью, так как образовавшийся осадок необходимо утилизировать. Известен способ получения шламов очистки, содержащих металлы сточных вод, заключающийся в нейтрализации кислых вод щелочными водами с pH 10-12 до pH 6.0-8.5 в которые вводят гуминовые кислоты сапропелей и торфа, образующийся шлам хелатных соединений металлов сушат при температуре не выше 150°С и полученный рыхлый продукт прессуют при комнатной температуре под давлением, обеспечивающим получение брикета [патент RU 2096349, опубл.: 20.11.1997, C02F 11/12, C02F 1/62]. Получающийся шлам не содержит ядовитые гидрооксиды металлов, так как в процессе нейтрализации кислых вод, содержащих металлы, образуется вода и шлам из хелатных (внутрикомплексных) соединений. Многоатомная молекула хелатного соединения с симметрично расположенными функциональными группами малополярна и характеризуется слабой межмолекулярной связью, что делает высушенный шлам рыхлым и прессуемым в брикеты. Это позволяет организовать эффективное хранение шлама в складских помещениях, предназначенных для хранения химреактивов, исключив загрязнение окружающей среды. Такое хранение является более эффективными по сравнению с захоронением шламов-гидрооксидов металлов, занимающих большие земельные участки и создающих опасность загрязнения окружающей среды. Но опять же в данном способе образуются отходы (шламы) для которых необходимы хранилища. Известен гумино-минеральный реагент из природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда, содержащий гуминовые кислоты и соли гуминовых кислот, используемый для детоксикации отходов добычи и переработки полезных ископаемых и утилизации полученных осадков [патент RU 2233293, МПК: C02F 1/54, опубл. 27.07.2004]. При очистке сточных вод с использованием данного реагента происходит связывание ионов тяжелых металлов гуминовыми кислотами и гуматами по типу ионного обмена с образованием водонерастворимых соединений. Затем вводят гидроокись кальция, при этом гуматы и водорастворимые гуминовые кислоты взаимодействуют с кальцием и образуют водонерастворимый гумат кальция, который профильтровывает воду и выводит из нее загрязненные примеси. Обработанную воду отстаивают, воду отводят, а осадок удаляют и обезвоживают. Обезвоженный осадок сжигают при температуре 800°С, при этой температуре разлагаются гуминовые вещества без образования вредных соединений. Обезвоженный осадок компостируют и получают ценное удобрение. Недостатком данного способа, как и предыдущих, является довольно высокое количество гумино-минерального реагента (1-7% от массы сточных вод) вводимого в сточные воды. Кроме того, при температуре 800°С возможно вторичное загрязнение окружающей среды летучими при таких высоких температурах вредными примесями. Таким образом данный метод также не решает полностью экологическую проблему.
Авторами настоящего изобретения ранее был разработан метод очистки кислых сточных вод горнодобывающей промышленности с использованием торфо-гуминового препарата. При помощи методов химического, механохимического и баротермического воздействий на торф получают щелочной торфо-гуминовый препарат, отличающийся от исходного торфа более высоким (в три раза) содержание гуминовых кислот и, следовательно, увеличением функциональных групп [Bogush А.А., Voronin V.G. - Mine Water Environ J. / Springer Online first, 2010, DOI: 10.1007/s10230-010-0132-2]. На примерах очистки сточных вод различных предприятий горнодобывающей промышленности, таких как. Старое Хранилище г.Горняк Алтайского края, Карабашский Медеплавильный комбинат Челябинской области, Беловский гидроотвал Кемеровской области, Урское хвостохранилище Салаирской золотоизвлекающей фабрики и других показано, что, используя при обработке кислых растворов щелочного торфо-гуминового препарата, можно связать до 70-99% металлов из промышленных сточных вод в металлорганические комплексы. Необходимая добавка торфо-гуминового препарата для наибольшего эффекта извлечения зависит от состава и особенностей сточных вод и может быть рассчитана после проведения предварительных экспериментов для конкретных техногенных вод.
Также было показано, что значения pH полученных растворов повышается, так как происходит нейтрализация кислых сточных вод за счет использования щелочного торфо-гуминового препарата с рН 12. Значение pH изменяется в щелочную область тем больше, чем больше добавка реагента. Образующиеся в виде хлопьевидного осадка металлоорганические комплексы - нерастворимые гуматы тяжелых металлов можно удалить при помощи фильтрации через активные угли или керамзит. Таким способом можно добиться снижения концентраций потенциально токсичных элементов до очень низких значений. Однако, и этот метод не лишен недостатков, так как образующиеся твердые осадки гуматов необходимо также утилизировать.
Задачей изобретения является разработка комплексного способа очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов с использованием щелочного торфо-гуминового препарата.
Техническим результатом является то, что возможно достичь сразу две цели: обеспечить эффективную очистку промышленных сточных вод от экологически опасных элементов и обеспечить извлечение полезных компонентов (тяжелых металлов), т.е. осуществить промышленную переработку промышленных стоков, а также снизить затраты на утилизацию отходов.
Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов путем перевода металлов в металлорганические комплексы обработкой сточных вод щелочным торфо-гуминовым препаратом при объемном соотношении торфо-гуминового щелочного препарата к техногенному раствору от 1:100 до 1:1000 (в зависимости от состава сточных вод) и отделения осадка металлорганических комплексов от очищенного раствора, образованный осадок подвергают термическому обогащению отжигом при температуре 450-600°С.
При данных температурах удается полностью удалить органическое вещество из металлоорганических комплексов и получить металлы в виде неорганических соединений, в основном в виде оксидов и сульфатов. При более низких температурах в пробе наблюдаются остатки органического вещества, а использование более высоких температур приводит к улетучиванию некоторых полезных компонентов и является невыгодным с экономической точки зрения, так как необходимо затратить больше энергии. Вещество после прокаливания в основном состоит из оксидов металлов, которые в дальнейшем можно использовать для получения чистых металлов (доменный процесс, пирометаллургия, гидрометаллургия и др.). Такая технология проста, экономична, эффективна и доступна промышленным предприятиям.
На фиг.1 представлена схема извлечения металлов из промышленных сточных вод.
На фиг.2 - данные электронного сканирующего микроскопа JSM-36 (фирмы JEOL) с энергодисперсионной приставкой KEVEX по исследованию твердого вещества после прокаливания осадка металлорганических комплексов, образованного обработкой дренажных вод щелочным торфо-гуминовым препаратом (ТГП). Способ осуществляется следующим образом. В специальные отстойники откачиваются высококонцентрированные промышленные сточные воды. Использован торфо-гуминовый препарат с рН 12 на основе торфа месторождения «Круглое» (Коченевский район. Новосибирская область), обработанный методами химического, механохимического и баротермического воздействия [Bogush A.A., Voronin V.G.(2010)]. В зависимости от состава и особенностей сточных вод рекомендуется использовать объемное соотношение щелочного торфо-гуминового препарата к техногенному раствору от 1:100 до 1:1000. В отстойники добавляется раствор торфо-гуминового препарата при интенсивном перемешивании. В таблице 1 приведено исходное содержание металлов (мг/л) и pH растворов в сточных водах различных предприятий горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. В таблице 2 - степень очистки промышленных сточных вод (%) и pH очищенных вод. Затем используют два способа разделения образуемого металлорганического осадка: фильтрация через промышленные фильтры и последующее промывание осадка или отстаивание растворов, а затем откачка очищенных вод. Полученные таким образом осадки термически обрабатывают при температуре обжига 450-600°С для удаления органического вещества и получения оксидов соответствующих металлов. Вещество после прокаливания в основном состоит из оксидов металлов, например, был определен гематит (Fe2O3) после очистки сточных вод АО «Алтайполиметалл» и Урского хвостохранилища, а также тенорит (CuO) после очистки сточных вод Беловского гидроотвала методом рентгеноструктурного анализа (порошковая рентгенография на приборе ДРОН-3М с CuKα-излучением). При использовании сканирующего электронного микроскопа было показано, что после прокаливания осадков при температуре 450-600°С он представляет собой агломераты состоящие из оксидов металлов с примесью различных элементов, а также сульфата кальция (фиг.2).
| Таблица 1 | |||||||||
| Содержание металлов (мг/л) и рН растворов в сточных водах горнодобывающей и перерабатывающей промышленности | |||||||||
| Название пробы | pH | Fe | Al | Cu | Zn | Pb | Cd | Ni | Co |
| Дренажные воды Старого Хранилища (г.Горняк) | 2.7 | 210 | 350 | 37 | 160 | 0.4 | 0.86 | 0.56 | 0.81 |
| Озеро на Старом хранилище (г.Горняк) | 2.4 | 450 | 620 | 90 | 270 | 0.44 | 2.3 | - | - |
| Дренажные воды Нового хранилища (г.Горняк) | 3.4 | 9.3 | 77 | 20 | 94 | 0.56 | 0.46 | - | - |
| Беловские дренажные воды (г.Белове) | 4.1 | 0.18 | 21 | 730 | 910 | - | 6.0 | 5.9 | 5.1 |
| Беловский гидроотвал (г.Белове) | 4.8 | 0.22 | 18 | 270 | 120 | - | 1.2 | 0.68 | 0.6 |
| Дренажные воды Карабашского Медеплавильного комбината (г.Карабаш) | 3.6 | 8.8 | 31 | 59 | 18 | - | 0.06 | 0.18 | 0.13 |
| Дренажные воды Урского хвостохранилища | 2.97 | 1700 | 600 | 5.0 | 23 | - | 0.03 | - | - |
| ПДК (СанПиН, 2.1.4.559-96) | - | 0.3 | 0.5 | 1.0 | 5.0 | 0.03 | 0.001 | 0.1 | 0.1 |
| Таблица 2 | |||||||||
| Степень очистки промышленных сточных вод (%) и pH очищенных вод | |||||||||
| Название пробы | рН | Fe | Al | Zn | Cu | Pb | Cd | Ni | Со |
| A1 (G1) | 2.9 | 21 | 17 | 14 | 8 | 98 | 11 | 17 | 5 |
| A2(G1) | 3.1 | 36 | 26 | 20 | 35 | 98 | 43 | 40 | 21 |
| A3 (G1) | 3.7 | 74 | 66 | 58 | 95 | 98 | 99 | 95 | 85 |
| A1 (В1) | 5.1 | 95 | 60 | 11 | 11 | - | 13 | 3 | 8 |
| А2 (В1) | 5.3 | 95 | 99 | 21 | 23 | - | 23 | 15 | 18 |
| А3 (В1) | 6.2 | 95 | 99.9 | 67 | 71 | - | 80 | 75 | 76 |
| A1 (В2) | 6.4 | 94 | 66 | 60 | 52 | - | 8 | 24 | 22 |
| А2 (В2) | 7.1 | 94 | 99.9 | 96 | 99 | - | 76 | 61 | 57 |
| A3 (В2) | 8.2 | 94 | 99.9 | 99.9 | 99.9 | - | 99.9 | 89 | 94 |
| Примечание: G1 - Дренажные воды Старого Хранилища (г.Горняк), В1 - Беловские дренажные воды (г.Белове), В2 - Беловский гидроотвал (г.Белове), A1 - ТГП:дренажные воды =1:1000; А2 - ТГП: дренажные воды =1:500; A3 - ТГП:дренажные воды =1:100. | |||||||||
Claims (1)
- Способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов, включающий обработку сточных вод щелочным торфо-гуминовым препаратом и отделение обработанной воды, отличающийся тем, что используют жидкий щелочной торфо-гуминовый препарат при его отношении к раствору промышленных сточных вод от 1:100 до 1:1000, образовавшийся осадок металлорганических комплексов подвергают термическому обогащению отжигом при температуре 450-600°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139274/05A RU2497759C2 (ru) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | Способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139274/05A RU2497759C2 (ru) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | Способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011139274A RU2011139274A (ru) | 2013-06-20 |
| RU2497759C2 true RU2497759C2 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=48784889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011139274/05A RU2497759C2 (ru) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | Способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2497759C2 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114405490A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 燕山大学 | 树脂基蛋白复合材料在净化水中络合态重金属中的应用 |
| CN114797749A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-29 | 中国矿业大学(北京) | 一种重金属吸附剂及其制备方法和应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5466383A (en) * | 1993-11-30 | 1995-11-14 | Samsung Engineering & Construction Co., Ltd. | Process for treating sludges |
| WO1997009277A1 (fr) * | 1995-09-04 | 1997-03-13 | Nevaline Co. Ltd. | Procede de recyclage de sediments issus de dechets biogeniques, produits issus de ce recyclage, et procede et dispositif de mise en oeuvre |
| RU2078061C1 (ru) * | 1993-10-14 | 1997-04-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Экология" | Способ термической переработки металлсодержащих шламов |
| RU2096349C1 (ru) * | 1996-02-06 | 1997-11-20 | Гофман Яков Аронович | Способ получения шламов очистки содержащих металлы сточных вод |
| RU2233293C1 (ru) * | 2002-11-27 | 2004-07-27 | Шульгин Александр Иванович | Гумино-минеральный реагент и способ его получения, способ санации загрязненных почв, способ детоксикации отходов добычи и переработки полезных ископаемых и рекультивации отвалов горных пород и хвостхранилищ, способ очистки сточных вод и способ утилизации осадков |
| CN101007263A (zh) * | 2006-01-25 | 2007-08-01 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种改性泥炭吸附剂的制备方法 |
| JP2008264755A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | D Trip:Kk | 有害物質を含む汚泥の不溶固定化方法 |
| CN101423298A (zh) * | 2008-11-18 | 2009-05-06 | 邱永利 | Ss水处理剂 |
-
2011
- 2011-09-26 RU RU2011139274/05A patent/RU2497759C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2078061C1 (ru) * | 1993-10-14 | 1997-04-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Экология" | Способ термической переработки металлсодержащих шламов |
| US5466383A (en) * | 1993-11-30 | 1995-11-14 | Samsung Engineering & Construction Co., Ltd. | Process for treating sludges |
| WO1997009277A1 (fr) * | 1995-09-04 | 1997-03-13 | Nevaline Co. Ltd. | Procede de recyclage de sediments issus de dechets biogeniques, produits issus de ce recyclage, et procede et dispositif de mise en oeuvre |
| RU2096349C1 (ru) * | 1996-02-06 | 1997-11-20 | Гофман Яков Аронович | Способ получения шламов очистки содержащих металлы сточных вод |
| RU2233293C1 (ru) * | 2002-11-27 | 2004-07-27 | Шульгин Александр Иванович | Гумино-минеральный реагент и способ его получения, способ санации загрязненных почв, способ детоксикации отходов добычи и переработки полезных ископаемых и рекультивации отвалов горных пород и хвостхранилищ, способ очистки сточных вод и способ утилизации осадков |
| CN101007263A (zh) * | 2006-01-25 | 2007-08-01 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种改性泥炭吸附剂的制备方法 |
| JP2008264755A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | D Trip:Kk | 有害物質を含む汚泥の不溶固定化方法 |
| CN101423298A (zh) * | 2008-11-18 | 2009-05-06 | 邱永利 | Ss水处理剂 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БОГУШ А.А., ТРОФИМОВ А.Н. Применение торфо-гуминовых веществ для снижения техногенного влияния отходов на окружающую среду, Химическая промышленность, 2005, т.82, №3, с.с.153-158. БАБУШКИН В.Е. О некоторых аспектах добычи полезных ископаемых и комплексной переработки руд посредством модифицированных торфов, VI Сибирский форум недропользователей и предприятий ТЭК «Нефть, газ, геология, экология»-2010, Материалы круглых столов. - Томск: изд. ТПУ, 2010, с.с.89-100. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011139274A (ru) | 2013-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shrivastava | A review on copper pollution and its removal from water bodies by pollution control technologies | |
| Sarioglu et al. | Removal of copper from aqueous solutions by phosphate rock | |
| KR100525360B1 (ko) | 물 처리용 방법과 조성물 | |
| Muliwa et al. | Performance evaluation of eggshell waste material for remediation of acid mine drainage from coal dump leachate | |
| Wang et al. | Steel slag as a cost-effective adsorbent for synergic removal of collectors, Cu (II) and Pb (II) ions from flotation wastewaters | |
| CN101186375B (zh) | 处理含重金属离子水的材料及方法 | |
| US8377310B2 (en) | Method and composition for sorbing toxic substances | |
| KR101438713B1 (ko) | 폐수의 6가 크롬을 제거하기 위한 수처리제 및 수처리 방법 | |
| Cai et al. | Advanced treatment of piggery tail water by dual coagulation with Na+ zeolite and Mg/Fe chloride and resource utilization of the coagulation sludge for efficient decontamination of Cd2+ | |
| Daubert et al. | Passive remediation of acid mine drainage using crab shell chitin | |
| JP5451323B2 (ja) | 水処理方法 | |
| RU2497759C2 (ru) | Способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов | |
| Yang et al. | Removal of heavy metal ions from zinc hydrometallurgical wastewater using CaS-containing alkaline slag | |
| KR100926736B1 (ko) | 산성광산배수를 이용한 철코팅 모래의 제조방법 및 이를이용한 중금속 함유 수 처리방법 | |
| WO2013032419A2 (en) | Methods for treating waste waters using sulfidized red mud sorbents | |
| CN113830850A (zh) | 一种冶炼废水深度除铊捕集剂及其制备方法 | |
| Naim et al. | Precipitation chelation of cyanide complexes in electroplating industry wastewater | |
| KR101343484B1 (ko) | 납 오염토양 추출용액 및 이를 이용한 정화방법 | |
| JPH06508060A (ja) | 廃水処理 | |
| Reichel et al. | Microbial production of schwertmannite: development from microbial fundamentals to marketable products | |
| Ghirişan et al. | Heavy metal removal and neutralization of acid mine waste water‐kinetic study | |
| Kovalenko | Safe and ecological performance of mining and processing industry | |
| Kishor et al. | Studies on natural biogenic iron oxides for removal of copper (II) ion from aqueous solution | |
| Levlin | Phosphorus recovery with acid and base from inorganic sewage sludge residues | |
| Mirbabayev et al. | Modern Methods of Purification of Heavy Metal Ions from Wastewater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180927 |