УДК 628.164-92:669.443.7
DOI 10.35776/VST.2024.07.04

Рябчиков Б. Е., Пантелеев А. А., Касаточкин А. С., Ларионов С. Ю., Шилов М. М.

Проблемы удаления солей тяжелых металлов из сточных вод: варианты и решения

Аннотация

На предприятиях многих отраслей промышленности образуется большой объем сточных вод, содержащих соли различных тяжелых металлов и их соединений. Разработано множество вариантов технологий, позволяющих извлекать тяжелые металлы из сточных вод: ионный обмен и мемб­ранные технологии, а также реагентные методы. Однако в результате очистки с помощью первых двух методов образуются новые высококонцентрированные растворы токсичных компонентов, которые требуют последующего захоронения или отверждения. Реагентные методы позволяют получать отходы в виде шлама, который также необходимо обрабатывать и подвергать захоронению. В результате эти технологии часто используются совместно. Некой альтернативой являются методы очистки, основанные на интенсивном реагентном осаждении в вихревом слое в присутствии затравочного материала, обычно песка. В этом случае продуктом являются гранулы, как правило, карбоната кальция, со связанными в слое карбоната тяжелыми металлами или другими токсичными загрязнениями. Разработанная динамическая система умягчения воды (ДСУ), предназначенная для удаления карбонатной жесткости из питьевой воды, была опробована для целей удаления цветных металлов. Полученные результаты позволяют рассчитывать на высокую эффективность данного метода.

Ключевые слова

очистка сточных вод , реагентные методы , тяжелые металлы , динамическая система умягчения , растворимость гидроксилов, карбонатов и сульфидов солей тяжелых цветных металлов , локализация отходов

Для цитирования: Рябчиков Б. Е., Пантелеев А. А., Касаточкин А. С., Ларионов С. Ю., Шилов М. М. Проблемы удаления солей тяжелых металлов из сточных вод: варианты и решения // Водоснабжение и санитарная техника. 2024. № 7. С. 32–39. DOI: 10.35776/VST.2024.07.04.

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Qasem N. A. A., et al. Lawa removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review. Clean Water, July 2021, v. 4 (36). DOI: 10.1038/s41545-021-00127-0.
2. Barakat M. A. New trends in removing heavy metals from industrial wastewater. Arabian Journal of Chemistry, October 2011, v. 4, is. 4, pp. 361–377.
3. Fenglian F., et al. Wang Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review. Journal of Environmental Management, 2011, v. 92, pp. 40–418.
4. Kowalski A. Metals removal to low levels using chemical precipitants. ONDEO Nalco Company. Naperville, IL, USA, 8 р.
5. Seckler M. M. Crystallization in fluidized bed reactors: from fundamental knowledge to full-scale applications. Crystals, October 2022, 12 (11):1541. DOI: 10.3390/cryst12111541.
6. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971. 454с.
   Lur’e Iu. Iu. Spravochnik po analiticheskoi khimii [Handbook of Analytical Chemistry. Moscow, Khimiia Publ., 1971, 454 p.].
7. Степанов С. В., Панфилова О. Н., Дубман И. С. Результаты исследований по очистке производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 11. С. 28–34. DOI: 10.35776/VST.2023.11.05.
   Stepanov S. V., Panfilova O. N., Dubman I. S. [Results of studying the removal of heavy metal ions from industrial wastewater]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 11, pp. 28–34. DOI: 10.35776/VST.2023.11.05. (In Russian).
8. Monhemius J. Precipitation diagrams for metal hydroxides, sulphides, arsenates and phosphates. Transactions Institution of Mining & Metallurgy, December 1977, v. 86, рp. 202–206.
9. Schöller J. C. M., Dijk A. V., Haute D., Wilms L., Pawłowski H. W. Recovery of heavy metals by crystallization in the pellet reactor, a promising development. Studies in Environmental Science, 1988, v. 34, pp. 77–90.
10. Department of Chemical Engineering, Polytechnic School, University of São Paulo, São Paulo 05508-010, Brazil. Crystals, 2022, 12(11):1541. doi.org/10.3390/cryst12111541.
11. Мартыненко Г. Д., Найманов А. Я., Найманова А. А. Очистка шахтных вод рудника цветных металлов на опытно-промышленной установке // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 12. С. 45–50. DOI: 10.35776/VST.2023.12.07.
    Martynenko G. D., Naimanov A. Ia., Naimanova A. A. [Purification of mine water of a non-ferrous metal mine in a pilot plant]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 12, pp. 45–50. DOI: 10.35776/VST.2023.12.07. (In Russian).
12. Рябчиков Б. Е., Пантелеев А. А., Касаточкин А. С., Ларионов С. Ю. Системы реагентного умягчения воды со взвешенным слоем контактной загрузки (обзор) // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 2. С. 18–31. DOI: 10.35776/VST.2021.02.02.
    Riabchikov B. E., Panteleev A. A., Kasatochkin A. S., Larionov S. Iu. [Chemical water softening systems with a contact media blanket (a review)]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2021, no. 2, pp. 18–31. DOI: 10.35776/VST.2021.02.02.(In Russian).
13. Касаточкин А. С., Ларионов С. Ю., Пантелеев А. А., Рябчиков Б. Е., Шилов М. М. Разработка динамической системы умягчения воды – ДСУ // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 6. С. 18–26. DOI: 10.35776/VST.2021.06.02.
    Kasatochkin A. S., Larionov S. Iu., Panteleev A. A., Riabchikov B. E., Shilov M. M. [Development of a dynamic water softening system – DSS]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2021, no. 6, pp. 18–26. DOI: 10.35776/VST.2021.06.02. (In Russian).
14. Касаточкин А. С., Ларионов С. Ю., Харитонов Н. А., Шилов М. М., Савочкин А. Ю., Рябчиков Б. Е. Очистка воды с высокой постоянной жесткостью и солесодержанием // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 5. С. 4–16. DOI: 10.35776/VST.2023.05.01.
    Kasatochkin A. S., Larionov S. Iu., Kharitonov N. A., Shilov M. M., Savochkin A. Iu., Riabchikov B. E. [Purification of water with high permanent hardness and salinity]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 5, pp. 4–16. DOI: 10.35776/VST.2023.05.01. (In Russian).
15. Касаточкин А. С., Ларионов С. Ю., Пантелеев А. А., Рябчиков Б. Е., Шаповалов Д. А., Харитонов Н. А., Шилов М. М. Сравнение вариантов систем корректировки солевого состава воды из подземных источников // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 3. С. 18–26. DOI: 10.35776/VST.2022.03.02.
    Kasatochkin A. S., Larionov S. Iu., Panteleev A. A., Riabchikov B. E., Shapovalov D. A., Kharitonov N. A., Shilov M. M. [Comparison of the options of systems for adjusting the salt composition of water from underground sources]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2022, no. 3, pp. 18–26. DOI: 10.35776/VST.2022.03.02. (In Russian).
16. Costodes T. V. C., Lewis A. Reactive crystallization of nickel hydroxy-carbonate in fluidized-bed reactor: Fines production and column design. Chemical Engineering Science, March 2006, v. 61 (5), рp. 1377–1385.
17. Lewis А., et al. Precipitation of heavy metals. July 2017, рр. 102–118. In book: Sustainable heavy metal remediation. https://www.researchgate.net/pub lication/318665861_Precipitation_of_Heavy_Metals.
18. Lewis A. Nickel carbonate precipitation in a fluidized-bed reactor. Industrial & Engineering Chemistry Research, October 2001, v. 40, рp. 5564–5569.
19. Guan Q., et al. Fluidized bed device processing simulation of industrial Smelting waste water fluoride in experimental study. Advances in Engineering Research, 2015, v. 123, рp. 19–23.
20. Lertratwattana K., Kemacheevakul P., Garcia-Segura S., Lu M.-C. Recovery of copper salts by fluidized-bed homogeneous granulation process: High selectivity on malachite crystallization. Hydrometallurgy, Jun 2019, v. 186, рp. 66–72.
21. Кузьмич В. Н., Миллер Е. Г. О необходимости внесения изменений в нормативно-правовое регулирование воздействия хозяйственной и иной деятельности на поверхностные водные объекты // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 10. С. 10–20. DOI: 10.35776/VST.2023.10.02.
    Kuz’mich V. N., Miller E. G. [On the need for making amendments to the statutory regulation of impact of the business operations and other activities on the surface water bodies]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 10, pp. 10–20. DOI: 10.35776/VST.2023.10.02. (In Russian).
22. Филенко О. Ф. Предельно допустимые уровни загрязнения природных вод: региональный аспект // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2020. № 4. С. 48–50.
    Filenko O. F. [Maximum permissible levels of pollution of natural waters: a regional aspect]. Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie, 2020, no. 4, pp. 48–50. (In Russian).