RU2779420C1 - Способ очистки подотвальных вод от ионов железа и меди - Google Patents
Способ очистки подотвальных вод от ионов железа и меди Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779420C1 RU2779420C1 RU2022104784A RU2022104784A RU2779420C1 RU 2779420 C1 RU2779420 C1 RU 2779420C1 RU 2022104784 A RU2022104784 A RU 2022104784A RU 2022104784 A RU2022104784 A RU 2022104784A RU 2779420 C1 RU2779420 C1 RU 2779420C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- settling pond
- filtration section
- wastewater
- production waste
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 title abstract description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 59
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 35
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 28
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 28
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 7
- 210000001847 Jaw Anatomy 0.000 description 6
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 5
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L Calcium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper(II) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011068 load Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001112 coagulant Effects 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229960005069 Calcium Drugs 0.000 description 1
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L Calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L Copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L Iron(II) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910021506 iron(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000005413 snowmelt Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способам химической очистки сточных вод от ионов железа и меди с использованием отходов производства с высоким содержанием СаСО3. Согласно способу формируют два параллельно расположенных гидротехнических сооружения, которые состоят из последовательно соединенных фильтрационной секции, пруда и водоотвода. Стенки и дно фильтрационной секции и пруда-отстойника выполнены из уплотнённого материала, например суглинка. Фильтрационную секцию полностью заполняют дробленым отходом производства, который состоит на от 91 до 95% из карбоната кальция крупностью от 0,25 до 1,00 мм. Пруд-отстойник заполняют песчано-гравийной смесью. Подотвальная вода поступает в фильтрационную секцию, где происходит процесс нейтрализации. Затем самотеком поступает в пруд-отстойник, где происходит оседание гидрокомплексов железа и меди. Очищенные и осветленные воды поступают в оборотное водоснабжение предприятия, где происходит автоматизированный контроль состава очищенных подотвальных вод. При недостаточной очистке вод проводят переключение стока в параллельно установленное гидротехнические сооружение. Технический результат: повышение эффективности степени очистки подотвальных вод от ионов железа и меди и рациональное использование отходов производства. 1 ил., 4 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к способам химической очистки сточных вод от ионов железа и меди с использованием отходов производства с высоким содержанием СаСО3.
Известен способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов (патент RU № 2726121, опубл. 09.07.2020), включающий постадийное осаждение тяжелых металлов с использованием щелочных компонентов и последующее выделение осадка, в качестве компонентов применяют отходы производств: пыль уноса известняка, пыль уноса доломита, дополнительно в качестве абсорбента применяют микропыль ферросилиция, процесс проводят в три стадии: на первой стадии нейтрализацию кислых сточных вод ведут в реакторе при температуре 70…80°С до рН 4,0…4,5 пылью уноса известняка с последующей нейтрализацией их пылью уноса доломита до рН 7,0…8,0; на второй стадии в суспензию подают в промежуточную емкость, добавляют микропыль ферросилиция, тщательно перемешивают и далее передают в радиальный отстойник, охлаждают до 25-30°С, отделяют очищенные стоки в емкость очищенной сточной воды, оставшуюся смесь передают на третью стадию - в комбинированную сушилку «кипящего слоя», где ее подвергают одновременно сушке при температуре 130…140°С и измельчению до 10…15 мкм в течение 25…30 мин.
Недостатком указанного способа является наличие трудно контролируемых для принимаемых условий термических операций, таких как нейтрализация кислых стоков при температуре 70-80°С, охлаждение суспензии до 25-30°С, сушка кека при температуре 130-140°С.
Известен способ очистки грунтовых вод от тяжелых металлов и нефтепродуктов (патент RU № 2712692, опубл. 30.01.2020), включающий фильтрование грунтовых вод в геохимическом барьере, заполненном минеральным кальцитом, в котором размещены электрохимические источники тока, генерирующие коагулянт, извлеченный из очищаемой воды осадок подвергают компостированию, очищенную воду используют повторно, отличающийся тем, что воду фильтруют в скрещенном электрическом поле, состоящем из поперечного и продольного электрического поля, созданного последовательно расположенными по длине геохимического барьера электрохимическими источниками тока, причем направление вектора напряженности электрического поля в соседних электрохимических источниках тока меняют на противоположное, профильтрованную в минеральном зернистом материале воду собирают перфорированными коллекторами, расположенными с уклоном, аналогичным уклону воды в реке, подают воду в равномерно расположенные по длине геохимического барьера колодцы, в которых проводят разделение нефтепродуктов, воды и осадка.
Недостатками указанного способа является необходимость использования электродов для генерации коагулянта и требование их постоянной замены.
Известен способ обработки воды (патент RU № 2404926, опубл. 27.11.2010), включающий последовательное пропускание воды через минеральную загрузку, содержащую слой шунгита-3, слой известняковой породы, слой шунгизита, слой кремнийсодержащей минеральной породы, при этом воду подают через минеральную загрузку снизу вверх, причем в качестве известняковой породы раздельными слоями используют доломит и глауконит, а в качестве кремнийсодержащей минеральной породы используют маршалит, причем все минералы имеют равноразмерный гранулометрический состав с размером гранул не более 5 мм и с диапазоном размерности гранул в пределах разницы не более 1 мм.
Недостатками указанного способа является необходимость использования большого количества различных материалов для достижения высокой степени очистки воды без рассмотрения возможности их дальнейшей утилизации.
Известен способ осаждения тяжелых цветных металлов из промышленных растворов и/или стоков (патент RU № 2601333, опубл. 10.11.2015), включающий обработку растворов и/или стоков комплексным реагентом-осадителем, включающим карбонат кальция, железо, оксиды кремния и магния в массовом соотношении CaCO3 : Fобщ. : SiO2 : MgO = 100:0,7-9.5:1,3-4,8:2,5-6,5, при активном перемешивании с получением в пульпе pH 5,0-5,5, и последующие выдержку пульпы при активном перемешивании 0,5-2 часа, фильтрацию и промывку осадка, причем в качестве реагента-осадителя используют шламы химводоочистки тепловых электростанций, включающие карбонат кальция, железо, оксиды кремния и магния, при доведении их состава до указанного соотношения.
Недостатками указанного способа является сложная технологическая схема, организация, контроль и обслуживание системы активного перемешивания загрязненных вод с реагентом-осадителем, многокомпонентность состава реагента-осадителя, использование дополнительной условно чистой воды для промывки осадка.
Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов (патент RU № 2191750, опубл. 27.10.2002) принятый за прототип, путем дренирования сточных вод через слой кальцийсодержащего реагента, в качестве которого используются природные карбонаты кальция, очистка воды осуществляется за счет образования основных сульфатов на фоне гипсокарбонатного буфера (рН 6,4-6,5). Сущность метода заключается в саморегулировании тонкого химизма осаждения таким образом, что концентрация карбонат-ионов в растворе всегда меньше концентрации сульфат-ионов и отсутствует избыток гидроксид-ионов.
К недостаткам данного способа следует отнести необходимость поддержания концентрации карбонат-ионов в растворе в количестве всегда меньшем концентрации сульфат-ионов и необходимость подавления образования избытка гидроксид-ионов, что существенно осложняет применение способа; потеря ценных тяжелых цветных металлов с избытком известняка, что не обеспечивает их рециклинг - использование осадка для последующего извлечения металлов.
Техническим результатом является повышение эффективности степени очистки подотвальных вод от ионов железа и меди и рациональное использование отходов производства.
Технический результат достигается тем, что предварительно формируют два параллельно расположенные гидротехнические сооружения, которые состоят из последовательно соединенных фильтрационной секции, пруда и водоотвода, стенки и дно фильтрационной секции и пруда-отстойника выполнены из уплотнённого материала, в качестве которого используют, например суглинок, уплотнение проводят катком, далее проводят полное заполнение фильтрационной секции дробленым отходом производства, который состоит на от 91 до 95% из карбоната кальция крупностью от 0,25 до 1,00 мм, а пруд-отстойник заполняют песчано-гравийной смесью, подотвальная вода поступает в фильтрационную секцию, где проходит через слой отходом производства и происходит процесс нейтрализации, затем подотвальная вода самотеком поступает в пруд-отстойник, где происходит оседание гидрокомплексов железа и меди на песчано-гравийная смесь, далее очищенные и осветленные воды через водоотвод поступают в оборотное водоснабжение предприятия, где происходит автоматизированный контроль состава очищенных подотвальных вод, при недостаточной очистке вод, проводятт переключение стока в параллельно установленное гидротехнические сооружение.
Способ очистки подотвальных вод от ионов железа и меди поясняется следующей фигурой:
фиг.1 - схема очистки подотвальных вод, где:
1 - фильтрационная секция;
2 - металлическая сетка;
3 - уплотнённый материал;
4 - пруд-отстойник;
5 - песчано-гравийная смесь;
6 - водоотвод.
Способ осуществляется следующим образом. Формируют два параллельно расположенные гидротехнические сооружения, которые состоят из последовательно соединенных фильтрационной секции, пруда-отстойника и водоотвода.
Фильтрационная секция 1 (фиг. 1) представляет собой траншею, которая проходят с помощью специализированной техники, например, экскаватора. Параметры фильтрационной секции 1 подбираются исходя из объема подотвальных вод. Стенки и дно фильтрационной секции 1 экранируются уплотнённым материалом 3, в качестве которого используют, например, суглинок или глину, с коэффициентом фильтрации не более 0,005 м/сут мощностью от 300 до 500 мм. Экранирование уплотненного материала 3 проводят с помощью катка.
Далее с помощью щековой дробилки производится дробление отхода производства, состоящего от 91 до 95% из карбонатов кальция до крупности от 0,25 до 1,00 мм. Крупность отхода производства устанавливается с помощью производственных сит. После этого отход производства с помощью транспортной техники доставляется к местонахождению фильтрационной секции 1. Фильтрационная секция 1 в полном объеме заполняется отходом производства путем механической выгрузки.
Пруд-отстойник 4 формируют с помощью экскаватора. Параметры пруда-отстойника 4 подбираются исходя из объемов осветленных вод, поступающих из фильтрационной секции 1. Стенки и дно пруда-отстойника 4 экранируются уплотнённым материалом 3, в качестве которого используют, например, суглинок или глину, с коэффициентом фильтрации не более 0,005 м/сут мощностью от 300 до 500 мм. Слой уплотнённого материала 3 предусмотрен для предотвращения фильтрации воды в нижние слои почвогрунтов. Экранирование уплотненного материала 3 проводят с помощью катка. Затем пруд-отстойник 4 заполняют песчано-гравийной смесью 5, крупностью от 10 до 70 мм путем механической выгрузки. Мощность слоя песчано-гравийной смеси 5 зависит от параметров пруда-отстойника 4 и составляет от 20 до 25% от всего объема пруда-отстойника 4.
Водоотвод 6 представляет собой трубу из некорозионного материала, диаметр которой подбирается исходя из объемов осветленных вод, поступающих самотеком из пруда-отстойника 4. Водоотвод 6 располагают в почвенном слое ниже верхней границы пруда-отстойника 4 на глубине, обеспечивающей произвольный перелив осветленных вод по мере наполнения пруда-отстойника 4. Формирование траншеи для укладки водоотвода и последующая засыпка трубы водоотвода выполняется с помощью экскаватора. Один из концов водоотвода 6 выходит в пруд-отстойник 4. Другой из концов водоотвода 6 располагается в месте предполагаемого выхода очищенных подотвальных вод в природные водотоки или водоемы, или заводится в резервуары-накопители воды для дальнейших нужд предприятий.
Подотвальная вода поступает в фильтрационную секцию 1, в полном объеме заполненную отходом производства, состоящего от 91 до 95% из карбонатов кальция, крупностью от 0,25 до 1,00 мм. При взаимодействии загрузки фильтрационной секции 1 с подотвальными водами происходит их нейтрализация - реакция взаимодействия кислоты и основания между собой с образованием соли и слабо диссоциирующего вещества. Подотвальные воды характеризуются низкими значениями водородного показателя, являются кислыми и слабокислыми, а отход производства, состоящий на 91-95% из карбонатов кальция, при воздействии воды и углекислого газа превращается в растворимый бикарбонат кальция, который далее подвергается гидролизу с образованием гидроксида кальция, являющегося сильным основанием (щелочью). Таким образом, основание в виде гидроксида кальция нейтрализует кислые подотвальные воды с повышением водородного показателя от 6 до 7. Химическое осаждение меди и железа в виде гидроксидов происходит методом обменного взаимодействия ионов металлов с гидроксидом кальция. Гидроксиды железа и меди представляют собой кристаллические вещества. Гидроксид железа (II) нерастворим в воде, а гидроксид меди - практически нерастворим.
После прохождения фильтрационной секции нейтрализованная подотвальная вода самотеком поступает в пруд-отстойник 4, где происходит отстаивание гидроксидов железа и меди, при том что песчано-гравийная смесь, крупностью от 10 до 70 мм, находящаяся в пруду-отстойнике, является механическим фильтром для задерживания осаждаемых гидроксидов железа и меди, это способствует очистке подотвальной воды от железа и меди.
После отстаивания по мере наполнения пруда-отстойника 4 очищенные и осветленные воды через водоотвод 6 поступают в оборотное водоснабжение предприятия. В системе оборотного водоснабжения происходит автоматизированный контроль состава очищенных подотвальных вод (не показан на фигуре) и при недостаточной очистке от железа и меди происходит переключение стока подотвальных вод в параллельно установленные гидротехнические сооружения.
После окончания процесса фильтрации из фильтрационной секции и пруда-отстойника проводят удаление отхода производства и песчано-гравийной смеси 5 с осадком ковшовым экскаватором. Далее отход производства и песчано-гравийная смесь с осадком подвергаются высушиванию естественным путем на открытой территории, после чего часть из них может транспортироваться грузовой техникой до действующих хвостохранилищ с целью укрепления откосов, а часть - на обогатительную фабрику предприятия с целью доизвлечения полезных компонентов.
После освобождения фильтрационной секции 1 и пруда-отстойника 4 от загрязненных отхода производства и песчано-гравийной смеси фильтрационная секция 1 в полном объеме заполняется отходом производства, состоящим на 91-95% из CaCO3, крупностью от 0,25 до 1,00 мм, и пруд-отстойник 4 заполняется песчано-гравийной смесью 5 на 20-25% всего объема в зависимости от параметров пруда-отстойника 4. После чего сток подотвальных вод может быть вновь переключен на данную параллель гидротехнических сооружений.
Способ поясняется следующими примерами.
Для оценки разрабатываемой технологии для проведения опытов использовался модельный раствор подотвальной воды с рН от 2 до 3, содержащей раствор сульфата меди и железа с концентрацией железа не менее 400 мг/л и не менее меди 200 мг/л.
Пример 1. В качестве фильтрационного материала для фильтрационной секции был выбран отход производства Новолипецкого металлургического комбината, город Липецк, с содержанием СаСО3 91-93%. Для заполнения пруда-отстойника была использована песчано-гравийная смесь Месторождения «27», Выборгский район Ленинградской области крупностью от 30 до 60 мм.
Отход производства подвергался дроблению в щековой дробилке. Далее отход производства подвергался фракционному анализу с помощью лабораторных сит. Навеска отхода производства каждой крупности помещалась в лабораторную модель фильтрационной секции, длина которой составляла 0,3 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,02 м. При этом лабораторная модель фильтрационной секции отделялась от лабораторной модели пруда-отстойника металлической сеткой. Пруд-отстойник был смоделирован следующих размеров: длина - 0,9 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,025 м. Пруд-отстойник на 20-25% от всего объема заполнялся песчано-гравийной смесью.
Модельный раствор подотвальной воды пропускался через фильтрационную секцию со скоростью 0,00017 м3/ч. Далее раствор отстаивался в лабораторной модели пруда-отстойника, после чего через модель водоотвода собирался для последующего анализа.
Модельный раствор отфильтровывался через 1 слой фильтра «синяя лента» с диаметром пор 1-2,5 нм. Измерение концентрации железа и меди проводилось на спектрофотометре с индуктивно-связанной плазмой ICPE-9000 в аккредитованной лаборатории Центра коллективного пользования высокотехнологичным оборудованием Санкт-Петербургского горного университета.
В таблице 1 приведены данные по содержанию железа и меди до и после очистки с указанием крупности отхода производства.
| Таблица 1. Результаты водородного показателя и концентраций железа и меди до и после очистки | ||||||
| Крупность отхода, мм | рН до очистки | рН после очистки | Исходная концентрация Cu2+, мг/л | Концентрация Cu2+ после очистки, мг/л | Исходная концентрация Feобщ, мг/л | Концентрация Feобщ после очистки, мг/л |
| <0,25 | 3,0 | 6,8 | 200 | 14,3 | 400 | 99,7 |
| 0,25-0,5 | <0,05 | 12,7 | ||||
| 0,5-1,0 | 12,3 | 14,8 | ||||
| 1,0-2,0 | 28,7 | 114,0 | ||||
| 2,0-5,0 | 39,7 | 126,0 | ||||
| >5,0 | 61,6 | 178,0 | ||||
Как видно из таблицы, использование отхода производства с содержанием СаСо3 91-93% для очистки модельных растворов от ионов железа и меди показало наивысшую эффективность при крупности отхода 0,25-0,5 и 0,5-1,0.
Пример 2. В качестве фильтрационного материала для фильтрационной секции был выбран отход производства Известнякового карьера Уральской горно-металлургической компании, город Сибай, с содержанием СаСО3 92-94%. Для заполнения пруда-отстойника была использована песчано-гравийная смесь карьера ООО «МЕЖРЕГИОНПРОЕКТ», Выборгский район Ленинградской области крупностью 20-50 мм.
Отход производства подвергался дроблению в щековой дробилке. Далее отход производства подвергался фракционному анализу с помощью лабораторных сит. Навеска отхода производства каждой крупности помещалась в лабораторную модель фильтрационной секции, длина которой составляла 0,3 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,02 м. При этом лабораторная модель фильтрационной секции отделялась от лабораторной модели пруда-отстойника металлической сеткой. Пруд-отстойник был смоделирован следующих размеров: длина - 0,9 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,025 м. Пруд-отстойник на 20-25% от всего объема заполнялся песчано-гравийной смесью.
Модельный раствор подотвальной воды пропускался через фильтрационную секцию со скоростью 0,00017 м3/ч. Далее раствор отстаивался в лабораторной модели пруда-отстойника, после чего через модель водоотвода собирался для последующего анализа.
Модельный раствор отфильтровывался через 1 слой фильтра «синяя лента» с диаметром пор от 1 до 2,5 нм. Измерение концентрации железа и меди проводилось на спектрофотометре с индуктивно-связанной плазмой ICPE-9000 в аккредитованной лаборатории Центра коллективного пользования высокотехнологичным оборудованием Санкт-Петербургского горного университета.
В таблице 2 приведены данные по содержанию железа и меди до и после очистки с указанием крупности отхода производства.
| Таблица 2. Результаты водородного показателя и концентраций железа и меди до и после очистки | ||||||
| Крупность отхода, мм | рН до очистки | рН после очистки | Исходная концентрация Cu2+, мг/л | Концентрация Cu2+ после очистки, мг/л | Исходная концентрация Feобщ, мг/л | Концентрация Feобщпосле очистки, мг/л |
| <0,25 | 2,8 | 6,5 | 200 | 120,0 | 400 | 212,0 |
| 0,25-0,5 | 0,12 | 16,9 | ||||
| 0,5-1,0 | 15,7 | 29,8 | ||||
| 1,0-2,0 | 82,3 | 154,7 | ||||
| 2,0-5,0 | 173,0 | 251,0 | ||||
| >5,0 | 175,0 | 273,9 | ||||
Как видно из таблицы, использование отхода производства с содержанием СаСо3 от 92 до 95% для очистки модельных растворов от ионов железа и меди показало наивысшую эффективность при крупности отхода 0,25-0,5 и 0,5-1,0.
Пример 3. В качестве фильтрационного материала для фильтрационных секций был выбран отход производства Пугачевского карьера, республика Башкортостан, с содержанием СаСО3 92-95%. Для заполнения пруда-отстойника была использована песчано-гравийная смесь Месторождения «27», Выборгский район Ленинградской области крупностью от 30 до 70 мм.
Отход производства подвергался дроблению в щековой дробилке. Далее отход производства подвергался фракционному анализу с помощью лабораторных сит. Навеска отхода производства каждой крупности помещалась в лабораторную модель фильтрационной секции, длина которой составляла 0,3 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,02 м. При этом лабораторная модель фильтрационной секции отделялась от лабораторной модели пруда-отстойника металлической сеткой. Пруд-отстойник был смоделирован следующих размеров: длина - 0,9 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,025 м. Пруд-отстойник на 20-25% от всего объема заполнялся песчано-гравийной смесью.
Модельный раствор подотвальной воды пропускался через фильтрационную секцию со скоростью 0,00017 м3/ч. Далее раствор отстаивался в лабораторной модели пруда-отстойника, после чего через модель водоотвода собирался для последующего анализа.
Модельный раствор отфильтровывался через 1 слой фильтра «синяя лента» с диаметром пор 1-2,5 нм. Измерение концентрации железа и меди проводилось на спектрофотометре с индуктивно-связанной плазмой ICPE-9000 в аккредитованной лаборатории Центра коллективного пользования высокотехнологичным оборудованием Санкт-Петербургского горного университета.
| Таблица 3. Результаты водородного показателя и концентраций железа и меди до и после очистки | ||||||
| Крупность отхода, мм | рН до очистки | рН после очистки | Исходная концентрация Cu2+, мг/л | Концентрация Cu2+ после очистки, мг/л | Исходная концентрация Feобщ, мг/л | Концентрация Feобщ после очистки, мг/л |
| <0,25 | 2,9 | 6,7 | 200 | 113,0 | 400 | 151,2 |
| 0,25-0,5 | 0,51 | 14,8 | ||||
| 0,5-1,0 | 16,9 | 25,2 | ||||
| 1,0-2,0 | 69,5 | 133,3 | ||||
| 2,0-5,0 | 121,0 | 203,6 | ||||
| >5,0 | 133,0 | 226,1 | ||||
Пример 4. В качестве фильтрационного материала для фильтрационных секций был выбран отход производства карьера «Западный», Ленинградская область, с содержанием СаСО3 от 91 до 94%. Для заполнения пруда-отстойника была использована песчано-гравийная смесь карьера ООО «МЕЖРЕГИОНПРОЕКТ», Выборгский район Ленинградской области крупностью от 10 до 40 мм.
Отход производства подвергался дроблению в щековой дробилке. Далее отход производства подвергался фракционному анализу с помощью лабораторных сит. Навеска отхода производства каждой крупности помещалась в лабораторную модель фильтрационной секции, длина которой составляла 0,3 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,02 м. При этом лабораторная модель фильтрационной секции отделялась от лабораторной модели пруда-отстойника металлической сеткой. Пруд-отстойник был смоделирован следующих размеров: длина - 0,9 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,025 м. Пруд-отстойник на 20-25% от всего объема заполнялся песчано-гравийной смесью.
Модельный раствор подотвальной воды пропускался через фильтрационную секцию со скоростью 0,00017 м3/ч. Далее раствор отстаивался в лабораторной модели пруда-отстойника, после чего через модель водоотвода собирался для последующего анализа.
Модельный раствор отфильтровывался через 1 слой фильтра «синяя лента» с диаметром пор от 1 до 2,5 нм. Измерение концентрации железа и меди проводилось на спектрофотометре с индуктивно-связанной плазмой ICPE-9000 в аккредитованной лаборатории Центра коллективного пользования высокотехнологичным оборудованием Санкт-Петербургского горного университета.
| Таблица 4. Результаты водородного показателя и концентраций железа и меди до и после очистки | ||||||
| Крупность отхода, мм | рН до очистки | рН после очистки | Исходная концентрация Cu2+, мг/л | Концентрация Cu2+ после очистки, мг/л | Исходная концентрация Feобщ, мг/л | Концентрация Feобщ после очистки, мг/л |
| <0,25 | 2,9 | 6,8 | 200 | 108,0 | 400 | 148,9 |
| 0,25-0,5 | 0,49 | 14,6 | ||||
| 0,5-1,0 | 17,1 | 23,9 | ||||
| 1,0-2,0 | 73,3 | 128,8 | ||||
| 2,0-5,0 | 118,5 | 187,4 | ||||
| >5,0 | 128,4 | 222,1 | ||||
Пример 5. В качестве фильтрационного материала для фильтрационных секций был выбран отход производства Пугачевского карьера, республика Башкортостан, с содержанием СаСО3 92-95%. Для заполнения прудов-отстойников была использована песчано-гравийная смесь карьера ООО «МЕЖРЕГИОНПРОЕКТ», Выборгский район Ленинградской области крупностью от 10 до 70.
Отход производства подвергался дроблению в щековой дробилке до крупности от 0,25 до 1,00 мм. Отходом производства заполнялись две параллельные лабораторные модели фильтрационных секций со следующими параметрами: длина - 0,3 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,02 м. Две параллельно расположенных модели пруда-отстойника на 20-25% от всего объема заполнялись песчано-гравийной смесью. Параметры прудов-отстойников: длина - 0,9 м, ширина - 0,7 м, высота - 0,025 м. При этом лабораторные модели фильтрационных секций отделялись от лабораторных моделей прудов-отстойников металлической сеткой.
Модельный раствор подотвальной воды пропускался через фильтрационную секцию со скоростью 0,00017 м3/ч. Далее модельный раствор отстаивался в лабораторной модели пруда-отстойника, после чего через модель и водоотвода отводился на сброс.
После заполнения всего объема пруда-отстойника модельный раствор пропускался через параллельно расположенную лабораторную модель фильтрационной секции, откуда поступал на отстаивание в параллельно расположенную лабораторную модель пруда-отстойника. После отстаивания осветленная и очищенная вода через модель водоотвода отводилась на сброс.
Из незадействованных в способе фильтрационной секции и пруда-отстойника удалялись отход производства и песчано-гравийная смесь с осадком, которые далее высушивались естественным путем.
Данный пример показал возможность применения двух параллельно расположенных гидротехнических сооружений для удаления и замены загрязненных отхода производства и песчано-гравийной смеси на незагрязненные. Загрязненные отходы производства и песчано-гравийная смесь могут быть использованы для укрепления откосов хвостохранилищ или доизвлечения полезных компонентов.
Не менее двух параллельно расположенных гидротехнических сооружений также могут быть задействованы во время увеличения объемов очищаемой воды, например весенний период снеготаяния, увеличение осадков и др.
Использование данного способа очистки подотвальных вод позволяет с высокой степенью от 91 до 99% очищать подотвальные воды от ионов железа и меди с применением отходов производства с содержанием СаСО3 91-95%, крупностью от 0,25 до 1,0 мм и песчано-гравийной смеси, крупностью от 10 до 70 мм в качестве механического фильтра. При этом использование в способе не менее двух гидротехнических сооружений позволяет удалять загрязненные отход производства и песчано-гравийную смесь вместе с осадком гидрокомплексов меди и железа для дальнейшего укрепления откосов хвостохранилищ или доизвлечения полезных компонентов.
Claims (1)
- Способ очистки подотвальных вод от железа и меди, включающий осаждение металлов путем дренирования сточных вод через слой дробленых карбонатов кальция, отличающийся тем, что предварительно формируют два параллельно расположенных гидротехнических сооружения, которые состоят из последовательно соединенных фильтрационной секции, пруда и водоотвода, стенки и дно фильтрационной секции и пруда-отстойника выполнены из уплотнённого материала, в качестве которого используют, например, суглинок, уплотнение проводят катком, далее проводят полное заполнение фильтрационной секции дробленым отходом производства, который состоит на от 91 до 95% из карбоната кальция крупностью от 0,25 до 1,00 мм, а пруд-отстойник заполняют песчано-гравийной смесью, подотвальная вода поступает в фильтрационную секцию, где проходит через слой отходов производства и происходит процесс нейтрализации, затем подотвальная вода самотеком поступает в пруд-отстойник, где происходит оседание гидрокомплексов железа и меди на песчано-гравийную смесь, далее очищенные и осветленные воды через водоотвод поступают в оборотное водоснабжение предприятия, где происходит автоматизированный контроль состава очищенных подотвальных вод, при недостаточной очистке вод проводят переключение стока в параллельно установленное гидротехнические сооружение.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2779420C1 true RU2779420C1 (ru) | 2022-09-06 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2191750C2 (ru) * | 2000-01-10 | 2002-10-27 | Институт химии и химической технологии СО РАН | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов |
| KR20050030378A (ko) * | 2003-09-25 | 2005-03-30 | 한국건설기술연구원 | 산성배수 처리장치 및 그 방법 |
| CN102701534A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-03 | 西安科技大学 | 煤矿酸性矿井水生态处理方法 |
| RU2622132C1 (ru) * | 2016-05-17 | 2017-06-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ нейтрализации кислых шахтных вод |
| CN109574289A (zh) * | 2017-09-29 | 2019-04-05 | 孙永君 | 一种矿山酸性水的处理方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2191750C2 (ru) * | 2000-01-10 | 2002-10-27 | Институт химии и химической технологии СО РАН | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов |
| KR20050030378A (ko) * | 2003-09-25 | 2005-03-30 | 한국건설기술연구원 | 산성배수 처리장치 및 그 방법 |
| CN102701534A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-03 | 西安科技大学 | 煤矿酸性矿井水生态处理方法 |
| RU2622132C1 (ru) * | 2016-05-17 | 2017-06-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ нейтрализации кислых шахтных вод |
| CN109574289A (zh) * | 2017-09-29 | 2019-04-05 | 孙永君 | 一种矿山酸性水的处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Харько П.А., Нуреев Р.Р., Пашкевич М.А. Возможность применения геохимических барьеров на основе известняка для очистки подотвальных вод от металлов // Вестник Евразийской науки, 2020, N6, URL: https://esj.today/PDF/58NZVN620.pdf. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kefeni et al. | Acid mine drainage: Prevention, treatment options, and resource recovery: A review | |
| Barca et al. | Steel slag filters to upgrade phosphorus removal in small wastewater treatment plants: removal mechanisms and performance | |
| US5316751A (en) | Methods for mine tailing clean-up using recovery technologies | |
| CN109759239B (zh) | 一种利用含盐废水处理煤泥的浮选工艺 | |
| CN102731001A (zh) | 磷石膏复合预处理工艺 | |
| JP5787264B2 (ja) | 汚濁水浄化システム | |
| Hamraoui et al. | Towards a Circular Economy in the Mining Industry: Possible Solutions for Water Recovery through Advanced Mineral Tailings Dewatering | |
| RU2779420C1 (ru) | Способ очистки подотвальных вод от ионов железа и меди | |
| KR100987011B1 (ko) | 하천수 정화 구조물 | |
| KR102241009B1 (ko) | 불소 오염토양 부유선별 방법 및 시스템 | |
| JP2011235253A (ja) | 再生石膏由来の無機系中性凝集剤及びこれを用いた汚濁水浄化システム | |
| KR100992510B1 (ko) | 토양 개량 안정제 조성물 및 이를 이용한 오니 처리 방법 | |
| KR100639042B1 (ko) | 준설퇴적물의 정화시스템 | |
| CN214184572U (zh) | 一种土壤异位清洗修复系统 | |
| CN106216368B (zh) | 一种含Cr6+污染土壤处理装置及其方法 | |
| CN214693620U (zh) | 一种透水混凝土处理酸性矿山废水的装置 | |
| KR100439535B1 (ko) | 지중유로형 광산배수 처리장치 및 이를 이용한 광산배수처리방법 | |
| Alekseev et al. | Influence of the development of the mineral resources sector of the Arkhangelsk region on the environment | |
| RU2562806C1 (ru) | Способ очистки почвогрунта от загрязнений и установка для его осуществления | |
| US9388061B2 (en) | Metalloid contaminated water solution purification process for safe human consumption-rated reduction of contaminant concentration therein, by precipitation without oxidation | |
| Deng et al. | Comprehensive utilization of resources | |
| KR20060036813A (ko) | 준설 슬러리 및 광미의 정화와 탈수처리공법 및 장치 | |
| Mxinwa | Acid Mine Drainage Treatment with Uncalcined Waste Coal | |
| O'Leary | Wastewater recycling and environmental constraints at a base metal mine and process facilities | |
| KR20050113842A (ko) | 자연광석을 이용한 하천정화시스템 및 그 방법 |