Тяжелые металлы в сточных водах — определение дозировки реагентов
Наличие тяжелых металлов в сточных водах предприятия — это одна из самых часто встречающихся проблем в современной промышленности, особенно на электрохимических производствах. Для снижения нагрузки на окружающую среду от тяжелых металлов установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ, которые не должны превышаться в жидких и газообразных отходах. Штрафы, выставляемые предприятиям становятся всё выше, а с ними появляется всё больше желания решать эту проблему.
Частично тяжелые металлы (медь, олово, марганец, железо, кадмий, серебро, мышьяк, никель, хром, цинк, свинец, ртуть, талий) осаждаются и отделяются нейтрализацией сточных вод гидроокисью натрия или известью как труднорастворимые гидроксиды. Для улучшения эффективности осаждения могут быть использованы флокулянты. Также тяжелые металлы можно исзвлекать из воды с помощью специальных ионообменных смол.
Во многих случаях вышеперечисленные методы не являются эффективны, так как металлы в воде могут находиться в разных формах, в том числе тех, на которые ни щелочная среда, ни флокулянты не подействуют.
Реагенты для осаждения тяжелых металлов
Для осаждения тяжелых металлов из сточных воды могут быть применены различные реагенты, в том числе RUTROL TMT 15 (водный раствор тримеркаптотриазина в концентрации 15%), RUTROL PSN 231, RUTROL DTC, AMERSEP MP7 (раствор политиокарбоната)
Осадители образуют с тяжелыми металлами соединения, более «крепкие» и устойчивые, чем исходные, переводя все металлы в одну форму, которая образует осадок и может быть отделена от очищаемой воды , например:
- Улучшая действие щелочной обработки воды, совместно с ней;
- Заменяя щелочную обработку на совместную с обработкой флокулянтами.
Технологии удаления тяжелых металлов из сточных вод
Осаждение тяжелых металлов может проводиться в специальном отстойнике или в протоке — когда реагент дозируют в трубу. Оптимальным рН для осаждения является диапазон 5-11. После этого подается ТМТ 15 и синтетический флокулянт. Для осаждения требуется время, когда обработанный реагентом раствор, часто содержащий флокулянт, оставляют без перемешивания. Далее осадок, содержащий тяжелые металлы должен быть отделен, а очищенная вода поступает на дальнейшую обработку или в сток.
Дозирование химических реагентов оптимально производить в автоматическом пропорциональном режиме. Лучше всего, контролировать концентрацию тяжелых металлов в воде и пропорционально ей изменять дозировку реагентов.
Стоимость обработки удаления тяжелых металлов
Поскольку часто в очищаемой воде содержится несколько тяжелых металлов, для расчетов и оценки стоимости обработки мы рекомендуем рассчитывать «среднюю молекулярную массу металлов». Далее рассчитывается общая концентрация тяжелых металлов. Например, если средняя молекулярная масса равна 83,82, а общая концентрация всех тяжелых металлов и металлоидов составляет 4,17 мг/дм3, то можно составить такую таблицу:
Количество реагента г/тонну воды | Цена, руб/кг с НДС | Цена обработки Руб/кг с НДС на 1 м3 воды | |
Rutrol PSN | 51,78 | 210,00 | 10,87 |
Rutrol TMT15 | 88,62 | 290,00 | 25,70 |
Rutrol DTC | 19,56 | 630,00 | 12,32 |
Amersep MP7 | 45,85 | 560,00 | 25,68 |
*Из этой таблицы можно получить только данные о примерной стоимости обработки. Но реальные дозировки реагентов лучше всего устанавливать в зависимости от лабораторных и опытно-промышленных испытаний
Загрязнение воды тяжелыми металлами: опасность для водной среды, последствия и способы предотвращения
Питьевая вода в прозрачном стакане внушает доверие внешним видом и прекрасно утоляет жажду. Но говорить о гарантированной безопасности этой воды нельзя.
Всегда остаётся вероятность попадания в гидросферу тяжелых металлов из загрязненной человеком водной среды.
Опасность загрязнения водоемов и мирового океана данными элементами связана с тем, что тяжелые металлы в воде не обнаруживаются органолептически, то есть не заметны на вкус, запах и цвет.
Их присутствие в чашке чая или скважине на дачном участке определит только химическая лаборатория, располагающая методиками анализа и необходимым оборудованием для контроля качества вод.
Понятие и определение
К тяжелым металлам с точки зрения химии относят элементы таблицы Менделеева, обладающие металлическим свойствами и относительной атомной массой выше 50. Другой критерий — плотность, равная или превышающая удельный вес железа (7,8 г/см 3 ).
Но в водоочистке и медицине понятие «тяжелые металлы» трактуется шире. Этот термин объединяет вещества с металлическими свойствами, наносящие серьезный ущерб людям и экосистемам.
Самыми опасными являются следующие элементы:
- хром (51,9);
- никель (58,7);
- кобальт (58,9);
- медь (63,5);
- цинк (65,4);
- мышьяк (74,9);
- кадмий (112,4);
- ртуть (200,6);
- свинец (207,2).
С чем связана опасность?
В гидросферу тяжелые металлы попадают в ходе природных процессов и в результате человеческой деятельности.
Загрязнение водоемов и водотоков природными тяжелыми элементами происходит тогда, когда пластовые воды растворяют минералы горных пород, а частицы почвы, разрушенной эрозиями, уносятся в водоемы вместе с атмосферными осадками.
Тяжелые металлы берутся в почве, а затем мигрируют в гидросферу в результате трёх естественных процессов в природе:
- Прямое обогащение. Чернозём на Алтае естественно обогащен мышьяком в концентрации 100-150 мг/кг.
- Нарушение баланса между химическими элементами. Содержание мышьяка в странах Южной Азии превышает 200 мкг/л при норме 10 мкг/л. Причина — нарушение буферной роли почвы, в сдвиге оптимального соотношения мышьяка и железа в водонасыщенных осадках, где благодаря присутствию пирита образуется восстановительная среда.
- Активизация литогенных тяжелых элементов. В почве западной части США в фосфоритных месторождениях и сопряженных с ними углистоглинистых сланцах содержится селен (Se) в концентрации 700 мг/кг при норме для почв США 0,4 мг/кг. В момент орошения этих участков для нужд сельского хозяйства селен почвы становится подвижным и переносится в водоемы с потоками дренажной воды. Концентрация Se в телах животных и тканях водолюбивых растений достигает уровня 3000 мг/кг. Гибель скота в штатах Айдахо, Юта и Вайоминг учёные связывают с высоким содержанием селена, содержащегося в воде и растениях этих территорий.
Природное загрязнение гидросферы тяжелыми металлами нельзя игнорировать, но большинство токсичных элементов в воду сбрасывает всё же человек, непрерывно наращивающий масштабы промышленного производства и сельскохозяйственной деятельности.
Источники антропогенного загрязнения водоемов
К таковым относятся:
- горнодобывающие заводы;
- тепловые электростанции;
- заводы, производящие пластмассу, композиты, краски;
- металлургическая промышленность;
- нефтеперегонные заводы и предприятия по добыче нефти;
- металлургические комбинаты;
- заводы по производству электротехники и гальванического оборудования;
- комбинаты по выпуску удобрений;
- свалки бытовых отходов и крупные промышленные полигоны.
Недостаточное очищение промышленных и бытовых стоков, а также смыв удобрений с полей загрязняет поверхностные водоемы, ощутимо затрудняя их использование. При повреждении водоупорных горизонтов ядовитые вещества с поверхности способны просочиться в подземные водотоки, поэтому водозаборные скважины также не защищены от агрессивных антропогенных воздействий.
Последствия
Тяжелые металлы из поверхностных и подземных вод при недостаточной очистке проникают в систему водоснабжения, и затем с питьевой водой попадают в организм человека. Тяжёлые металлы склонны к биоаккумуляции – накоплению в органах и тканях с течением времени.
С каждой чашкой чая, если вода загрязнена, незаметные токсиканты проникают в тело человека. Тяжелые металлы опасны тем, что они сохраняются быстрее, чем они расщепляются (метаболизируются) или выводятся из организма.
Концентрация токсичных химических веществ в организме со временем увеличивается и с определенного момента начинает негативно воздействовать на здоровье.
Люди становятся восприимчивыми к простудам, страдают аллергией, мышечными болями. Нарушается память, снижаются умственные способности, появляется вялость или наоборот нервозность. При длительном воздействии тяжелых металлов на организм человека развиваются состояния, имитирующие болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз.
Повторный длительный контакт с некоторыми тяжелыми металлами и их соединениями провоцирует онкологические заболевания.
Последствия загрязнения вод мирового океана различными видами металлом мы свели в таблицу:
- природные месторождения;
- производство красок/пигментов;
- гальваника;
- кожевенные заводы;
- предприятия химической промышленности.
- заболевания легких, носовой перегородки, барабанной перепонки;
- тяжелые дерматиты;
- тяжелые поражения почек, печени, ЖКТ.
- месторождения сульфидных медно-никелевых, железоникелевых руд;
- распад растений и животных;
- сточные воды после никелирования;
- сжигание ископаемого топлива;
- стоки заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик.
- выщелачивание медноколчедановых и других руд;
- распад мёртвых организмов и растений;
- сточные воды металлургических, металлообрабатывающих и химических заводов.
- сердечная недостаточность;
- бронхиальная астма;
- патологии щитовидной железы.
- коррозия медных трубопроводов;
- стоки гальванических производств, нефтеперерабатывающих заводов, сельского хозяйства;
- природные процессы.
- язва желудка;
- нарушения работы почек, печени, ЦНС;
- снижение иммунного ответа организма.
- природные процессы (выветривание, вымывание) в горных породах;
- сточные воды горных, химических, металлургических предприятий.
- канцероген;
- бесплодие, снижение иммунитета.
- плавка меди, цинка и свинца;
- производство пестицидов, стекла, красок, фунгицидов;
- выпуск полупроводников, мыла, лекарств;
- сельское хозяйство, промышленность, горное дело;
- естественные источники (почвы, горные породы).
- кровь, почки;
- пищеварительная и центральная нервная система;
- поражения кожи (утолщение, пигментация);
- рак кожи, легких, мочевого пузыря и почек.
- аккумуляторы, сотовые телефоны;
- беспроводные устройства, компьютеры;
- ядерные реакторы;
- коррозия оцинкованных труб;
- выбросы предприятий по переработке металлов.
- канцероген;
- печень, плацента, почки;
- легкие, головной мозг;
- поражение костей (ломкость, искривление, хрупкость);
- рак прямой кишки и легких.
- природные месторождениях в виде руд, содержащих другие элементы;
- люминесцентные лампы;
- термометры, термостаты.
- поражает головной мозг, почки;
- нарушение зрения, тремор;
- нарушение речи, слуха;
- накапливается в организме, вызывая долгосрочные проблемы со здоровьем.
- природные отложения свинца;
- коррозия свинцовых водопроводных труб, кранов, арматуры;
- промышленные и производственные процессы.
- кости, головной мозг, кровь, почки, щитовидная железа, сосуды, ЖКТ;
- головокружения и головная боль;
- снижение внимания;
- замедление умственного развития у детей.
Способы предотвращения
На сооружениях очистки используют несколько способов удаления тяжелых металлов из воды. Выбор метода зависит от концентрации элементов в воде и степени загрязнения жидкости.
- возможность глубокой очистки;
- удаляются Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, цианиды.
- повторное загрязнение очищенных вод;
- дороговизна реагентов;
- образование обильного осадка.
Заключение
Решить проблему многолетнего антропогенного загрязнения воды тяжелыми металлами можно только путем улучшения экологической обстановки в стране и мире, поскольку даже современные методы очистки воды не позволяют досконально удалить все вредные примеси. И у себя дома не лишним будет установить фильтр для воды, чтобы самому не стать таким фильтром.
Источник https://rutrol.ru/produktsiya/osaditeli-tyazhelykh-metallov/tyazhelye-metally-v-stochnykh-vodakh-skolko-reagentov-dobavlyat
Источник https://rcycle.net/ekologiya/gidrosfera/zagryaznenie-vody-tyazhelymi-metallami-opasnost-dlya-vodnoj-sredy-posledstviya-i-sposoby-predotvrashheniya