Снижение уровня загрязнения подземных вод горнопромышленного региона на основе сорбционной очистки промышленных стоков от тяжелых металлов

• Автор: Рылеева, Евгения Михайловна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 182 с. : ил.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 8 1.1 Загрязнение окружающей среды угледобьюающими предприятиями

1.2 Поступление промышленных сточных вод в поверхностные и

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ

1.3 Характеристика источников антропогенного загрязнения подземных

ВОД ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

1.4 Способы предотвращения загрязнения

Выводы
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ СМЕШИВАНИИ СТОЧНЫХ ВОД, НА СОДЕРЖАНИЕ В НИХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

2.1 Химические процессы, протекающие при смешивании сточных вод

2.2 Удаление ионов тяжелых металлов

2.3 Результаты натурных наблюдений состава промышленных сточных

Выводы
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОРБЦИИ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД
3.1 Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов методом сорбции
3.2 Характеристика модифицированных природных сорбентов
3.3 Экспериментальные исследования сорбционной емкости выбранных материалов в статических и динамических условиях
3.4 Экспериментальньш исследования сорбции ионов тяжелых металлов
из стоков промышленных предприятий
Выводы
4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ ПРИ ПРОПУСКАНИИ ИХ ЧЕРЕЗ СЛОЙ СОРБЕНТА

4.1 Теоретический анализ кинетики процесса осветления воды
4.2 Течение жидкости в области отложения твердых частиц в порах
СОРБЕНТА
4.3 Течение жидкости в области отложения твердых частиц на наружной поверхности сорбционных материалов
4.4 Процесс сорбции сточных вод через слой сорбента
Выводы
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕШТЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
5.1 Разработка универсальной технологической схемы очистки стоков от тяжелых металлов
5.2 Расчет величины предотвращенного экологического ущерба от
загрязнения водной СРЕДЫ сточными водами
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Актуальность работы. На территории Подмосковного угольного бассейна вследствие добычи угля происходят значительные изменения гидрогеологических условий. Горные работы в условиях развитой овражно-балочной сети, сопровождающиеся разрушением упинских известняков, бобриковских и малевских глин, вызывают нарушение равновесного состояния горных пород, меняют напряженное состояние массива, увеличивают его трещиноватость за счет раскрытия естественных и образования новых трещин. В результате появляется связь между поверхностными, грунтовыми и подземными водами яснополянского и упинского водоносных горизонтов. При этом бытовые и промышленные стоки проникают в подземные воды, являющиеся в регионе основным источником питьевого водоснабжения, и загрязняют их одними из наиболее опасных поллютантов - тяжелыми металлами. Это подтверждается исследованиями, проведенными ТулГУ и ОАО ПГП «Тула-Недра».
Для снижения уровня загрязнения подземных вод необходимо уменьшение концентрации загрязняющих веществ в промышленных стоках, проникающих в подземные источники питьевого водоснабжения горнопромышленного региона, до уровней, как минимум, не превышающих ПДК питьевого назначения.
Однако, на рассматриваемой территории сосредоточено множество машиностроительных, металлообрабатывающих и других предприятий, на которых образуется значительное количество токсичных сточных вод с концентрациями тяжелых металлов превышающих этот уровень в десятки раз. В настоящее время на большинстве промышленных производств доминирует реагентный способ очистки сточных вод, который не обеспечивает снижения загрязнении подземных вод тяжелыми металлами необходимого для предотвращения возникновения и развития опасных техноприродных процессов.
Поэтому тема настоящей работы, направленная на разработку способа очистки промышленных стоков от тяжелых металлов на территории горнопромышленного района, является актуальной.

трации кислот. Поэтому практически нейтрализация в чистом виде встречается весьма редко. В большинстве случаев она сопровождается реакциями осаждения - превращения ионов металлов в труднорастворимые гидроокиси, выпадающие в осадок [88]. Образование гидроокисей идет по схемам:
Мг2+ + 2 ОН' —> Ме(ОН)2(2.2) Ме3+ + 2 ОН' ->• Ме(ОН)31. (2.3)
Таким образом, при нейтрализации кислых сточных вод едкие щелочи расходуются как на снижение концентрации в них Н' -ионов, так и на образование гидроокисей тяжелых металлов.
Значения pH, соответствующие началу и окончанию осаждения гидроокисей тяжелых металлов в водных растворах, приведены в таблица 2.1.
Величина pH, соответствующая началу осаждения гидроокисей различных металлов, зависит от природы металлов, концентрации их в растворе и целого ряда физико-химических параметров [59] - температуры, наличия посторонних примесей и т.п.
Осаждение гидроокисей проходит в несколько стадий: сначала образуются гидроксоионы, которые постепенно полимеризуются, что сопровождается их дегидратацией и мицеллообразованием, а затем наступает флокуляция.
Структура образовавшегося осадка со временем изменяется (происходит его старение), вследствие чего иногда значительно снижается его растворимость.
При нахождении гидрашых осадков под слоем жидкости обычно величина pH воды снижается на несколько десятых долей единицы [117] по сравнению с конечной величиной pH, достигнутой непосредственно при нейтрализации сточных вод.
Это указывает на то, что на поверхности осадка происходят сорбция ионов гидроксила и переход основных солей в гидроокиси, сопровождающийся поглощением гидрохссильных ионов [33].