Очистка сточных вод от мышьяксодержащих соединений

И.И. Сизов, В.А. Семенова, С.А. Сухоцкая, А.В. Куткин, Н.А. Костикова, М.В. Корольков
Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии»,
г. Москва

Очистка промышленных сточных вод от мышьяка – проблема далеко не новая, тем не менее до сих пор она остается не решенной для многих химических и металлургических производств. Задача выделения мышьяка из производства в форме, наиболее удобной для захоронения и утилизации, весьма актуальна и для технологии уничтожения мышьяксодержащих отравляющих веществ (люизита и его смесей).

Существует несколько вариантов технологических подходов к этой проблеме: прямое сжигание, хранение в бочках на полигонах, очистка различными методами (флотация, флокуляция, осаждение, сорбция, ионный обмен и др.) [1]. Однако эти методы недостаточно эффективны. Снижение концентрации мышьяка в сточных водах до уровня ПДК требует последовательного проведения грубой и тонкой очистки, что приводит к увеличению объема зараженного оборудования и стоков. Процесс сжигания сопровождается значительным количеством собственных мышьяксодержащих отходов, зачастую в водорастворимой форме. Хранение мышьяксодержащих сточных вод в бочках на полигонах может быть только временной мерой.

Нами разработан принципиально новый подход к переработке мышьяксодержащих сточных вод, заключающийся в их предварительном концентрировании и инкапсулировании кубового остатка, в частности, в бетон, что позволяет получить твердую водонерастворимую композицию с надежной фиксацией в ней мышьяка [2].

Бетонные смеси готовили из гидроизолирующего цемента марки НЦ-10, обладающего высокой устойчивостью и способностью затворять большое количество воды, и песка категории «крупный», в качестве затворяющей жидкости использовали мышьяксодержащие сточные воды. В работе использовали сточные воды с содержанием общего мышьяка (As³⁺ и As⁵⁺) от 60 до 600 мг/л.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что оптимальным является содержание сточной воды в бетонной массе 16…19 % от общей массы. В этом случае отверждение происходит в течение первых суток. По результатам токсикологических исследований методом биотестирования бетонные образцы относят к 4 классу опасности (как отход). При повышении содержания сточной воды до 21 % отверждение образцов происходит в течение двух суток. Такие образцы относят к 3 классу опасности. Вымываемость мышьяка из бетонных смесей не превышает ПДК (0,05 мг/л).

Очевидно, что для повышения эффективности этого метода ликвидации сточных вод необходимо их предварительное концентрирование. Концентрирование можно осуществлять путем отгонки воды из сточных вод (до 60 % отгона). Образующийся в этом случае дистиллят можно направлять на сжигание, а кубовый остаток цементировать с использованием цемента марки М-500 и направлять на захоронение. Использование цемента марки М-500 обусловлено тем, что по сравнению с цементом НЦ-10 он затворяет меньшее количество стоков, что дополнительно снижает вымываемость мышьяка из бетонной массы.

Показано, что максимально возможное количество вводимой в бетонную массу концентрированной сточной воды с содержанием общего мышьяка около 200 мг/л составляет не более 20 % от общей массы, а для сточной воды с содержанием общего мышьяка более 4000 мг/л – не более 17 % (рассчитано, исходя из массовых соотношений сточной воды, цемента и песка, составляющего при соотношении цемент : песок = 3 : 1).

Как показали проведенные испытания, полученные бетонные образцы сохраняют свою форму при хранении и не деформируются. Вымываемость мышьяка не превышает ПДК.

Итак, для переработки мышьяксодержащих сточных вод эффективным представляется следующий метод: предварительное концентрирование сточной воды путем отгонки воды с последующим сжиганием дистиллята, образующегося при 60 % отгонке, и бетонирование кубового остатка.

С экономической точки зрения этот метод переработки сточных вод вполне оправдан. В данном случае не требуются дополнительные технологические стадии очистки, которые неизбежно приводят к увеличению количества зараженного оборудования и стоков, а следовательно, к удорожанию процесса в целом. Разработанный метод бетонирования отличают простота аппаратурного оформления, доступность и недорогое сырье.

Список литературы

1. Копылов Н.И., Каминский Ю.Д. Мышьяк. / Новосибирск, Сибирское университетское издательство, 2004. – 367 с.

2. Кондратьев В.Б., Шелученко В.В., Корольков М.В., Костикова Н.А., Куткин А.В., Семенова В.А., Сизов И.И. Переработка мышьяксодержащих сточных вод методом бетонирования. / Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2007. Т. LI, № 2. С. 19-23. 

Назад к списку