Ученые из Новгородского и Санкт-Петербургского государственных университетов промышленных технологий и дизайна разработали новый способ очистки сточных вод от тяжелых металлов. В результате осадок сточных вод можно будет использовать в качестве удобрения, рассказывает НовГУ.
На биологических очистных сооружениях сточные воды очищают с помощью микроорганизмов от тяжелых металлов — все вредные вещества переходят в аэробно стабилизированный осадок. Этот осадок состоит их биологической, органической и неорганической частей, каждая из которых способна связывать ионы тяжелых металлов. Однако их концентрация в осадке так высока, что его нельзя использовать для сельскохозяйственных работ.
Ученые решили найти реагенты, способные извлечь из осадков тяжелые металлы. Эксперимент по детоксикации осадков проводился на очистной станции Новгорода. С помощью атомно-абсорбционного метода ученые анализировали концентрацию меди, свинца, кобальта, никеля и хрома: она оказалась 1280, 460, 352, 391 и 123 мг/кг сухого осадка соответственно. Показатели меди, свинца и никеля превышали требования ГОСТа.
Результаты показали, как тяжелые металлы взаимодействовали с разными частями осадка:
- около 35% меди, свинца, кобальта и никеля взаимодействуют с органическими веществами;
около 25% соосаждается с Fe₂O₃, MnO₂, CaCO₃, MgCO₃;
около 25% соосаждается на силикатах и алюмосиликатах; 55% хрома соосаждается с Fe₂O₃, MnO₂, CaCO₃ и MgCO₃;
28% хрома соосаждается с силикатами и алюмосиликатами.
На основе полученных данных ученые решили использовать малорастворимые кальциевые соли и растворимые реагенты, содержащие сходные с этими солями ионы. Они в разных концентрациях ввели в осадок растворимые карбонат натрия Na₂CO₃, гидрофосфат натрия Na₂HPO₄, хлорид кальция CaCl₂, а также нерастворимые соли карбоната кальция CaCO₃ и фосфата кальция Ca₃ (PO₄)₂. Самой эффективной концентрацией оказалась 25 г/л.
«Среди растворимых соединений наибольшую эффективность с удалением от 18,9 до 26,4% каждого из исследуемых металлов показал гидрофосфат натрия Na₂HPO₄. Его введение нарушает адсорбционное равновесие металлов, соосажденных с карбонатами кальция и магния, оксидами железа и марганца, и металлы переходят в раствор, извлекаясь из твердого осадка. Среди малорастворимых солей кальция CaCO₃ показал эффективность удаления тяжелых металлов от 50,7 до 51,3%, а Ca₃(PO₄)₂ — от 63,2 до 64,1%», — рассказал доцент кафедры фундаментальной и прикладной химии НовГУ Владимир Исаков.
Ученые резюмируют, что малорастворимые соединения калия эффективно осаждают на своей поверхности тяжелые металлы, которые затем можно извлечь в водный раствор. После детоксикации концентрация тяжелых металлов в осадке не превышает нормы ГОСТа и может использоваться для сельскохозяйственных нужд, что значительно снизит площадь иловых захоронений.
Ранее мы рассказывали о том, что в Перми научились очищать воду и одновременно получать удобрения.
