1Касиков А.Г., 2Орлов И.В.

1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г. Апатиты Мурманская обл.,Россия

2 «СНФ Балтреагент», г. Никольское Ленинградской обл., Россия

The results of laboratory experiments on process and service waste water purification at Severonikel combine, Kola MMC, from suspended substances by using Baltreagent Ltd reagents are presented. As the result, flocculants of the anionic type are recommended. The most effective for both effluent types is FLORAM AN 905SH producing large, fast precipitating flakes and featuring high stability. The optimal reagent consumption and a scheme for effluent purification are suggested..

Одним из компонентов-загрязнителей сточных вод (СВ) комбината «Североникель» являются взвешенные вещества (ВВ), которые сбрасываются в природный водоем. Несмотря на существенное снижение в последнее время сброса предприятием ВВ, их объем остается существенным и составляет примерно 50 т в год.

Практика оценки качества воды предполагает обычно определение содержания в ней количества растворенных элементов, ХПК, БПК и концентрацию взвешенных веществ, при этом химический состав ВВ не учитывают. Однако взвешенные ВВ могут содержать тяжелые металлы, которые способны затем под воздействием комплексообразователей и при изменении pH переходить в растворимые токсичные формы.

Ранее было установлено [1], что, в зависимости от времени года, содержание металлов во ВВ, выделенных из сточной воды комбината «Североникель», может колебаться в следующих интервалах, в мас.%: Ni - 4.0-5.3; Cu - 0.6-7.0; Co - 0.07-0.27; Fe - 2.8-4.4; Zn - 0.08-0.1. В результате со ВВ в год сбрасывается несколько тонн меди, никеля и кобальта, что сравнимо с их количеством, поступающим в природный водоем в растворенном виде. В связи с чем, важное значение имеет обеспечение дальнейшего снижения сброса ВВ со стоками комбината «Североникель».

Существующая схема очистки стока комбината «Североникель» предполагает его известкование для осаждения водорастворимого никеля и последующее отделение ВВ путем отстаивания в прудах-отстойниках (для хозбытовых вод) или в технологическом отстойнике (производственные стоки), в качестве которого используется южная часть озера Нюдъявр. При этом, дополнительных реагентов, обеспечивающих повышение скорости осветления сточных вод, не используется.

В то же время на многих предприятиях для очистки СВ от мелкодисперсных и коллоидных частиц широкое распространение нашли методы коагуляции и флокуляции [2,3], обеспечивающие слипание частиц с образованием крупных агрегатов, которые уже намного легче удаляются из воды механическими методами. При этом широкое распространение получили как неорганические [2-4], так и органические реагенты [2,3,5-8].

Неорганические коагулянты обычно действуют путем снижения поверхностного заряда частиц, после чего они начинают агрегировать. Однако эффективность коагуляции тонкодисперсных частиц обычно не очень высока [2].

Органические флокулянты действуют по «мостиковому» механизму, сшивая отдельные частицы в гигантские флокулы. В результате флоккулы в десятки и сотни раз осаждаются быстрее, чем исходные нефлокулированные частицы. Преимуществом органических реагентов является также то, что в зависимости от природы высокомолекулярного соединения, они могут нести различный заряд.

В данной работе для повышения эффективности сгущения и очистки хозбытовых и промышленных сточных вод комбината «Североникель» были использованы реагенты фирмы CHF FLOERGER. Их выбор обусловлен тем, что она выпускает очень широкий спектр коагулянтов и флокулянтов, различающихся как по величине заряда, так и молекулярной массе. Кроме того, данные реагенты хорошо зарекомендовали себя при очистке от ВВ сточных вод различных предприятий, включая Норильский ГМК [8].

С целью определения наиболее эффективных реагентов и их дозировок на комбинате «Североникель» были проведены лабораторные испытания.

Перед использованием реагентов их предварительно растворяли в воде. Для чего навеску реагента помещали в стакан и перемешивали магнитной мешалкой до полного растворения. Во всех случаях готовили растворы полимеров с концентрацией 1 г/л. Далее к 0.5 л сточной воды после ее известкования добавляли рабочую дозу реагента и проводили ее перемешивание в установке, представленной на рис. 1а и 1б.

После этого визуально сравнивали размер образующихся хлопьев, скорость их осаждения, а также определяли мутность воды.

На первом этапе испытаний было установлено, что как для хозбытовой, так и для промышленной сточной воды, наиболее эффективными оказались флокулянты анионного типа. Эффективность их действия можно наблюдать на рис. 1а и 1б. Во всех случаях в первой камере находилась сточная вода после известкования. Во второй камере - сточная вода с добавкой наиболее эффективных флокулянтов. В остальных камерах находилась сточная вода после известкования, в которую был добавлен либо менее эффективный анионный флокулянт, либо коагулянт.

Рис.1.  Влияние добавки реагентов на осаждение взвешенных частиц при очистке сточной воды комбината «Североникель» (а) - режим перемешивания, (б) - режим отстаивания

В результате обработки хозбытового стока анионными полимерами различного заряда было установлено, что наиболее эффективен слабозарядный реагент марки FLORAM AN905. Сравнение слабозарядных реагентов различной массы показало, что еще большей эффективностью обладает более высокомолекулярный реагент AN905SH.

При проведении очистки промышленного стока лучший результат был получен также для флокулянта AN905. Варьирование массы полимера показало, что наряду с первым реагентом, также эффективен более высокомолекулярный полимер AN905VHM, причем использование последнего реагента позволило достичь очень высокой степени осветления воды (0.25 мг/л)  (см. табл.1). После добавления этого флокулянта образовывались очень крупные хлопья, которые в течение нескольких секунд оседали, и после повторного перемешивания не разрушались. Оптимальный расход коагулянта составил  0.6 г/м³ (табл.1).

Таблица 1

Влияние применения флокулянта FLORAM AN905VHM на эффективность очистки производственного стока комбината «Североникель» от ВВ. Исходная концентрация флокулянта - 1 г/л.

Очистка сточных вод от взвешенных частиц была проведена также с использованием флокулянта AN905SH, после известкования стоков и введения в раствор железосодержащих коагулянтов (FeCl₃ и FeSO₄+SiO₂). Эксперименты показали, что применение дополнительно железосодержащих реагентов позволяет снизить расход флокулянтов до 0.2-0.3 г/м³.

В ходе испытаний также было установлено, что анионные флокулянты работают также эффективно при использовании вместо извести обожженных технологических илов, которые обладают более высокой способностью к осаждению Ni и Cu, чем чистая известь [9].

Таким образом, проведенные исследования показали, что использование флокулянтов анионного типа, а также их в сочетании с железосодержащими реагентами позволяет существенно интенсифицировать очистку сточных вод комбината «Североникель» от взвешенных веществ. При этом, значительный эффект от введения флокулянтов наблюдается уже при их расходе 0.2-0.6 г/м³.

Литература

1. Касиков А.Г., Кременецкая И.П. К проблеме загрязнения комбинатом «Североникель» природной воды тяжелыми металлами // Экология пром. производства. - 2004. - №3. - С.9-13.
2. Здановский А.Б., Ляховская Е.И. Применение коагулянтов в химической промышленности // ЖПХ. - 1971. - №3. - С.510-515.
3. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. - М.: Химия, 1977. - 463с.
4. Мамченко А.В., Дешко И.И., Пустовит В.М., Якимова Т.И. Применение коагулянтов, содержащих железо, в процессах очистки природных и сточных вод // Химия и техн. воды. - 2006. - Т.28. - №4. - С.342-356.
5. Куренков В.Ф., Гоголашвили Э.Л., Молгачева И.В., Гайсини А.И. Применение катионных полимеров в качестве органических коагулянтов в водоочистке тепловых электростанций // ЖПХ. - 2003. - Т.76. - В.12. - С.2000-2003.
6. Куренков В.Ф. Полиакриламидные флокулянты // Соросовский образ. журнал. - 1997. - №7. - С. 57-62.
7. Потанина В.А., Сычев А.В., Гетманцев С.В. Совершенствование очистки поверхностных вод Норильского региона // Матер. 2 Межд. научно-практ. конф. Технология очистки воды «Техновод-2005». - Казань: 2005. - С.133-138.
8. Асанова И.И., Шестаков Р.Д., Петров Н.В., Сушков И.Г. Отработка режимов сгущения продуктов НМЗ с использованием флокулянтов и органических коагулянтов фирмы SNF FLOERGER // Цветн. металлы. - 2006. - №12. - С.29-31.
9. Касиков А.Г., Семушин В.В., Кременецкая И.П., Дрогобужская С.В. Получение реагентов для очистки сточных вод из отходов производства ОАО «Кольская ГМК» и их использование // Матер. III Межд. научн. конф. «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов. - Сыктывкар, 25-27 сент. 2007г. - Сыктывкар: 2007. - С.92-93.

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 2