Очистка карьерных вод горнорудных предприятий от азотсодержащих соединений с использованием редокс-барьеров

При добыче руды открытым способом с применением буровзрывных работ формируются карьерные и дренажные воды, загрязненные неорганическими соединениями азота, представляющими продукты разложения и неполного расходования взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры. Сброс сточных карьерных вод в открытые водоемы приводит к их эвтрофикации, провоцирует активное развитие микрофлоры, в донном грунте усиливаются анаэробные процессы, интенсивно накапливаются продукты распада органических веществ, такие как сероводород и аммиак, что приводит к гибели гидробионтов, утрате их рекреационной функции. Для снижения негативного воздействия сточных вод на поверхностные и подземные воды необходимо при выборе способов и технологий их очистки учитывать многотоннажность образования стоков, низкое содержание в них органических соединений. Для очистки сточных вод необходима разработка эффективных, экономически и технологически реализуемых технологий, основанных на физико-химических методах очистки. Один из них — создание искусственных геохимических редокс-барьеров. Представлены результаты исследования использования метода гальванокоагуляции в искусственных проницаемых барьерах, содержащих гальванопару — железный скраб и углеродные материалы — для очистки карьерных вод от нитратионов. Установлено, что нульвалентное железо и образующиеся при электрохимическом взаимодействии гальванопары ионы Fe(II) способны восстанавливать нитрат-ионы и обеспечивать очистку воды на 99%. Представлены результаты исследований по применению торфа для очистки сточных вод от ионов аммония NH+ . Показана эффективность применения технологии проницаемого реактивного барьера в сочетании с природными механизмами снижения содержания соединений азота в сточных водах горно-обогатительных предприятий. Разработан способ очистки карьерных сточных вод от соединений азота, включающий обустройство искусственного реактивного барьера (сорбционной траншеи), заполняемого смесью железного скраба, углеродного материала и песка для очистки от нитрат-ионов и торфяной площадки для доочистки сточных вод от NH+ -ионов.

Ключевые слова: карьерные воды, соединения азота, проницаемый реактивный барьер, гальванопара, нульвалентное железо, торф, редукция нитратов.
Как процитировать:

Глушанкова И. С., Бессонова Е. Н., Блинов С. М., Рудакова Л. В., Белкинv П. А. Очистка карьерных вод горнорудных предприятий от азотсодержащих соединений с использованием редокс-барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 10. – С. 58–68. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_10_0_58.

Благодарности:

Исследования выполнены при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», 2021 г.

Номер: 10
Год: 2021
Номера страниц: 58-68
ISBN: 0236-1493
UDK: 504.4.054+628.349.08+628.345.9
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_10_0_58
Дата поступления: 15.01.2021
Дата получения рецензии: 01.03.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.09.2021
Информация об авторах:

Глушанкова Ирина Самуиловна1 — д-р техн. наук, профессор,
Бессонова Елена Николаевна1 — инженер, e-mail: el-81@yandex.ru,
Блинов Сергей Михайлович2 — канд. геол.-минерал. наук, доцент, зав. лабораторией,
Рудакова Лариса Васильевна1 — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой,
Белкин Павел Андреевич2 — канд. геол.-минерал. наук, научный сотрудник,
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
2 Пермский государственный национальный исследовательский университет.

 

Контактное лицо:

Бессонова Е. Н., e-mail: el-81@yandex.ru.

Список литературы:

1. Студенок А. Г., Студенок Г. А., Ревво А. В. Оценка методов очистки сточных вод от соединений азота для дренажных вод горных предприятий // Известия УГГУ. — 2013. — № 2. — С. 26—30.

2. Евдокимова Г. А., Иванова Л. А., Мозгова Н. П., Мязин В. А., Фокина Н. В. Плавающие биоплато для очистки сточных карьерных вод от минеральных соединений азота в арктических условиях // Экология и промышленность России. — 2015. — № 9. — С. 35—41.

3. Студенок А. Г., Студенок Г. А. Очистка карьерных дренажных вод горных предприятий от соединений азота на ботанических площадках с высшей водной растительностью / Актуальные проблемы экономики и управления. Сборник научных статей Шестой всероссийской научно-практической конференции с международным участием. — Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2018. — С. 193—195.

4. Obiri-Nyarko F., Grajales-Mesa S. J., Malina G. An overview of permeable reactive barriers for in situ sustainable groundwater remediation // Chemosphere. 2014, vol. 111, pp. 243—259. DOI: org/10.1016/j.chemosphere.2014.03.112.

5. Водяницкий Ю. Н., Шоба С. А. Биогеохимические барьеры для ремедиации почв и очистки почвенно-грунтовых вод // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. — 2016. — № 3. — С. 3—15.

6. Ziajahromi S., Khanizadeh M., Khiadani M. Experimental evaluation of nitrate reduction from water using synthesis nanoscale zero-valent iron (NZVI) under aerobic conditions // Middle-East Journal of Scientific Research. 2013, vol. 16, no. 2, pp. 205—209. DOI: 10.5829/ idosi.mejsr.2013.16.02.11661.

7. Sicilian А. Use of nanoscale zero-valent iron (NZVI) particles for chemical denitrification under different operating conditions // Metals. 2015, vol. 5, no. 3, pp. 1507—1519. DOI: 10.3390/met5031507.

8. Liu Y., Wang J. Reduction of nitrate by zero valent iron (ZVI)-based materials. A review // Science of the Total Environment. 2019, vol. 671, pp. 388—403. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.03.317.

9. Ona-Nguema G., Guerbois D., Pallud C., Brest J., Abdelmoula M., Morin G. Biogenic hydroxycarbonate green rust enhances nitrate removal and decreases ammonium selectivity during heterotrophic denitrification // Minerals. 2020, vol. 10, p. 818. DOI: 10.3390/min10090818.

10. Чантурия В. А., Соложенкин П. М. Гальванохимические методы очистки техногенных вод: Теория и практика. — М.: Академкнига, 2005. — 204 с.

11. Кулаков А. А., Кузнецова Ю. Н., Денисова А. Е. Об очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью гальванокоагуляционного метода / Химия и инженерная экология. XVII Международная научная конференция: Сборник статей. — Казань: Изд-во «Бриг», 2017. — С. 26—28.

12. Коноплев Е. В., Тимаков М. В., Софронова А. В., Лобанов С. А., Пойлов В. З. Патент RU 2253626. Способ очистки сточных вод от ионов аммония.

13. Глушанкова И. С., Бессонова Е. Н., Рудакова Л. В., Власова О. М., Давлетова С. Ф. Очистка сточных вод производства минеральных фторсодержащих солей от ионов аммония // Экология и промышленность России. — 2015. — № 7. — С. 16—19. DOI: 10.18412/18160395-2015-7-16-19.

14. Тишкович А. В. Теория и практика аммонизации торфа. — Минск: Наука и техника, 1972. — 170 с.

15. Приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 № 552 (ред. от 10.03.2020) «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» (Зарегистрировано в Минюсте России 13.01.2017 № 45203). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.