Очистка воды от цинка
1. Содержание цинка в наземных источниках
Содержание такого элемента как цинк в наземных водоемах обусловлено процессами ослабления горных пород и различных минералов. При попадании в воду таких веществ как цинкит, каламин и другие начинается процесс растворения веществ. Кроме естественных причин есть и техногенные. Цинк попадает в воду из сточных вод, которые сливают промышленные предприятия. Например, обработка минеральной краски, при изготовлении вискозного полотна.
Находится он в качестве ионов или в форме органоминеральных объединений. Бывает и в твердой форме, встречается гидроксиды, карбонаты и сульфиды цинка. В реках содержание элемента находится в диапазоне 3-120 мкг/дм3. В морских источниках гораздо меньше, до 10 мкг/дм3. Самое высокое содержание цинка наблюдается в шахтных водах при низком pH. Цинк является полезным элементом для флоры и фауны водоемов, но только в допустимых концентрациях. При образовании новых соединений, например, хлоридов, токсичность значительно увеличивается. При наличии таких примесей как медь или кадмий провоцирует агрессивное воздействие цинка на рыб, вызывая их торможение и нарушение подвижности. Поэтому важен контроль за сточными водами и концентрацией цинка в водной среде.
2. Методы удаления цинка
Два основных метода фильтрации воды – это системы обратного осмоса и ионный обмен. Для этого используется определенный тип комплексообразующих синтетических ионитов. Собственно, способ обработки очень простой. Вода проходит через ионную смолу, при этом происходит притягивание ионов цинка и замена их безопасными веществами. После обработки вода проходит далее. Качество обработки таким методом зависит от концентрации примесей в воде, минерализации и уровню pH. Технология абсолютна экологичная и не требует добавления реагентов для изменения технических характеристик воды. Очистные свойства смолы со временем снижаются и требуется их восстановление. Поэтому проводится регенерация загрузочной среды. Она промывается раствором, в зависимости от типа смолы. И насыщается ионами снова. Время и частота регенерации зависят от загрязнения.
Технология обратного осмоса давно зарекомендовала себя как универсальный метод для устранения различных примесей. То же самое можно сказать и про цинк. Вода очищается с помощью мембраны, на который идет под давлением. В результате ионы цинка не проникают сквозь поры мембраны. Метод позволяет полностью очистить воду от цинка. Но для такого способа обязательна предварительная подготовка в виде механических фильтров. Они позволяют устранить крупные загрязнения, тем самым защитив фильтрующий элемент от повреждений. Если в воде присутствуют соединения хлора, то необходим так же и сорбционный фильтр, который подкорректирует состав воды. Сами установки малогабаритны и не требуют много расходов при эксплуатации. По мере загрязнения мембрану промывают обратным потоком воды. А при окончании срока службы – заменяют. Такие элементы могут прослужить от 1 до 2-х лет, в зависимости от концентрации цинка.
Рис. 2 Технология обратного осмоса
При коллоидных соединениях цинка используется метод адсорбции. То есть задерживающим элементом является сорбент. Можно использовать многокомпонентную загрузку, которая позволит устранить не только цинк. Суть технологии во впитывании сорбентов ионов примесей. И чем больше способность материала к сорбции, тем быстрее и качественнее пройдет процесс. Практика показывает эффективность до 95%. Что касается ухода за оборудованием, то требуется промывка сорбента по мере загрязнения. Опять же, зависит от степени загрязненности и наличия других примесей.
Взвешенные частицы, еще одна форма цинка в воде, правда встречается редко. Удаляется методом коагуляции. Для этого воду обрабатывают или добавляют коагулянт. Могут быть соли железа, алюминия или другие с похожими характеристиками. Он собирает взвеси в хлопья, и они оседают. Другие методы фильтрации таких мелких частиц не всегда эффективны, ввиду маленького веса и диаметра частиц. Коагулянты объединяют их и вес увеличивается, что позволяет им выпадать в осадок. Далее происходит механическая обработка.
Рис. 2 Процесс коагуляции воды
Также известен метод микробиологической обработки. Технология такой фильтрации заключается в добавлении в воду микроорганизмов Prodococcus ruber. После чего они начинают активно развиваться и уничтожают примеси цинка. Но такой метод не совсем удобен на практике. Для размножения таких бактерий требуются определенные условия, а создать их в наземных источниках не всегда есть возможность. Также процесс довольно длительный. Минимальный срок составляет трое суток. Но при этом не требуются дополнительные расходы на эксплуатацию. Способ подходит для обработки небольших стоячих водоемов.
3. Рекомендации
Повышенная концентрация цинка постепенно уничтожает микрофлору наземных источников. Самостоятельно очиститься они не могут, ввиду постоянного слива в них загрязненных вод. Поэтому при обнаружении повышенного количества тяжелых металлов обязательна обработка, путем установки систем фильтрации. Подбором данного оборудования и технологии для открытых источников занимаются специалисты. Сначала вода берется на анализ и выявляется тип и концентрация цинка. После чего подбирается метод фильтрации, исходя из состава воды, технических характеристик и особенностей эксплуатации. При использовании способа адсорбции или коагулянтов подбирается фильтрующий материал. То же самое касается и смолы. Далее следует проработка предварительной подготовки воды. Фильтры механической очистки обязательны. Во-первых, они устранят мусор, что защитит фильтры тонкой очистки от лишних загрязнений. Во-вторых, в зависимости от проходимости, могут устранить крупные коллоидные соединения цинка. После того, как система фильтрации подобрана, производятся расчеты на эксплуатацию оборудования. Например, замену мембран или сорбционной загрузки. Также важна длительность обработки. Некоторые способы очистки можно комбинировать. Например, сорбентный фильтр и коагулянты. В этом случае процесс значительно ускорится, но потребуются дополнительные расходы. Что опять же зависит от концентрации цинка в воде.
