Очистка воды от ртути

1.  Содержание ртути в сточных водах

Ртуть появляется в сточных водах в результате деятельности производства, сжигании нефтепродуктов. Большая часть элементов содержится в стоках нефтеперерабатывающей, цементной и металлургической промышленности. Воду, с повышенным содержанием ртути нельзя утилизировать без предварительной обработки. Также не используется повторно. По нормативам содержание ртути в сточных водах не должно превышать 0,00001 мг/ дм3.

2. Методы очистки сточных вод от ртути

Есть несколько методов обработки воды от ртути. Первый способ применяется редко и базируется на отделении примесей ртути в виде гидроксидов сульфида или металлической формы. Данный метод снижает концентрацию загрязнений до 0,05 мг/дм3. Но как самостоятельна технология очистки считается уже устаревшей и применяется совместно с другими вариантами очистки.

Адсорбционная очистка. Способ построен на использовании разных сорбентов. Это может быть активированный уголь и его модификации, производные целлюлозы. Эффективно при наличии органических соединений ртути. Но снижает концентрацию максимум до 0,1 мг/дм3. Сорбенты имеют пористую структуру и высокие поглощающие свойства. То есть при прохождении воды молекулы ртути впитываются в поры сорбента. Технология справляется с невысокими концентрациями ртути. При высоком содержании метод комбинируют с предварительным окислением среды или ионным обменом.

Рис. 1 Адсорбционная очистка

Сульфидный метод. Построен на образовании осадка ртути в виде сульфидов: HgCl2 + Na2S = HgS + 2NaCl. Растворимость элемента очень низкая, поэтому ртуть очищается до концентрации 0,07 мг/л. После того как появился осадок вода проходит сорбционную обработку с помощью угля, пемзы. Если используется торф, который тоже обработан сульфидом натрия, то после его наполнения сульфидами ртути он сжигается.

Восстановительный или химический метод основан на добавлении в воду реагентов. Например, борогидрида натрия. После реакции окисления ртуть удаляется с помощью отдувки воздухом. Концентрация примесей снижается до 0,0005 мг/дм3. Но при этом в исходном составе воды не должно быть превышения показателей ртути, максимум 0,05 мг/дм3. Полное восстановление ртути происходит через час после обработки. В восстановительный метод очистки от ртути можно отнести обработку органическими элементами, известью и др. При этом образовавшийся шлам утилизируется двумя способами: растворение, методом преобразования металлической формы ртути в ионную, либо обжигается.

Ионный обмен. Фильтрующим материалом являются анионные ионообменные смолы. Аниониты – это комбинация стирола, дивинилбензола, винилпиридина. И имеют высокие сорбционные характеристики. Смолы содержат SO3H или SH группу. Емкость материала составляет от 100 до 200 г/л и 240г/л соответственно. Такие смолы регенерируются соляной кислотой. Сам процесс протекает следующим образом: сточные воды собираются в отстойнике, металлическая ртуть переходит в состоянии шлама. Далее поток отправляется на ионообменные установки, где при прохождении через фильтрующий материал отдает безвредные ионы и поглощает ртутные. Уровень pH должен быть от 4 до 8 единиц, а концентрация ртути до 10 мг/л. Затем поток проходит вторую стадия очистки и происходит снижение ртути до 2 мг/л. Смолу, которая используется на первой стадии обработки регенерируют. Смолу на второй стадии очистки заменяют полностью с периодичностью 2-3 раза в год. Шлам, который образуется в отстойниках промывается гипохлоритом натрия и проходит двухэтапную фильтрацию. Далее очищается также, как и стоки.

Рис. 2 Ионный обмен

Есть еще одна схема очистки с помощью ионной смолы. Так как соединения ртути плохо поддаются устранению метод совмещается с предварительным окислением. Для этого добавляются реагент элементарный хлор. Концентрация ртути снижается до 0,002 мг/дм3. При выдыхании смолы потребуется регенерация материала. Для этого производится обработка сульфидом натрия. Далее очищенные аниониты снова восстанавливают свои способности к очищению.

Обратный осмос. Это технология основана на использовании мембраны как фильтрующего элемента. Её пористая структура не дает проникнуть примесям ртути в очищенную воду. Позволяет очистить воду до 99%. Но обязательно создать оптимальное давление и очистить воду от механических и хлористых примесей. Промывка элемента осуществляется подачей потока воды в обратном направлении. Данный метод уникален своей безотходностью, при использовании ионообменной мембраны.  Позволяет получать 15% раствор гидроксида натрия.

Рис. 3 Система обратного осмоса

При высоком содержании ртути в сточных водах эффективна следующая схема очистки:

• Корректирование уровня pH до диапазона 0,5-7 единиц, путем добавления хлороводорода.
• Добавление реагента для растворения образовавшейся металлической ртути. Применяется хлор или гипохлорит натрия.
• Фильтрация с помощью систем обратного осмоса.

Очищенную воду можно либо утилизировать, так как её состав соответствует нормам СанПиН или использовать повторно как техническую или подпиточную.

3. Выводы

Ртуть является трудноудаляемым элементом. И просто так с помощью одной технологии от него не избавиться. Поэтому применяются различные схемы, которые комбинируют методы. Эффективность обработки зависит от некоторых факторов. В первую очередь это концентрация ртути в сточных водах. Во-вторых, наличие других примесей и технические характеристики воды. В-третьих, производительность установок. В-четвертых, экономический фактор. В-пятых, будет ли производиться повторное использование воды. Что касается наиболее эффективного метода, то здесь все индивидуально. Самыми основными вариантами очистки являются методы ионного обмена и обратного осмоса, так как показали наиболее выдающиеся результаты на практике.  Что касается остальных вариантов очистки, то они не так распространены и справляются только с минимальным загрязнением примесями ртути. Самостоятельно подобрать технологию или оборудование не получится. Во-первых, производственные процессы достаточно сложные. Обязательно соблюдение регламента. Каждый вариант обработки просчитывается в зависимости расходов и степени очистки.