4.3
В Кольском научном центре предложили использовать при очистке городских сточных вод диоксид кремния — нетоксичный и экологически чистый материал.
КНЦ РАН # кремнезем # отходы # промышленные стоки # сточные воды # удобрения
В Апатитах городские стоки предложили очищать отходами горной промышленности / ©Getty images
Большинство очистных сооружений в российской Арктике построено в 1970-х годах. Тогда главной задачей очистки городских сточных вод считалось удаление органических соединений и твердых частиц, а незначительное количество биогенных элементов (азота и фосфора) покидали воду в ходе побочных процессов – в результате деятельности микроорганизмов или осаждаясь вместе со взвешенными частицами.
Сейчас подобные технологии устарели, и качество очистки не соответствует современным стандартам. Так, среднее остаточное содержание фосфора в виде фосфат-ионов в воде, прошедшей через очистные сооружения города Апатиты в Мурманской области, составляет 2,4 мг/л, а верхний предел, установленный для сброса очищенных сточных вод в водоемы Российской Арктики, почти в 150 раз ниже: 0,0163 мг/л.
Полученный апатитскими учеными аморфный кремнезем / ©Пресс-служба КНЦ
Для достижения требуемой чистоты воды апатитские ученые предложили добавить в технологический процесс доочистку с использованием сорбентов. В международном научном журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects опубликована статья сотрудников Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья и Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра.
Они активно исследуют материалы, которые можно использовать для удаления фосфора из сточных вод, а затем вносить в техногенный грунт без регенерации в качестве мелиоранта, постепенно высвобождающего питательные элементы: фосфор, азот и калий. Большие перспективы здесь открываются у материалов, обладающих мезопористой структурой, например, аморфного кремнезема, состоящего из диоксида кремния.
Пыление “хвостов” – большая проблема для Апатитов. Нефелиновая пыль проникает в воду, оседает в легких, на листве, на почве / ©Пресс-служба КНЦ
Аморфный кремнезем лучше поглощает фосфаты, чем местные почвы. Традиционные легкорастворимые фосфорные удобрения либо быстро вымываются из техногенного грунта, либо прочно связываются с его минеральной основой и становятся недоступны для растений. В таких условиях мелиоранты с медленным высвобождением фосфора применять целесообразнее.
Сам диоксид кремния – нетоксичный и экологически чистый материал. Его можно получать не только из кремнеземсодержащего минерального сырья Мурманской области при его кислотной переработке, но и из других природных и техногенных материалов с высоким остаточным содержанием кремния: глины, золы растений и тепловых электростанций, отходов электронной промышленности и обогащения полезных ископаемых.
Использование дефосфорирующих сорбентов в качестве “медленных” удобрений обогатит северные почвы и позволит не загрязнять водоемы / ©Пресс-служба КНЦ
При обогащении апатит-нефелиновой руды на местных горнообогатительных предприятиях в больших количествах образуются мелкодисперсные минеральные отходы – «хвосты», большую часть которых составляет алюмокремниевый минерал нефелин. Пыление «хвостов» – серьезная экологическая проблема для городов, расположенных вблизи апатит-нефелиновых месторождений. Для снижения негативного влияния производства на регион и более комплексной переработки минерального сырья разрабатывают различные способы применения продуктов переработки нефелина.
Ученые разложили нефелиновый концентрат с помощью серной кислоты и провели серию экспериментов с получившимся аморфным кремнеземом. Выяснилось, что при его использовании для очистки городских сточных вод отработанный реагент, содержащий не только фосфор, но и кремний, а также другие биогенные элементы, может с успехом использоваться в качестве удобрения при рекультивации грунтов. Почвенные ресурсы в Арктике очень медленно возобновляются, поэтому такой подход рекомендуют именно для высоких широт при восстановлении нарушенных территорий.
В свою очередь, оптимизация очистки сточных вод имеет особое значение для снижения безвозвратных потерь фосфора при сбросе в водоемы. Исследователи предложили также вариант технологической схемы очистки воды для снижения уровня фосфат-ионов до значения, установленного современными экологическими стандартами.
Получаемый на основе нефелина алюмо-кремниевый коагулянт-флокулянт также успешно прошел испытания в качестве реагента для очистки промышленных сточных вод. Внесение в цикл переработки апатит-нефелиновых руд производства аморфного кремнезема из нефелина и использование его для очистки городских сточных вод позволит снизить техногенную и антропогенную нагрузку на водоемы и поможет создавать искусственные насыпные грунты для восстановления нарушенных территорий.
Источник: