Removing heavy metals from effluents with natural and modified clay-containing sorbents
Authors: Стрелков А.К. , Степанов С.В. , Панфилова О.Н. , Арбузов А.В. 
Published: May 2021

Представлены результаты исследований сорбции ионов тяжелых металлов глиносодержащими сорбентами из сточных вод гальванического производства. Цель испытаний, проведенных на пилотной установке, – разработка технологической схемы для доочистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и извлечения отработанного сорбента с применением намывного патронного фильтра со слоем перлита. В испытаниях использовались: термически модифицированный сорбент на основе природных материалов – модифицированная глина, а также смесевый сорбент, состоящий из монтмориллонита, торфа и доломита в соотношении 5:4:1 без термической обработки. Исследования проводились по восьми ионам тяжелых металлов в диапазоне низких концентраций, характерных для сточных вод, поступающих на доочистку после отстаивания с корректировкой рН. Основные технологические параметры доочистки: pH8; продолжительность контакта сорбента с обрабатываемыми водами 90 мин, доза сорбентов 1–1,6 г/л. Отделение отработанного сорбента от очищенной воды было предусмотрено в две ступени – отстаиванием и фильтрованием на патронном намывном фильтре. Введение коагулянта «Аква-АуратÔ-30» дозой 40 мг/л по Al2O3 позволило снизить концентрацию взвешенных веществ в осветленных сточных водах, подаваемых на намывные фильтры, до 8 мг/л для модифицированной глины и 15 мг/л для смесевого сорбента. Удельная производительность намывного слоя составила 23 м3/(ч×м2), расчетная удельная нагрузка по взвеси на поверхность фильтра составила для модифицированной глины 850 г/м2, для смесевого сорбента – 680 г/м2. Расчетная продолжительность фазы фильтрования намывного слоя при использовании предварительного реагентного отстаивания составила 4,6 и 2 ч для модифицированной глины и смесевого сорбента соответственно. Обеспечена эффективность очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов на уровне ПДК для водных объектов рыбохозяйственного значения.

The results of studies of the sorption of heavy metal ions by clay-containing sorbents from plating effluents are presented. The purpose of the tests carried out in a pilot plant was developing a process scheme for the removal of heavy metal ions from effluents and extraction of the spent sorbent in a precoat cartridge filter with a layer of perlite. The materials used in the tests were as follows: thermally modified sorbent based on natural material, i. e., modified clay, as well as mixed sorbent consisting of montmorillonite, peat and dolomite in a ratio of 5:4:1 without heat treatment. The studies were carried out on eight ions of heavy metals in the low concentration range typical for the effluent coming for tertiary treatment after sedimentation with pH adjustment. The main process parameters of tertiary treatment were: pH 8; the duration of the sorbent contact with the effluent was 90 min, the dose of sorbents was 1–1.6 g/l. The separation of the spent sorbent from the effluent was executed in two stages – sedimentation and filtration in a precoat cartridge filter. The addition of Aqua-AuratTM-30 coagulant with a dose of 40 mg/l as Al2O3provided for reducing the concentration of suspended solids in the clarified effluent supplied to the precoat filters to 8 mg/l for modified clay and 15 mg/l for the mixed sorbent. The specific productivity of the alluvial layer was 23 m3/(h‧m2), the specific load of the suspension on the filter surface was 850 g/m2for modified clay, and 680 g/m2 for mixed sorbent. The estimated duration of the filtration phase of the alluvial layer while using preliminary chemical sedimentation was 4.6 and 2 h for the modified clay and mixed sorbent, respectively. The efficiency of removing heavy metal ions from effluents was provided at the level of the maximum permissible concentration for fishery water bodies.