1 / 20

Pasívne čistenie banských a technologických odpadových vôd.

Pasívne čistenie banských a technologických odpadových vôd. Peter Šottník Komenského Univerzita Bratislava Prírodovedecká fakulta Katedra ložiskovej geológie. Kyslé banské vody - Acid Mine Drainage (AMD). voda. kyslík. Thiobacillus ferrooxidans. sulfidy (e.g. pyrit – FeS 2 ).

laken
Download Presentation

Pasívne čistenie banských a technologických odpadových vôd.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Pasívne čistenie banských a technologických odpadových vôd. Peter Šottník Komenského Univerzita Bratislava Prírodovedecká fakulta Katedra ložiskovej geológie

  2. Kyslé banské vody - Acid Mine Drainage (AMD) voda kyslík Thiobacillus ferrooxidans sulfidy (e.g. pyrit – FeS2) Fe2+, SO42-, H+

  3. Aktívne čistiace technológie AMD neutralizačné činidlá voda s vysokým pH, vysokým obsahom SO4, Ca a vodivosťou veľké množstvo kalu obsahujúceho Fe, Al, Mn a ďalšie kovy, +/- CaSO4 aeration mixer kalolis

  4. Neutralizačné činidlá neutralization efficiency USD/ton (1996) limestone CaCO3 50% 10/15 lime Ca(OH)2 95% 60/100 caustic soda NaOH 100% 680/880 soda ash briquettes Na2CO3 60% 200/320 ammonia NH3 100% 300/680 pelleted quick lime CaO 90% 80/240 Lime treatment Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O Ca(OH)2 + FeSO4 = Fe(OH)2 + CaSO4

  5. Schéma aktívneho čistenia vôd

  6. Technológie pasívne čistenia Prírodné močiare • prvý krát použité: Huntsman et al. (1978) • v Ohiu a Wieder and Lang (1982) v West • Virginia • - rastliny: Sphagnum, Typha, Juncus • - zvodnené (nasiaknuté) pôdy a sedimenty • rastliny adaptované na redukčné • podmienky v rizosfére - v rozpore so zákonmi o ochrane prírody - dlhý čas na adptáciu na nízke pH a vysoké koncentrácie kovov

  7. Konštruované močiare – princíp Cd Cr Al Fe Zn Cu Mn ? Mg sulfide hydroxide carbonate S2-, CO32-, OH-

  8. Mechanizmus odstraňovania kovov • formovanie sulfidov kovov • formovanie a vyzrážanie hydroxidov Fe • priama sorbcia na živé rastliny • organické komplexotvorné reakcie • katiónová výmena na miestach so záporným nábojom

  9. Typy pasívnych systémov

  10. Aeróbne močiare • zachytáva vodu a poskytuje dostatok času na prevzdušnenie a vyzrážanie oxyhydroxidov • veľký povrch a pomalý prúd • vyzrážanie oxyhydroxidov produkuje H+ Fe3+ + 3H2O  Fe(OH)3 + H+ 2H2O + Mn2+ MnO2 + 3H+ + 2e- 6HCO3- (aq) + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 + 6OH-

  11. Princípy fungovania aeróbnych močiarov • Aeróbne procesy sú uspešné iba ak pH upravovaných vôd je vyššie ako 5.5 a sú prítomné uhličitany. • Na zvýšenie pH (a dodanie alkalinity) je v opačnom prípade potrebné použiť dodatočné technológie, napr. anoxickú vápencovú drenáž. • Hlavným procesom odstraňujúcim kovy z vôd je vyzrážanie oxyhydroxidov Fe a Mn. Ďalšia kontaminácia kovmi je odstraňovaná adsorpciou na tieto zrazeniny a vyzrážaním karbonátov. • Použitie rastlín je nevyhnutné, pretože fotosyntéza je hlavným procesom na zvyšovanie pH, dodávanie kyslíka a organickej hmoty do vody.

  12. Anaeróbny močiar • voda prechádza cez substrát bohatý na organiku • prítomnosť vápenca v substráte • alkalinita musí byť generovaná priamo v močiary Generovanie alkalinity SO42- + 2 CH2O  H2S + 2 HCO3- CaCO3 + H+ Ca2+ + HCO3 Vyzrážanie sulfidov M2+ + H2S  MS + 2H+

  13. Materialy substrátov I. Organické materiály animal waste: cow and horse manure turkey litter llama dung other: hay alfalfa peat wood sawdust newsprint yard waste cholla skeletons grass clippings mushroom compost II. Anorganické materiály potting soil limestone lake bottom sediment basalt gravel mine tailings III. Zdroje baktérií fresh cow and horse manure algae wetland bottom sediments

  14. Anaeróbne procesy • Hydrolysis of biopolymers by bacterial enzymes (C6H11O5)n + nH2O nC6H12O6 • Fermentation C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 C6H12O6 2C3H4O3 + 4H2 • Methanogenesis CO2 + 4H2 CH 4 + 2H2O • Sulfate reduction 2H+ + SO42- + 2“CH2O“  H2S + 2H2CO3 • Iron reduction Fe3+ + e- Fe2+

  15. Základné princípy fungovania anaeróbnych močiarov • Použitý močiarny substrát musí byť navrhnutý tak aby poskytoval dostatok organického materiálu potrebného pre metabolizmus mikroorganizmov a zároveň aby mal dostatočnú pufrovaciu kapacitu na udržanie pH>7 • Prebiehajú tu mikrobiálne procesy, ktoré transformujú silné kyseliny, ako H2SO4, na slabé, ako H2S • Produkty týchto reakcií sú použité na vyzrážanie kontaminantov (kovov) vo forme sulfidov, hydroxidov a karbonátov • Systém pracuje efektívne pokiaľ reakcie spotrebúvajúce H+ dominujú nad reakciami produkujúcimi H+

  16. Určenie množstva vody Chemické zloženie vody Výpočet veľkosti prítoku kyslá voda alkalická voda určenie DO, Fe, Al DO<1 mg/l and Fe<1 mg/l and Al<1 mg/l DO>1 mg/l or Fe>1 mg/l or Al>1 mg/l Anoxická vápencová drenáž Anoxická vápencová drenáž aeróbny močiar anaeróbny močiar Dosahuje výtok limity? Nie Dosahuje výtok limity? Nie Ano Ano Prehodnotenie návrhu Vypúšťanie

  17. Výpočet veľkosti pasívneho systému 300 mmol sulfidov/cm3 substrátu/deň aeróbný močiar minimálna veľkosť (acre) = prínos Fe g/deň + prínos Mn g/deň + acidita g/deň [prínos = prúd (l/min) x koncentrácia (g/l)] anaeróbny močiar minimálna veľkosť (m2) = prínos acidity (g/deň) anoxická vápencová drenáž Vápenec (t) =(Q x RB x TD)/VV + (Q x C x T)/X

More Related