способ удержания тяжелых металлов, мигрирующих в техногенных потоках загрязнения

Формула изобретения

СПОСОБ УДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, МИГРИРУЮЩИХ В ТЕХНОГЕННЫХ ПОТОКАХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ, заключающийся в создании на путях миграции поглотительного барьера, отличающийся тем, что на пути мигрирующего потока за пределами источника загрязнения создают цепь скважин на расстоянии 4-5 м, в которые нагнетают гелеобразующие растворы с временем гелеобразования 1-1,5 ч, формирующие гель, например щавелево-алюмосиликатный, поглощающий тяжелые металлы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для защиты от загрязнения тяжелыми металлами подземных питьевых вод, грунтов и почв.

В результате интенсивного промышленного производства из возникающих технологических отходов, отвалов горных пород, бедных руд, хвостохранилищ и т. п. происходит миграция тяжелых металлов в количествах, значительно превышающих предельно допустимые концентрации в воде, грунтах и почвах. Высокие содержания тяжелых металлов вызывают заболевания и отрицательно влияют на экологическую обстановку, приводя к загрязнению и деградации окружающей среды.

Известен способ создания техногенных геохимических барьеров на возможных путях миграции загрязнителей [1] заключающийся в том, что на путях миграции создают нейтрализационный барьер, либо окислительный, либо восстановительный.

Недостатком этого способа является невозможность создания постоянно действующего барьера подобного типа, способного полностью нейтрализовать поток загрязнения.

Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому является способ локализации техногенной меди, заключающийся в создании на пути ее миграции с поверхностными водами геохимического барьера с целью предотвращения попадания меди в водоемы. Геохимический барьер создается на границе участка, обрабатываемого медьсодержащими химикатами с помощью карбоната кальция и песка, взятых в весовом соотношении 1-3:1 [2]

Недостатками этого способа является невозможность локализации других тяжелых металлов; нейтрализационный характер карбонатного барьера, избирательно действующего только на определенный вид загрязнителя; возможность локализации меди только на пути поверхностного стока; неустойчивость барьера перед природными факторами, например при значительном поверхностном стоке.

Целью изобретения является снижение концентрации тяжелых металлов в потоке загрязнения и предотвращение попадания их в подземные воды, грунты и почвы.

Это достигается тем, что на пути мигрирующего потока за пределами источника загрязнения создают цепь скважин на расстоянии 4-5 м, в которые нагнетают растворы, формирующие силикатный гель, например щавелево-алюмосиликатный, концентрацию и состав растворов определяют временем гелеобразования и пористостью грунтов.

Способ осуществляется следующим образом.

В песчано-глинистых грунтах бурят цепь скважин, расположенных одна от другой на расстоянии четырех-пяти метров, что является достаточным для образования сплошного адсорбирующего силикатного гелевого барьера в толще грунта на пути миграции загрязнителей. Цепь скважин располагают фронтально к потоку загрязнения на удалении 30-50 м от источника загрязнения хвостохранилища, содержащего тяжелые металлы в растворе пульпы. В скважины нагнетают смесь растворов для образования силикатного геля.

В качестве гелеобразующего раствора используют, например, щавелево-алюмосиликатный раствор следующего состава (табл. 1).

Время гелеобразования в данном конкретном случае определяют, исходя из геологических условий, пористости и проницаемости грунтов.

Через месяц функционирования поглотительного барьера из наблюдательных скважин, пробуренных позади барьера на удалении 100 м, отбирались пробы воды для анализа на содержание металлов. Результаты показали снижение концентрации тяжелых металлов в потоке до уровня, близкого к предельно допустимым концентрациям.

Лабораторные опыты по определению адсорбционной, поглотительной способности щавелево-алюмосиликатных гелей проводились в фильтрационных колонках, заполненных гелем при фильтрации через них растворов, содержащих тяжелые металлы хром, медь, цинк, свинец со скоростями фильтрации от n10^-2 до n10^-3 м/сут, и показали высокую адсорбционную способность гелей.

Данные по изменению концентрации тяжелых металлов при фильтрации их растворов через щавелево-алюмосиликатный гель приведены в табл. 2.

Приведенные данные свидетельствуют о высокой адсорбционной способности малых объемов геля. Объем геля в колонке составлял 36 см² при высоте колонки 12 см и площади 3 см³, градиент напора 5.

Предлагаемый способ позволяет снизить концентрацию тяжелых металлов в техногенном потоке загрязнения, предотвратить их попадание в подземные воды, грунты и почвы, улучшить экологическую обстановку в районах, прилегающих к источникам загрязнения.