Процессы техногенной метаморфизации состава вод и пород

При инфильтрации сточных вод в природные воды происходит изменение кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановки. В результате этого некоторые загрязняющие вещества осаждаются и теряют миграционные способности. Процессы осаждения труднорастворимых веществ типа MezXy описываются уравнением вида:

z Me^y+ + y X^z- Mez Xy (4).

Возможность прохождения процесса определяется насыщенностью r вод соединением MezXy: при r 1 раствор перенасыщен MezXy и происходит осаждение его из раствора.

Расчет насыщенности вод труднорастворимыми соединениями производится в следующей последовательности.

1. Определение молярных концентрации основных компонентов, содержащихся в водах, по формуле:

(5).

где c_i — заданная концентрация i-го компонента, мг/л; Mi — молекулярная (атомная) масса i-го компонента.

2. Расчет ионной силы раствора по формуле:

(6).

где z_i — заряд i-го компонента.

3. Расчет коэффициентов активности по закону Дебая — Гюккеля. В упрощенном виде, при низких значениях ионной силы раствора коэффициент активности по формуле:

(7).

В рассматриваемом случае коэффициенты активности вычисляют для однои двухвалентных ионов:

(8).

• (9)
• 4. Определяют активность ионов по формуле:
  • (10)
• 5. Рассчитывают насыщенность r. Для условного соединения MezXy насыщенность по формуле:

(11).

где — растворимость соединения MezXy в воде.

Растворимость соединений CaHPO₄, CaF₂ равны и .

Так как при рН < 8 в составе вод преобладают ионы первой стадии диссоциации угольной кислоты, требуется предварительный условный перерасчет активностей ионов в активности ионов .

Диссоциация угольной кислоты происходит по реакции:

(12).

Для второй стадии диссоциации справедливо выражение 13:

(13).

где — константа второй стадии диссоциации угольной кислоты (10^-10,), а .

Тогда активность ионов СО₃^2- рассчитывается следующим образом:

(14).

Насыщенность вод соединениями определяется по формуле:

(15).

где — растворимость CaCO₃ [1].

Результаты расчета приведены в таблице 7.

Таблица 7- расчет насыщенности сточных вод труднорастворимыми соединениями.

Хвостохранилище.	Рудопромывки/флотации.
Параметр	сi, мг/л.	Сi, моль/л.	аi, моль/л.
HCO3-	1000/1300.	0,016/0,021.	0,012/0,016.
Cl-	360/575.	0,010/0,016.	0,0078/0,012.
SO42-	1058/968.	0,011/0,010.	0,004/0,0035.
Ca2+	508/408.	0,027/0,010.	0,0045/0,0035.
Mg2+	240/250.	0,0098/0,010.	0,0035/0,0035.
Na+	108/396.	0,004/0,017.	0,0031/0,013.
F-	9,2/8,2.	0,48/0,0004.	0,37/0,33.
HPO42-	15/10.	0,16/0,0001.
I.	0,083/0,088.
г (I).	0,772/0,767.
г (II).	0,356/0,347.
15,87/9,71.
0,93/0,53.
7,2/23,6.

Исходя из расчетов следует, что будет происходить осаждение соединений CaF₂ и CaCO₃ (так как раствор перенасыщен), а соединение CaHPO₄ будет мигрировать (раствор недонасыщен).