СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1994 года по МПК C02F1/461 

Изобретение относится к способам очистки кислых природных и сточных металлосодержащих вод от ионов железа, алюминия, и других цветных металлов и может быть использовано при очистке шахтных, черной и цветной металлургии сточных вод.

Для сброса воды в гидрографическую сеть уровень очистки воды от металлов и величина рН недостаточны. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ очистки кислых шахтных вод при соотношении Fe(III): Fe(II) = 1: 2 электролизом в диафрагменном электролизере с нерастворимым анодом в две стадии. На первой стадии рН католита доводится до 10-11 при трехкратном обороте анолита, переводимого в техническую серную кислоту. Из католитного потока образовавшийся осадок гидроокиси железа отделяют фильтрованием и фильтрат подвергают электролизу на второй стадии. Разделяемые потоки этой стадии анолита и католита смешиваются таким образом, чтобы рН смеси составляла 6,0-6,5. При этом выделяется избыток алюминия в виде гидроокиси, который отделяется фильтрованием после отстаивания. Фильтрат представляет собой очищенную воду, пригодную для сброса в водоемы.

Повышение рН кислой воды при обработке более 8,5 ведет к растворению амфотерных гидроксидов алюминия, цинка, железа III и превышение их содержания выше ПДК. Это, в свою очередь, требует выделения их избытка последующей обработкой и снижение рН очищенной воды до санитарных норм.

При этом большое содержание 2-валентного железа (более 40% от общего) для полного осаждения гидроксида Fe(II) до нормативных показателей в очищенной воде требует повышения рН католита не менее 10.

Все это значительно осложняет процесс очистки, делает его длительным и требует соответственно больших материальных и энергетических затрат.

Целью изобретения является упрощение и интенсификация процесса очистки.

Указанная цель достигается тем, что сточные поды перед электролизом аэрируют до содержания Fe (II) не более 40% от общего содержания железа с последующим электролизом при пропускании через катодную камеру до 90% потока от общего объема обрабатываемой воды при рН 7,0-8,5.

На чертеже представлен график зависимости степени очистки воды электpолизом от качественного состава примеси железа в обрабатываемой воде при различных режимах рН католита.

П р и м е р. Электролиз очищаемой воды, содержащей Fe(II) и Fe(III) в соотношении 1: (1,5-9), проводится в одну стадию при рН катодного потока до 7-8,5 и объеме последнего до 90% с предварительным окислением избытка Fe(II) обрабатываемой воды путем аэрации. Согласно предлагаемому способу обрабатываются кислые металлосодержащие стоки с большим количеством железа, как Fe(II), так и Fe (III). Основная трудность при осаждении в виде гидроксида ионов Fe(II) - необходимость повышения рН до 10 для полного их осаждения, тогда как гидроксид Fe(III) может быть осажден уже при рН 5. Повышение рН среды до щелочного уровня приведет к растворению амфотерных гидроксидов алюминия цинка, а также Fе(III). Таким образом, возникает проблема снижения Fe(II) в шахтной воде, тем самым изменяются условия осаждения ряда гидроксидов металлов при рН, близких к нейтральной. По этой причине снижен уровень подщелачивания католитного потока не более 8,5 при условии содержания Fe(II) в обрабатываемой электролизом воде не более 40% . Это достигается путем окисления избытка Fe(II) барботированием через воду кислорода воздуха. Некоторое присутствие в очищаемой воде Fe(II) однако необходимо, так как образуется ферритный осадок, который фиксирует загрязняющие примеси других металлов. Объем же пропускаемой в католитной камере воды достигает не менее 90% при многократном обращении потока в анолитной камере.

При малых концентрациях загрязнений Fe_общ = 100-150 мг/л выбирают нижний предел содержания Fe (II) и рН (соответственно не менее 10% - 7,0). При больших концентрациях загрязнений в стоках они обрабатываются при параметрах: Fe (II) более 40% , рН 8,5.

Шахтную воду, содержащую 210 мг/л железа III и 25 мг/л железа II с рН 2,68 подвергли электролизу в диафрагменном электролизере при плотности тока в 560 А/дм². Католитный поток с рН 8,0 отстаивался 2 ч. Осветленный слой с рН 7,2 содержал железа 0,25 мг/л Al 2,0 мг/л (в исходной воде Al 110 мг/л).

Обработке по предлагаемому способу подвергали кислые воды с тремя различными составами загрязнений. Для сравнения производили также обработку тех же стоков по прототипу (первой ступени). Результаты обработки по предложенному и известному способам приведены в табл. 1. На чертеже видно, что основное загрязнение железо - в очищенной воде не превышает ПДК, если достаточно высокий уровень относительного содержания Fe (III) в обрабатываемой воде (более 60% ) и режим обработки католита при рН 7-8. В этих условиях и другие загрязнения цветных металлов значительно ниже, чем в прототипе (кривая 1 - рН католита 11; 2 - 10; 3 - 9; 4 - 8,5; 5-8; 6-7).

Использование предлагаемого способа очистки кислых металлосодержащих сточных вод позволяет по сравнению с существующим резко увеличить интенсивность процесса (увеличение производительности в 2 раза, см. табл. 2), уменьшить расход электроэнергии, вести процесс в одну стадию.

Сточные воды электролизом аэрируют до содержания Fe (II) не более 40% от общего содержания железа с последующим электролизом при пропускании через катодную камеру до 90% потока от общего объема обрабатываемой воды при pH 7,0 - 8,5. Упрощается технология очистки, увеличена производительность процесса, снижен расход электроэнергии. 1 ил. , 2 табл.

СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ СТОЧНЫХ ВОД, содержащих катионы железа и других металлов, включающий обработку воды в диафрагменном электролизере с образованием осадка и его последующим отделением, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса, перед электролизом сточные воды аэрируют до содержания Fe (II) не более 40% от общего количества железа и обработку в электролизере ведут с подачей в катодную камеру до 90% от всего количества сточной воды при рН 7,0 - 8,5, а остальное количество сточной воды подают в анодную камеру.