СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1996 года по МПК C02F1/463 

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод, а именно, к способам очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, в том числе и хрома /VI/.

В последние годы для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов стали использоваться эффективные и экономичные способы гальванохимической обработки.

Известен способ очистки кислых электролитов, содержащих ионы хрома /VI/, меди, цинка, а также хрома /VI/, меди и аммония в стружечном реакторе, в который помещена стальная и медная стружка в соотношении 3:1. Стружечный реактор представляет собой вращающийся барабан, установленный в специальной емкости для отделения прореагировавшей стружки. /Н.И.Бунин. Обезвреживание отработанных электролитов гальванических производств в стружечных реакторах. Матер. семин. /Охрана окруж. среды от отходов гальванич. пр-ва. О-во "Знание", Моск. ДНТП М, 1990, с. 60-64/. После отделения осадка на фильтровальной установке требуется доочистка фильтрата в реакционных камерах с подачей электрогенерированного гидроксида железа /II/.

Эффективность очистки известным методом зависит, как показал автор, от состава сточных вод; кроме того, вторая ступень очистки требует затрат электроэнергии и связана с дополнительным введением в обрабатываемую воду ионов железа.

Известен также способ очистки сточных вод от ионов хрома и тяжелых металлов путем фильтрования через специальную стружечную загрузку из смеси двух видов металлов с целью удаления ионов трехвалентного хрома и железа и последующей обработки в течение 30-40 мин. в электродиализном аппарате. /Н. Е. Коробчанская, А. Я. Шостенко, Р.В.Вергунова. Замкнутая система водоснабжения гальванического производства эффективный фактор охраны окружающей среды от отходов гальванического производства. Матер.семин./Охрана окруж.среды от отходов гальванич. пр-ва. О-во "Знание", Моск. ДНТП-М, 1990, с. 30-35/.

Этот способ конструктивно сложен и также требует дополнительных затрат электроэнергии.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/ путем их двухстадийной гальванохимической обработки /Информ. листок о научно-техническом достижении N 89-34. Метод гальванохимической очистки сточных вод. Челябинский межотраслевой территориальный центр НТИП, 1989/ - прототип. Первая ступень очистки усредненных кислотно-щелочных и хромсодержащих сточных вод от хрома /VI/ осуществляется в непрерывном режиме в присутствии железо-медного скрапа при массовом соотношении 4:1. Далее в сборнорегулирующей емкости рН сточных вод доводится до 5-6, а температура до 40-50^oС. Для повышения степени очистки сточные воды пропускают повторно через ступенчатый реактор с такой же загрузкой /вторая ступень/. Для интенсификации процесса осаждения используется полиакриламид.

К недостаткам известного способа относится отсутствие существенных различий в условиях обработки воды на каждой ступени двухступенчатой схемы очистки, т.е. в известном способе сточные воды обрабатываются на каждой ступени гальванохимической очистки в поле одинаковых гальванопар, обе ступени очистки осуществляются в кислой или нейтральной области рН, что уменьшает возможности эффективной очистки от ионов различных тяжелых металлов, приводит к повышенному остаточному содержанию ионов железа в очищенной воде и завышенному объему осадка, поскольку оптимальные условия осаждения и хлопьеобразования гидроксидов не соблюдаются. Кроме того, образующиеся на первой ступени очистки гидроксиды не отделяются, а поступают в стружечный реактор второй степени, где замедляют своим присутствием процесс гальванокоагуляции. Осуществление способа требует поддержания относительно высокой температуры обрабатываемых сточных вод, что связано с дополнительными энергетическими затратами.

Целью настоящего изобретения является повышение степени очистки и снижение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/ проводят путем гальванохимической обработки в две ступени с различными материалами гальванических пар, отстаиванием на каждой ступени и раздельным регулированием рН на каждой ступени очистки. Весь процесс очистки проводится без дополнительного подогрева сточных вод.

Предлагаемый гальванохимический способ очистки сточных вод заключается в том, что на первой ступени сточную воду, содержащую ионы тяжелых металлов и хрома /VI/, обрабатывают в поле гальванического элемента, образованного смесью железной и медной стружек в соотношении по массе 3-4:1 в течение 10-12 мин. после чего доводят рН обрабатываемой воды до 8,9-9,3, проводят отстаивание в течение 15-30 мин. в присутствии полиакриламида и отделение осадка. На второй ступени очищаемую воду без корректировки рН подвергают обработке в поле гальванического элемента из смеси алюминиевых и медных стружек в соотношении по массе 2:1 в течение 10-12 мин. после чего доводят рН обработанной воды до 6,5-7, отстаивают в присутствии полиакриламида 30-35 мин. и отделяют осадок.

Такая двухступенчатая гальванохимическая обработка обеспечивает эффективную очистку смешанного стока, содержащего ионы различных тяжелых металлов и хрома /VI/. Это было подтверждено проведенными опытами по очистке как модельных, так и реальных сточных вод от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/.

Примеры выполнения способа.

Пример 1. Обработке по указанному способу подвергали модельный раствор следующего состава, мг/л: Cr/VI/ 14,2; Cr/III/ 34,3; Fe/III/ 84,7; Cu/II/ 2,5; Zn/II/ 6,3; Cd/II/ 9,6; NH+4

рН раствора довели до 4,8 добавлением хлористоводородной кислоты. Затем приготовленный раствор подвергли гальванохимической обработке в поле гальванического элемента из железной и медной стружки, взятых в соотношении /по массе/ 4: 1 в течение 10 мин. После обработки рН довели до 9,0 раствором щелочи и провели отстаивание в течение 30 мин. в присутствии полиакриламида /0,01% /. Декантат без дополнительной корректировки рН подвергли гальванохимической обработке в поле гальванического элемента из алюминиевой и медной стружки в соотношении /по массе/ 2:1 в течение 10 мин. после чего рН обработанной воды довели до 6,5 и подвергли ее отстаиванию в течение 30 мин. в присутствии полиакриламида.

При химическом анализе обработанной воды ионы указанных металлов не обнаружены.

Пример 2. Обработке по примеру 1 подвергалась сточная вода гальванического производства с исходным рН 2,2 и содержанием ионов, мг/л: Cr/VI/ 10,6; Cr/III/ 28,2; Zn/II/ 4,5; Cu/II/ 8,7; Ni/II/ 1,5; Cd/II/ 1,9; Fe_общ. 19,1; NH⁺ ₄ 14,9.

Сточная вода подвергалась обработке в поле гальванического элемента из смеси /в соотношении по массе 3:1/ железной и медной стружки без дополнительной корректировки рН. После обработки рН довели щелочью до 9,1 и отстаивали обработанную воду в течение 30 мин. Затем подвергли декантат гальванохимической обработке по второй ступени; рН обработанной воды составлял 8,1. Снизили рН раствором кислоты до 7,0 и отстаивали в течение 35 мин.

Химический анализ показал отсутствие указанных ионов металлов.

Пример 3. Обработке по примеру 1 подвергалась сточная вода гальванического производства электроаппаратного завода следующего состава, мг/л: Cr_общ. 46,2; Cr/VI/ 34,0; Fe_общ. 89,5; Cu/II/ 13,8; Ni/II/ 2,0; Zn 30,0; Cd 5,4. рН исходной воды 3,0. рН отстаивания после первой ступени гальванохимической обработки 9,3; рН отстаивания после второй ступени 6,8. В очищенной сточной воде, мг/л: Cr_общ. 0,05; Fe 0,35; Cu 0,05. Ионы остальных металлов не обнаружены.

Пример 4. Обработке по примеру 1 подвергалась сточная вода гальванического производства ПО "Электроаппарат" следующего состава, мг/л: Zn 0,1; Cu/II/ 1,8; Ni/II/ 0,42; Cr/VI/ 6,4; Cr_общ. 10,5; Fe_общ. 16,0; Cd 0,3; нефтепродукты 8,8; взвешенные вещества 316. рН исходной воды 4,0. рН отстаивания после первой ступени гальванической обработки 8,9; рН отстаивания после второй ступени 6,5. В очищенной сточной водемг/л: Cu/II/ 0,015; Cr_общ. 0,01; нефтепродукты 2,1; взвешенные вещества - 11. Ионы остальных металлов не обнаружены.

Использование предлагаемого способа позволит проводить эффективную очистку сточных вод машиностроительных, гальванических и других производств от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/, очищать смешанные стоки гальванического производства без предварительного разделения, сократить время гальванохимической обработки, снизить энергетические затраты, упростить аппаратурное оформление процесса очистки.

Использование: очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов. Сущность: для очистки от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/ сточную воду подвергают двухступенчатой гальванохимической обработке с различными материалами гальванических пар, отстаиванием после каждой ступени и раздельным регулированием рН на стадиях гальванохимической очистки и отстаивания.

Способ очистки сnочных вод от ионов тяжелых металлов, включающий двухступенчатую обработку ее в поле гальванического элемента с использованием на первой ступени обработки гальванического элемента из смеси железной и медной стружки, отстаивание в присутствии полиакриламида и отделение осадка, отличающийся тем, что в качестве гальванического элемента на второй ступени обработки используют смесь алюминиевой и медной стружки, а отстаивание и отделение осадка проводят после каждой ступени обработки, обработку на первой стадии ведут при рН 2,0 5,0, перед отстаиванием корректируют рН до 8,9 - 9,3, а после отделения осадка воду направляют на вторую ступень обработки с последующей корректировкой рН перед отстаиванием до 6,5 7,0.