СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОТ РТУТИ Российский патент 2013 года по МПК C02F1/62 C02F1/28 C01G13/04 B01J20/24 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки стоков от соединений ртути в химической, металлургической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки сточных вод от ртути, включающий нагревание воды до 40-60°C, введение в воду полисульфида натрия в количестве 1,6-2,0 мг и хлорного железа в количестве 2-4 мг на 1 мг ртути, отделение частиц сульфида ртути осаждением (а.с. №706333, C02F 1/62, опубл. 30.12.79).

К недостаткам способа относятся необходимость подогрева больших объемов воды, большая длительность осветления воды, сложность обезвоживания осадка.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод от ртути (Милованов Л.В. Очистка и использование сточных вод предприятий цветной металлургии. М., «Металлургия», 1971, с.127-128), в котором воду обрабатывают сначала сульфидом натрия с образованием химическим осаждением частиц сульфида ртути, затем коагулянтом - сульфатом алюминия или железа. Твердые продукты очистки - скоагулировавшиеся частицы сульфида - выводят из очищенной воды осаждением.

Недостатками способа являются большая длительность процесса осветления воды и сложность переработки осадка.

Новыми результатами от применения предлагаемого изобретения являются сокращение длительности процесса очистки, упрощение переработки твердых продуктов очистки, обеспечение возможности проведения процесса в непрерывном режиме, например, со скоростью образования сточной воды.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе очистки сточных вод от соединений ртути, включающем обработку воды сульфидом натрия с образованием химическим осаждением нерастворимых частиц сульфида ртути, выведение из обработанной воды твердых продуктов очистки, согласно изобретению обработку ведут в присутствии в воде диспергированных целлюлозных волокон, содержащих, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, с образованием твердых продуктов очистки в виде композиционного материала, состоящего из этих волокон с сорбированными ими химически осажденными частицами сульфида ртути. Волокна диспергируют в воде в количестве 40-150 мг/дм³. Композиционный материал выводят из обработанной воды при содержании в нем сульфида ртути, в мас.ч., 50-300 на 100 мас.ч. целлюлозных волокон. Часть флотошлама для повышения степени использования сорбента можно возвращать в процесс очистки, а выводимый из процесса флотошлам перерабатывают.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят дисперсию целлюлозных волокон (ЦВ), например, с их концентрацией 1%, а также раствор сульфида натрия с концентрацией, например, 10 г/дм³. Для приготовления дисперсии используют волокна, содержащие, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм. Очистку проводят в установке, содержащей смеситель, реактор, сатуратор и флотатор. В проточный смеситель подают сточную воду и дисперсию ЦВ в количестве, обеспечивающем концентрацию волокон в воде в диапазоне 40-150 мг/дм³. Полученную дисперсию из смесителя подают в проточный реактор, в который подают также раствор сульфида натрия в количестве, стехиометрически равном содержанию в сточной воде ртути. В результате реакции ртути с ионами сульфида образуются нерастворимые в воде частицы сульфида ртути, которые под действием сил стяжения прочно сорбируются целлюлозными волокнами с образованием композиционного материала в виде волокнистой дисперсии.

Целлюлозные волокна с указанными выше характеристиками в воде без перемешивания в 10-20 с образуют флоккулы и хлопья. Волокна и эти образования из них хорошо удерживают мелкие пузырьки воздуха и поэтому легко поддаются флотированию. Такими же свойствами обладают волокна с сорбированными ими частицами сульфида ртути. Поэтому для выведения твердых продуктов очистки целесообразно использовать метод флотации, например напорной флотации.

Волокнистую дисперсию из реактора направляют в сатуратор, насыщают ее воздухом под давлением, например, 2-3 атм, и подают в водораспределитель в камере флотатора. Давление снижается до нормального, растворенный в воде воздух выделяется в виде мелких пузырьков, которые захватывают быстро образующиеся флоккулы и хлопья и выносят их к поверхности воды в камере флотатора. Образующийся флотошлам отбирают с поверхности воды, например, черпаками, и подают на переработку. Часть флотошлама в некоторых случаях в установившемся режиме очистки возвращают в смеситель.

Флотошлам содержит, в расчете на сухие вещества, от 50 до 300 мас.ч. сульфида ртути на 100 мас.ч. волокон. Емкость волокон сорбента намного выше 300 мас.ч., на 100 мас.ч. волокон, однако при более высокой величине этого соотношения возникают осложнения при обезвоживании флотошлама вследствие резкого увеличения водоудержания композиционным материалом.

Следующие примеры иллюстрируют возможности предлагаемого способа.

Пример 1. Очищают воду с содержанием ртути 5 мг/дм³. Готовят раствор сульфида натрия с концентрацией 10%. В смесителе в воде диспергируют целлюлозные волокна (ЦВ), содержащие, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм при их расходе 40 мг/дм³. Дисперсию подают в реактор и добавляют в нее сульфид натрия в количестве, стехиометрически равном содержанию в воде ртути. Образующиеся в результате реакции ионов ртути и сульфида нерастворимые частицы HgS в β-форме (черный сульфид ртути) прочно сорбируются на ЦВ. Композиционный продукт очистки состоит, в расчете на 1 дм³ воды, из 40 мг ЦВ и 5,8 мг HgS, или же 14,5 мас.ч. на 100 мас.ч. ЦВ. Суспензию подают в сатуратор, насыщают ее воздухом при давлении 2 атм и подают во флотатор. Взвешенные вещества флотируются к поверхности воды во флотаторе и накапливаются с образованием слоя флотошлама. Его выводят из флотатора, например, с использованием черпака или переливом. Поскольку полная емкость сорбента значительно выше поглощенного в этом цикле очистки количества ртути, в начальный период работы очистной системы весь флотошлам в качестве сорбента равномерно подают в смеситель. В каждом цикле на одной и той же порции ЦВ сорбируются 5,8 мг HgS. Полное рециркулирование флотошлама продолжают до достижения соотношения в продукте очистки сульфид ртути (СР): целлюлозное волокно, равного, например, 100:40 или 250:100. С этого момента подачу флотошлама снижают, например, до 30 мг/дм³ воды, и начинают подавать свежий сорбент в количестве, например, 10 мг/дм³. В установившемся режиме остальную часть флотошлама с соотношением 280-300:100 выводят из процесса и направляют на утилизацию.

Пример 2. В отличие от примера 1, очищают воду с содержанием ртути 100 мг/дм³. Целлюлозные волокна, с указанными выше характеристиками, расходуют в количестве 100 мг/дм³. При очистке образуются ~216 мг продуктов в виде композиционного материала при соотношении в нем СР:ЦВ=116:100. Флотошлам выводят из процесса и направляют на утилизацию.

Пример 3. В отличие от примера 1,очищают воду с содержанием ртути 200 мг/дм³, а целлюлозные волокна расходуют в количестве 150 мг/дм³. При очистке образуются 382 мг продуктов при соотношении СР:ЦВ=155:100. Флотошлам полностью выводят из процесса и направляют на утилизацию.

Во всех примерах в очищенной воде ртуть не обнаруживается.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и нефтехимической промышленности при очистке сточных вод от ртути. Способ включает обработку воды сульфидом натрия в присутствии диспергированных в воде целлюлозных волокон с образованием твердых продуктов обработки в виде композиционного материала, состоящего из этих волокон и сорбированных химически осажденных частиц сульфида ртути. Целлюлозные волокна содержат, мас.%: не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм. Целлюлозные волокна диспергируют в воде в количестве 40-150 мг/дм³. Выведение композиционного материала из обработанной воды ведут напорной флотацией при содержании в нем 50-300 мас.ч. сульфида ртути на 100 мас.ч. целлюлозных волокон. Способ обеспечивает сокращение длительности процесса очистки, упрощение переработки твердых продуктов очистки, обеспечение возможности проведения процесса очистки в непрерывном режиме со скоростью образования сточной воды. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ очистки сточной воды от соединений ртути, включающий обработку воды сульфидом натрия с образованием химическим осаждением нерастворимых частиц сульфида ртути, выведение из обработанной воды твердых продуктов очистки, отличающийся тем, что обработку ведут в присутствии в воде диспергированных целлюлозных волокон, содержащих, мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, с образованием твердых продуктов очистки в виде композиционного материала, состоящего из этих волокон с сорбированными ими химически осажденными частицами сульфида ртути, а выведение композиционного материала ведут напорной флотацией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокна диспергируют в воде в количестве 40-150 мг/дм³.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиционный материал выводят из обработанной воды при содержании в нем сульфида ртути, мас.ч., 50-300 на 100 мас.ч. целлюлозных волокон.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть флотошлама возвращают в процесс очистки.