Способ очистки кислых сточных вод Советский патент 1990 года по МПК C02F1/66 C02F1/66 C02F101/10 C02F101/20 C02F103/10 

О

4;

Изобретение относится к способам очистки кислых стоков с помощью нейтрализующих агентов и может быть использовано на предприятиях угольной промышленности при очистке сточных вод, загрязненных ионами железа, алюминия и неорганическими кислотами. Изобретение позволяет увеличить скорость осветления воды, уменьшить объем образующегося осадка и сократить содержание ионов кальция в очищенной воде. Для осуществления способа нейтрализующий реагент вводят три-пять раз равными порциями, при этом каждую порцию вводят в течение 2-3,5 с с одинаковой скоростью и подачу нейтрализующего реагента чередуют с перемешиванием. Время перемешивания после каждой порции составляет 1/3-1/5 общего времени перемешивания - 6 мин, необходимого для завершения реакции взаимодействия между нейтрализующими реагентами и загрязняющими компонентами в исходной воде. По сравнению с известным способом предложенный способ позволяет увеличить скорость свободного осаждения взвеси в 4,5-4,9 раз, уменьшить объем осадка за 4 ч отстаивания на 18-23%, снизить количество ионов кальция на 9-16%, сократить расход нейтрализующего реагента на 18,7%. 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки стоков с помощью нейтрализующих реагентов и может быть использовано на предприятиях угольной промьшшенности при очистке сточных ,вод, загрязненных ионами железа, алюминия и неорганическими кислотами.

Цель изобретения - увеличение скорости осветления воды, уменьшение объема осадка и сокращение содержания ионов кальция в очищенной воде

Для осуществления способа в очистке кислых сточных вод путем введения нейтрализующего реагента, перемешивания, последующего разделения твердой фазы (осадке) и жидкой фазы естественным осаждением взвеси стаиванием, дозу нейтрализующего реагента делят на 3-5 равных порций, каждую из которых вводят в течение 2-3,5 с (струей) при общем времени перемешивания 6 мин.

Это позволяет уменьшить объем осадка за счет ускорения процесса водоотдачи гидроксида жепеза, алюминия, уменьшению объема осадка способствует также процесс кристаллизации гипса, который при одинаковом расходе извести, значении рН нейтрализованной воды в предложенном способе происходит быстрее, чем в известном. Кроме того, это ускорение процесса кристаллизации гипса приводит к уменьшению ионов кальция в очищенной воде.

В известных, технических решениях при одно- или двухразовом введении реагента при различных скоростях осадок содержит сильно обводненные гид- роксиды металлов, которые занимают большие объемы.

Критерием оценки попноты нейтрализации служит отсутствие ионов железа алюминия в очищенной воде.

Величину рН изменяют в зависимости от состава исходной воды в пределах 7,5-9,0. Вв едение порции реагента чередуют с перемешиванием, при этом продолжительность перемешивания после каждой порции составляет 1/3-1/5 от общего времени перемешивания при подаче всей дозы реагента.

Общее время перемешивания определяется экспериментально. Нейтрализованную воду отстаивают гравитационным методом путем естественного процесса осаждения взвеси, затем осветленную воду декантируют, осадок после уплотнения обезвоживают.

П р и м е р 1. Трехразовая подача нейтрализующего реагента.

Кислую шахтнзто воду шахты Скальная ПО Кизелуголь, содержащую сульфаты металлов, концентрация которых в пересчете на ионы составляет: мг/л: ,0, ,0, Al 429,2, ,0 ,8, в количестве 0,5 л нейтрализуют 10%-ным раствором известкового молока, для чего 80 г 100% активности окиси кальция растворяют в 1 л дистиллированной воды.

Дпя нейтрализации 0,5 л исходной воды указанного состава доза нейтрализующего реагента (извести) составляет 1608 мг (100% активности окиси кальция). Она определена экспериментально при отсутствии в воде ионов двухвалентного железа и величине рН 7,5-9,0. Время перемешивания 6 мин, при дальнейшем перемешивании

величина рН не изменяется. I

Дозу нейтрализующего реагента делят на 3 равные порции.- В исходную

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

воду быстро струей вводят первую порцию, равную 6,7 см 10%-ного раствора извести, что составляет 1/3 общей дозы нейтрализующего реагента за время 3,5 с. Каждая порция содержит 536 мг (т.е. 1608 мг : 3 536 мгУ 100% активности кальция. Перемешивают 2 мин, снова вводят 2-ю порцию, равную 6,7 см , за время 3,5 с, перемешивают 2 мин, затем вводят 3-ю порцию с той же скоростью, т.е. за время,- равное 3,5 с, перемешивают 2 мин.

Нейтрализованную воду отстаивают в течение 24 ч в 0,5 л цилиндрах. Высоту осветленного слоя в .течение первых 30 мин определяют через 30 с, затем через 5-10 мин после

4ч отстаивания - через 1 ч.

Результаты изменения объема осадка за время осветления 4 ч приведены в таблице.

Как видно из представленных данных при трехразовой подаче реагента скорость осаждения взвеси осадка в 5,8 раза больше, чем в известном способе.

Объем осадка через 4 ч составляет 25%..

Количество ионов кальция в осветленной воде 891 мг/л, на 21,1% мецьше, чем в известном способе, что показывает улучшение ионного состава

воды. I

Пример 2. Пятиразовая подача

нейтрализующего реагента.

Дозу нейтрализующего реагента 20,1 см 10%-ного раствора известкового молока, содержащую 1608 мг 100% активности окиси кальция, делят на

5порций. Каждую порцию равную

20,1 5 4,02 см(321,6 мг СаО) вводят .быстро, время дозирования - 2,0 с. Затем перемешивают 1 мин, вводят 2-ю порцию за то же время 2с, перемешивают 1 мин. 3-ю, 4-ю, 5-ю порции вводят как и первые, чередуя с перемешиванием. Скорость подачи каждой порции одинакова, так как вре- I.H. дозирования и величина дозируемого реагента одинаковы.

За скоростью осаждения взвеси осадка наблюдаем как в примере 1. Объем осадка через 4ч составляет 29,0%, скорость свободного осаждения взвеси составляет 3,35 мм/с, количество ионов кальция в освет ленной воде 710 мг/л. При непрерьшном потоке

исходной воды реагент дозируют в 5 точках, скорость дозирования каждой порции реагента составит 0,134 л/мин на 1 , интервал дозирования 0,1-0,5 мин.

Пример 3. Двухразовая подача нейтрализующего реагента по предложенному способу.

Осуществляют очистку кислой сточной воды аналогично примерам 1 и 2, но дозу реагента делят на 2 части: 20,1 см : 2 10,05 см 10%-ного известкового моло.ка (содержание СаО

100% активности составит 804 мг). Время дозирования 4,5 с. Время перемешивания по 3 мин после 1-й и 2-й порций.

Как видно из таблицы, объем осадка через 4 ч составляет 40%, скорост свободного осаждения взвеси - 0,8 мм/с. Количество ионов кальция 812 мг/л.

Пример 4. Честиразовая подача реагентов.

Очистку кислой сточной воды осуществляют аналогично примеру 1, однако дозу реагента делят на 6 равных порций. Каждую порцию по 4,35 см известкового молока, содержащего 268 мг СаО 100% активности, вводят за 1,5 с. Время перемешивания после каждой порции 1 мин. Общее время пе- ремещивания составляет 6 мин. Объем осадка через 4 ч отстаивания составляет 40%, т.е. наблюдается увеличение объема осадка по сравнению с трехразовой подачей. Скорость свободного осаждения взвеси составляет 0,8 мм/с. Количество ионов кальция в очищенной воде ссставпяет 800 мг/л. При непрерывном потоке исходной воды вводят реагент в 6 точках, каждую порцию со скоростью на 1 0,112 л/мин. Интервал дозирования 0,1-0,5 мин. Как видно, дальнейшее дробление (сверх 5) дозы нейтрализующего реагента не дает снижения объема осадка и улучшения ионного состава очищенной воды.

Подобные свойства (уменьшение объема, ухудшение качества очищенной воды) наблщдаются и при введении дозы нейтрализующего р.еагента двумя порциями.

Пример 5. Четырехразовая подача нейтрализующего реагента осуществляется аналогично примеру 1, однако дозу реагента (20,1 см .) делят

1

ь

606462 на

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

4 равные порции. Каждую порцию 5,02 см известкового молока, что в пересчете на 100% активности СаО составит 402 мг, дозируют за 3 с. Время перемешивания после каждой порции 1,5 мин.

Как видно из таблицы, объем осадка через 4 ч составляет 28%, количество ионов Са в осветленной воде 710 мг/л. При непрерывном потоке исходной воды нейтрализующий реагент подают в 4 точках со скоростью 0,1675 л/мин из расчета 1 , интервал дозирования 0,1-0,5 MiiH.

Пример 6. Одноразовая подача.

Нейтрализующий реагент в количестве 20,1 ск в виде 10%-ного раствора извести вводят одной порцией тем же дозатором. Время дозирования 5 с. Время перемешивания 6 мин. Скорость введения всего капичества нейтрализующего реагента на 1 исходной воды составляет 0,67 л/мин. Отсутствие ионов железа в очип;енной воде говорит о завершении процесса нейтрализации. Количество ионов кальция в очищенной воде составляет 891 мг/л. Объем осадка 52%. Видно, что разовая подача реагента позволяет нейтрализовать загрязняющие компоненты исходной воды, однако процессы очистки (осветление, уплотнение) при этом не интенсифицируются.

Пример 7. Исходную щахтную воду (26,5 л) нейтрализуют как в примере 1. Нейтрализующий реагент вводят 3 порциями, каждая порция составляет 14,204 г или 3216 мг/л (в пересчете на 100% активность окиси кальция) . Каждую порцию вводят быстро струей. Перемешивают механической мешалкой по 2 мин после каждой порции.

Нейтрализованную воду заливают в цилиндры диаметром 150 мм до высоты столба 1500 мм.

Характер скорости осаждения взвеси при осаждении в цнлнндре диаметром 58 мм (емкостью 0,5 л) и цилиндрах диаметром 150. мм, высотой 1500мм одинаков, что говорит о возможности моделирования процесса осаждения взвеси осадка, полученного в результате нейтрализации. Объем осадка через 4 ч составляет 35%. Количество ионов кальция в осветленной воде составляет 707 мг/л.

Пример- 8, Исходную шахтную воду того же состава и количества ка в примере 7 нейтрализуют по методике описанной в примере 6. Кинетику осаждения взвеси наблюдают в цилиндрах диаметром 150 мм вьюотой, 1500 мм.

Через 4 ч осадок занимает объем 58%.

Расход нейтрализующего реагента 3955,7 мг/л.

Разница изменения объемов осадка, полученного по примеру 7 (предлагае- мый способ) и по примеру 8 (прото- тип) составляет 23%, как и при лабораторных исследованиях (цилиндры, емкостью 0,5л).

Количество ионов кальция в осветленной воде составляет 891 мг/л. Анализ данных, приведенных в таблице показывает, что предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества: увеличение скорости свободного осаждения взвеси в 4,5- . 4,9 раза, уменьшение объема осадка в процессе отстаивания в течение 4 ч на ,18-23%, улучшение ионного состава

40,0 0,8

812,0

25

3,5

747,0

3216,0 3216,0

10

64628

очищенной воды без применения флоку- лянтов и ускорителей кристаллизации гипса: снижение количества ионов кальция на 9-16,2%, сокращение расхода нейтрализующего реагента на 18,7%, а также сокращение затрат на очистку за счет уменьшения энергозатрат при перемешивании, уменьшения объемов очистных сооружений (уплотнителей), сокращений расхода нейтрализующего реагента.

Формула изобретения

Способ очистки кислых сточных вод, включаюший дробное введение дозы нейтрализующего реагента - известкового молока с перемешиванием, последующее осветление воды, уплотнение и обезвоживание образующегося осадка, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости осветления воды, уменьшения объема осадка и сокращения содержания ионов кальция в очищенной воде, дозу нейтрализующего реагента делят на 3-5 равных порций, каждую из которых вводят в течение 2-3,5 с при общем времени перемешивания 6 мин.

28,0

29,0

40,048,0

3,43,35

0,8

0,6

750

750

800,0 891,0

3216,0 3216,0 3216,0 3955.7