Способ очистки сточных вод Советский патент 1990 года по МПК C02F1/463 C02F1/463 C02F101/20 

Изобретение относится к обработке : воды, в частности к способам очистки

природных, оборотных и сточных вод i гальванокоагуляцией и может быть ис- пользовано для очистки вода от дис- ; пергированных, эмульгированных и растворенных примесей.

Цель изобретения - повышение производительности процесса очистки при одновременном сокращении расхода электроэнергии.

На чертеже представлена схема осуществления способа очистки сточных вод.

П р и м е р 1. Проводят очистку .производственных сточных вод, содержащих ионы меди и никеля в концентрациях соответственно 21,6 и т/к, а также соединения шестивалентного

хрома в концентрации 84,0 г/м по хрому (VI)и имеющих рН 2,0.

Сточные ВОДЬ поступают от произ- водств завода в усреднитель 1. Из усреднителя воды забираются насосом 2, во всасывающий патрубок которого водострз ным эжектором 3 подаются кислород воздуха в количестве 0,3-

; 0,6% от объема перекачиваемых насо- , сом вод и водная суспензия измельченного до пылевидного состояния кокса

; из мещалки 4 в количестве 10,0 г/м перекачиваемой воды. Регулировка подачи воздуха осуществляется вентилем 3.t по ротаметру 3.2, а суспен,зии - вентилем 4.1 по водомерному стеклу 4.2. В насосе 2 воздух вместе с кислородом под воздействием воз-г растающего давления, развиваемого наOi

kx)

00

а

сосом, растворяется в воде, а кекс равномерно .перемешивается со сточной водой и вся смесь подается в герметический сосуд 5 - гальванокоагуля- тор, заполненный по всему объему стальной или чугунной стружкой. Контроль расхода воды через гальванокоагулятор производят по ротаметру 5.1 и регулируется вентилем 5.2, этим же вентилем поддерживается избыточное давление в гальванокоагуляторе на уровне 0,05-0,15 МПа.

В гальванокоагуляторе 5 пылинки кокса перемещаются потоком очищаемой воды вдоль неподвижной массы из крупных частиц железа (стальная или чугунная стружка) и сталкиваются с поверхностью частиц железа. За счет разности электрохимических потенци- алов в месте контакта частиц железо поляризуется анодно, а кокс катодно, вследствие чего образуется точечньш короткозамкнутьш элемент железо - кокс, вызывающий в месте контакта и в непосредственной близости от него эффект гальванокоагуляции, т.е. совокупность ряда электрохимических и физических процессов: растворение материала анода - железа и переход его в воду в основном в виде двухвалентных, ионов , электролиз воды, и как следствие, подкисление прианод- ного и существенное, повьшающее рН всего объема воды, подщелачивание прикатодного слоя воды, поскольку на катоде выделяется водород в эквива- лентном соотношении с выделяющимися на аноде кислородом и железом, осаждение металлов на катоде, вое- становление в прианодном слое шестивалентного хрома в трехвалентное состояние за счет очисления ионов двухвалентного железа в трехвалентное состояние, быстрое образование в прикатодном слое гидроксидных осадков металлов и коагуляция ими диспергированных и эмульгированных веществ с частичной сорбцией растворенных соединений, окисление растворенным кислородом двухвалентного гидрокси- да железа в трехвалентный, окисление в прианодном слое кислородом, выделяющимся -на аноде, ионов- железа с образованием нерастворимых его окислов, а также некоторых других вещест в том числе и органических, растворение в воде под избыточным давлением продуктов электролиза воды.

5 0 5 0 О 5 n

5

Время пребывания воды в пористой загрузке железа или время обработки воды в гальванокоагуляторе составляет 6 мин. После прохождения загрузки рН воды возрастает до 3,8 и в воде отсутствует хром (VI). На выходе из гальванокоагулятора за вентилем 5.2 избыточное давление резко снижается до атмосферного и растворенные газы вьщеляются из воды, флотируя своими пузырьками скоагулированные примеси. Для обеспечения полноты выделения из воды гидроксидов металлов вода на выходе из гальванокоагулятора подщелачивается до рН 9,5. В очищенной воде исходные металлы (медь, никель, хром) не обнаружены. На 1 г введенного кокса восстановлено 8,4 г шестивалентного хрома.

Скоагулированные и частично сфло- Тированные примеси быстро без добавления флогулянтов отделяются от воды, что требует размещения в голове последующих установок очистки (осветления) воды установки по отделению от воды сфлотированных примесей и позволяет применять высокоэффективные установки отстаивания, в частности полочные отстойники.

Пример 2. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих ионы меди, никеля, цинка и хрома (VI) соответственно в концентрациях 12,1; 0,85; 5,1; 6,8 г/м и имеющих рН 2,7.

В отличие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве 2,0 г/м . В обработанной воде хром (VI) отсутствует, а рН воды возрастает до 3,3. На выходе из гальванокоа- гулятора вода подщелочена до рН 11,0. В очищенной воде никель и хром отсутствуют, а медь и цинк находятся соответственно в концентрациях 0,41 и 0,1 г/м

П р и м е р 3. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих, ионы меди, никеля и цинка соответственно в концентрациях 123,0; 3025,0 и 5,5 г/м и имеющих рН 3,5.

В отличие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве . 20,0 г/м. На выходе из гальванокоагулятора обработанная вода имеет рН 5,5 и подщелочена до рН 9,8. В очищенной воде, цинк не обнарзгжен, а медь и никель имеют соответственно концентрации 0,12 и 0,27 г/м .

5 . 151 П р и м е р 4. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих ионы меди, никеля, цинка и хрома (VI) соответственно в концентрациях 9,5, 1,0, 5,8, 11,4 г/м и име- ющих рН 3,2.

В отли чие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве 1,5 г/м . На выходе из гальванокоагулятора обработанная вода содержит хром (VI) в концентрации 0,12 г/м и имеет рН 3,7. Вода подщелочена до рН 9,5 и после очистки в ней обнаружены медь, никель, цинк и хром (VI) соответственно в концентрациях 0,37; 0,1; 0,07 и 0,12 г/м.

По сравнению с примером 2 не достигнута полнота очистки по никелю, и хрому (VI), а по меди и цинку глу- . бина очистки находится на одном уровне. Таким образом, при расходе кокса менее 2,0 г/м не обеспечивается полнота очистки сточных вод.

П р и м е р 5. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих ионы меди, никеля и цинка соответственно в концентрациях 123,0; 3025,0 и 5,5 г/м и имеющих рН 3,5.

В отличие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве 30,0 г/м. На выходе из гальванокоагулятора обработанная вода имеет рН 6,0 и была подщелочена до рН 9,7. В очищенной воде цинк не обнаружен, медь имеет следы присутствия, а никель находится в концентрации 0,2 г/м.

. По сравнению с примером 3 глубина очистки воды от меди и никеля находятся практически на одном уровне. Таким образом, при расходе кокса более 20 г/м не обеспечивается существенное улучшение качества очищенной оды.

П р и м е р 6. Проводят очистку роизводственных сточных вод с высокими концентрациями хрома (VI).

6,1. Проводят очистку производтвенных сточных вод, содержащих ром (VI) и медь соответственно в онцентрациях 98,0 и 40,0 г/м и меющих рН 2,6.

В отличие от примера 1 уменьшена одача в воду кислорода воздуха в раза (0,4-0,5% от расхода воды). а выходе из гальванокоагулятора ром (VI) в обработанной воде не об-- , вода имеет рН 3,5 и подще„

18866

лочена до рН 11,8. В очищенной воде хрома (VI) и меди не обнаружено. На : 1 г введенного кокса восстановлено 9,8 г шестивалентного хрома.

6.2.Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих

. хром (VI), медь и никель соответст- . венно в концентрациях 174,0; 20,0 и

Q 3,57 г/м и имеющих рН 2,0.

В отличие от примера 1 уменьшаету- ся подача в воду кислорода воздуха в 2 раза (0,3-0,4%) от расхода воды, а кокс вводится в количестве 20,0г/м.

15 ,На выходе из т альванокоагулятора хром (VI) в обработанной воде не обнаружен, вода имеет рН 2,8 и подщелочена до рН 7,5. В очищенной воде хрома (VI) не обнаружено, а медь и

20 никель содержатся в концентрациях 0,2 и 0,25 г/м соответственно. На 1 г введенного кокса восстановлено 8,7 г шестивалентного хрома.

6.3.Проводят очистку производст- 25 венных сточных вод, содержащих хром

(VI), медь, никель в концентрациях 191,0; 20,0 и 1,27 г/м соответственно и имеющих рН 2,0.

В отличие от примера 1 уменьшает- 30 ся подача в воду кислорода воздуха до 0,1-0,2% от расхода воды, а кокс вводится в количестве 20 г/м. На выходе из гальванокоагулятора хром (VI) в обработанной воде обнаружен в виде следов, вода имеет рН 2,6 и подщелочена до 7,4. В очищенной воде хром (VI) присутствует в виде следов, а медь и никель содержатся в концрнт- рациях 3,2 и 0,1 г/м соответственно.

0 На 1 г введенного кокса восстановлено 9,5 г шестивалентного хрома. Данные параметры оказались недостаточными для эффективной очистки воды от меди.

5 6.4. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих хром (VI), медь и никель в концентрациях 170,0; 21,0 и 2,3 г/м соответственно и имеющих рН 2,5.

Q В отличие от примера 1 кокс вводится в количестве 15 г/м , а подача в воду кислорода воздуха уменьшена до 0,05-0,1% от расхода воды. На выходе из гальванокоагулятора концент-

рация хрома (VI) в обработанной воде составляет 0,5 г/м , вода имеет рН 5,6 и подщелочена до 7,2. В очи- щенной воде хром (VI), медь и никель содержатся в концентрациях 0,5, 6,0

1 г

11,3

и 1,87 г/м соответственно. На введенного кокса восстановлено :хрома шестивалентного. I 6.5. Проводят очистку производст- |венных сточных вод, содержащих хром |(VI) в концентрации 300,0 г/м (кон- |центрация других металлов не опреде- {ляется) и имеющих рН 2,8.

В отличие от примера 1 кокс ется в воду в количестве 30 кислород воздуха не подается, избыточное давление не подцерзсивается, вода обрабатывается 12,0 мин. На выходе из гальванокоагулятора рН обработанной воды. 5,0 и в ней обнаружи- ваются следы хрома (VI). Очищенная вода имеет рН 5,0 и в ней обнаруживаются следы хрома (VI). На 1 г ввеподаг/м

10

15

Рассмотренные в примерах данны сведены в таблицу .

Из сопоставления данных пример 6.1-6.3 и примера 1 видно, что ми мальный расход кислорода воздуха очистке сточных вод одновременно хрома (VI) и других металлов сост ляет 0,3% от расхода воды. Данные примеров 6.1-6.4 и примера 1 пока вают, что при очистке сточных вод новременно от хрома (VI) с концен цией до 200 мг/дм и других метал и времени обработки воды 6 мин на 1 г вводимого кокса количество во станавливаемого хрома (VI) до пол его отсутствия в обработанной вод не должно превышать 8,5-9,5 г. Да

уу- - I I -

денного кокса восстановлено 10,0.mec-2Q ные примера 6,5 свидетельствуют о

тивалентного хрома.

Очищенная (профильтрованная) вода имеет голубовато-зеленоватый оттенок, что при рН 5,0 свидетельствует о при- |сутствии в воде растворенных приме- 25

том, что при очистке сточных вод только от хрома (VI) с концентрац от 200 до 300 мг/дм и времени об ботки от 6 до 12 мин на 1 г вводим го кокса количество восстанавлива

Рассмотренные в примерах данные сведены в таблицу .

Из сопоставления данных примеров 6.1-6.3 и примера 1 видно, что минимальный расход кислорода воздуха при очистке сточных вод одновременно от хрома (VI) и других металлов составляет 0,3% от расхода воды. Данные примеров 6.1-6.4 и примера 1 показывают, что при очистке сточных вод одновременно от хрома (VI) с концентрацией до 200 мг/дм и других металлов и времени обработки воды 6 мин на 1 г вводимого кокса количество восстанавливаемого хрома (VI) до полного его отсутствия в обработанной воде не должно превышать 8,5-9,5 г. Дан уу- - I I -

том, что при очистке сточных вод только от хрома (VI) с концентрацией от 200 до 300 мг/дм и времени обработки от 6 до 12 мин на 1 г вводимого кокса количество восстанавлива10

9 ,1611886

расходе кокса 2,0-20,0 г на 1 м обрабатываемой воды, расхода кислорода воздуха 0,3-0,6% от расхода обрабатываемой воды и избыточном давлении в гальванокоагуляторе 0,05-0,15 МПа, позволяет проводить очистку производственных сточных вод от тяжелых металлов на 97-100%, в том числе от хрома (VI) на 100%.при широком диапазоне исходных концентраций (например:

никеля до 3025,0 мг/дм. , меди до

123,0 мг/дм5, хрома (VI) до 200 мг/дм). При этом время обработки сточных вод не превышает 6,0 мин,

что приблизительно в 20 раз превосходит производительность известного способа при очистке сточных вод, содержащих хром (VI) в концентрации 35j3 мг/цм. Расход электроэнергии на поддержание избыточного давления в предлагаемом способе не зависит от концентрации загрязнений в обрабатываемой воде, а зависит от избыточ- ного давления (0,05-0,15 МПа) и составляет 2,0-6,0 Вт ч на 1 м воды.

Способ позволяет очищать сточные воды, содержащие хром (VI) в концентрациях до 200 мг/дм в рекомендуемых

параметрах процесса и до 300 мг/дм при увеличении времени обработки и

ко но не эн но

Ф

15

20

25

30

вк ри ст те ди но ро те но

20 че ча

щ ни со ко во бы

10

11886

10

количества вводимого кокса, что в 5-6 раз превышает возможность извес г ного способа (концентрация хрома (VI) не более 50 мг/дм ). Затраты электроэнергии по предлагаемому способу в 7-20 и более раз меньше, чем в известном способе.

Формула изобретения

1.Способ очистки сточных вод, включающий пропускание воды через по- . ристый слой частиц железа в присутствии кокса, отличающийся тем , что, с целью повьппения производительности процесса очистки при одновременном сокращении расхода электроэнергии, в очищаемую воду предварительно вводят измельченный до пылевидного состояния кокс в количестве 2-

20 г на 1 м воды и пропускают воду через стационарный пористый слой частиц железа.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения степени очистки, одновременно с кок- i сом в очищаемую воду подают кислород в количестве О, 3-0,6% от объема очищаемой воды и процесс очистки ведут при избыточном давлении 0,05-0,15 МПа.

Изобретение относится к обработке воды, в частности к способам очистки природных, оборотных и сточных вод с использованием гальванокоагуляции. Цель изобретения - состоит в повышении производительности процесса очистки при одновременном сокращении расхода электроэнергии. Способ очистки сточных вод осуществляют введением предварительно в очищаемую воду измельченного до пылевидного состояния кокса в количестве 2-20 г на 1 м³ воды и кислорода в количестве 0,3-0,6% от объема очищаемой воды и подачей ее в герметический сосуд, заполненный железными частицами, внутри которого создается избыточное давление 0,05-0,15 МПа. Перемещаемые потоком воды пылинки кокса относительно частиц железа создают с ними гальванопару, в результате чего происходит восстановление шестивалентного хрома и коагуляция диспергированных и растворенных примесей. 1 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

яеленоватый оттенок