Способ очистки сточных вод от тяжелых металлов Советский патент 1992 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано преимущественно в машиностроительной, судостроительной, станкостроительной и электротехнической промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на образовании нерастворимых сульфидов металлов и их флокуляции при помощи поликатионов, полианионов или их смесей, что приводит к укрупнению осадка и дает возможность для его фильтрации.

Однако в данном способе процессы флокуляции требуют большого времени контакта (1 ч) флокулирующих агентов с частицами взвеси. Для увеличения скорости этого процесса растворы подогревают до 70- 150°С, что практически возможно для утилизации значительных объемов сточных вод.

рН сточной воды кислая (меньше двух). В этих условиях для эффективного образования сульфидов тяжелых металлов берется большой избыток сульфида натрия по отношению к металлу (2000:1), что создает высокую концентрацию в атмосфере токсичного

H2S, а в воде токсичных ионов S2, ПДК по которым составляет 0,1 мг/л.

Использование полимеров в качестве флокулирующих агентов также имеет ряд недостатков: высокая стоимость полиэлектролитов делает их нерентабельными в используемых концентрациях 10-1000 мг/л, особенно для крупномасштабного производства; полимеры, непрореагировавшие с осадком, могут проходить через фильтр с потоком воды, что потребует дополнительной ее очистки.

Цель изобретения - повышение степени очистки.

Поставленная цель достигается тем. что в очищаемой сточной воде действием водорастворимого сульфида, например NaaS, при рН 8,5-10,5 получают мелкодисперсную суспензию нерастворимых сульфидов тяжелых металлов, практически неотделяемую от водной фазы известными способами. В предлагаемом способе эта проблема решается посредством использования намывного фильтра, состоящего из смеси поликатионов и полианионов и твердого адсорбента. В качестве полианионов испольV|00 Os

о

4

ю

зуют поликислоты (например, полиэтилен- сульфокислоту, лигносульфонат, полиакриловую, полиметакриловую кислоты, сополимеры малеиновой кислоты со стиролом, метилметаакрилатом, винилацетатом). В качестве поликатионов используют полимерные амины или полимерные аммонийные соли (например, полиэтилени- мин, полипентаметиленгуанидин, продукт аминироваиия хлорметилированного полистирола (ВА-2), поли-4-, поли-2-, поли-2-ме- тил-5-винил-пиридины, пол идиметил- диаллиламмонийхлорид (ВПК), полимерные продукты взаимодействия полиэтиленполи- амиь а с эпихлоргидрином (ВТЭТА и ВТЭ- ПА), поливинилмидазол). В качестве адсорбента могут быть использованы кизельгур, окись алюминия, активированный уголь, сульфат бария.

В сточную воду, содержащую ионы металлов, добавляют NaaS в количестве от эк- вимолярного (100%) до 30%-ного от содержания тяжелых металлов и перемешивают 5-20 мин. рН раствора задают введением известкового молока. Величина рН зависит от характера содержащихся в сточной воде ионов тяжелых металлов Удаление Со, Ni, Mn, Fe, Zn, Al, Mo, V осуществляется при рН 8-9,5. В то же время удаление Pb, Hg происходит в широком интервале рН от кислого до щелочного. Образовавшуюся мелкую дисперсию сульфидов и гидроксидов металлов пропускают через предварительно полученный намывной фильтр.

Приготовление намывного фильтра. В 5-10%-ную водную суспензию адсорбента вводят 50%-ные водные растворы полианиона и поликатиона взятые в соотношениях 1:0,05-1:2,0 соответственно. Эти соотношения обусловлены тем, что полианион и поликатион связываются с частицами адсорбента в виде рыхлого осадка. Массовое количество адсорбента в намывном фильтре должно превосходить количество полиэлектролитов. Оптимальный диапазон соотношений адсорбент/полиэлектролиты 10-100/1. В процессе прибавления полиэлектролитов в суспензию адсорбента ведут интенсивное перемешивание, которое продолжают в течение 5 мин и после их введения. Образовавшуюся новую суспензию, состоящую из молекул полианиона и поликатиона, тонким слоем покрывающих частицы адсорбента, отфильтровывают, промывают водой для удаления полиэлектролитов, не вошедших в суспензию, и без предварительной сушки используют в качестве намывного фильтра для очистки сточных вод.

В табл. 1-3 представлены результаты по очистке сточной воды, содержащей 12 металлов, Очистку проводили на фильтрах, содержащих различные типы полианионов и

поликатионов. Условия проведения очистки и расход реагентов следующие: сточной воды 1,5 л; металла 63,33 мг; сульфида натрия 28 мг; активированного угля (оптимальное значение) 7 г; полиэлектролитов (оптимальное значение) 1,4 г; рН 8,7-9.3.

На основании приведенных в табл.1-3 результатов можно сделать следующие выводы.

Сульфид- ион введен в сточную воду в

количестве, в 3 раза меньшем эквимолярно- му содержанию металлов, поскольку часть металлов находится в виде гидроокисей. Сульфид-ион практически полностью связывается с металлами или удерживается намывным фильтром. Тогда в опыте 9, где взяты запредельные значения компонентов (недостаток сорбента), наблюдается проскок сульфид-иона.

Составы намывных фильтров, которые

удовлетворяют ПДК по всем металлам, обозначены номерами 1-3 и 6-7. При этом для металлов, имеющих высокие значения ПДК 0,5-1 мг/л (Fe, Al, Си, Zn, Mn), их фильтрование протекает эффективно и для других составов намывных фильтров.

Существенным преимуществом предлагаемого способа является незначительное количество расходуемых на очистку реагентов. Так и по отношению к полиэлектролитному комплексу доля удерживаемого металла составляет 20-40%, а по отношению к массе намывного фильтра до 10%. Это позволяет уменьшить объем содержащих металл отходов по отношению к объему

очищаемой воды до 0,05% (при содержании металлов в воде 50 мг/л), что превосходит показатели современных реагентных методов в 102 раз и соответственно значительно удешевляет способ очистки.

В соответствии с предлагаемым способом, в котором основная масса реагентов относится к классу органических соединений, регенерация металлов производится обработкой осадка в печи. Если же используется неорганический адсорбент, то он после выплавления металла может повторно использоваться в процессе очистки.

Таким образом, преимуществами предлагаемого метода очистки сточных вод от

тяжелых металлов являются высокая степень очистки (до 5-8 мг/л) универсальность метода в применении к широкому кругу металлов, небольшой объем образующегося осадка (до 5 от объема сточных вед)легкость регенерации металла, возможность использования очищенной воды в замкнутом технологическом цикле, доступность реагентов и простота аппаратурного оформления способа.

Формула изобретения Способ очистки сточных вод от тяжелых металлов, включающий обработку раствором водорастворимого сульфида с последующим отделением выпавшей суспензии сульфидов тяжелых металлов от жидкой фа

зы с использованием поликатиона и полианиона путем фильтрации, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, сточную воду фильтруют через намывной фильтр, полученный смешением адсорбента, поликатиона и полианиона при массовом соотношении полианиона и поликатиона в намывном фильтре 1:(0,05-2,0) и массовом соотношении полиэлектролитов и адсорбента в намывном фильтре 1:(80-0,2).

Использование: для очистки промышленных стоков гальванических производств. Сущность изобретения: образование нерастворимых сульфидов тяжелых металлов и фильтрованием через намывной фильтр, включающий адсорбент, полианион и поликатион при массовых соотношениях полианиона и поликатиона 1:(0,05-2,0) и полимерных компонентов и адсорбента 1:(0,2-80). 3 табл.

Концентрация в фильтрате, мг/п

Примечание. ПРК - полиакриловая кислота, ГНГ - полигексэметиленгуакидин.

Концентрация в фильтргте, нг/л

Примечание. ЛС- лигносулыюмат, ВТЭТА - продукт взаимодействия триэтилентетроника и эпнхлоргидридэ ,

Т а 6 д и

Концентрация , фильтрате, мг/л