Способ очистки сточных вод от ионов кальция Советский патент 1992 года по МПК C02F5/02 

(Л

С

Использование: системы оборотного водоснабжения. Сущность изобретения: сточные воды, содержащие ионы кальция и сульфат ионы, смешивают со сточными водами, образующимися на газоочистных установках улавливания диоксида серы на стадии прокалки в производстве диоксида титана сернокислотным способом, содержащими сульфит и карбонат натрия. Дополнительно вводят гидроксиды железа. Соотношение ионов кальция, сульфита и карбоната натрия в смеси сточных вод составляет 1:(3- 14):(0,5-3). Суспензию отстаивают, фильтруют, осветленный фильтрат обессоливают. Способ позволяет на 8% повысить степень очистки от ионов кальция и удешевить процесс. 2 з.п.ф-лы, 1 табл

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих ионы кальция, методами обратного осмоса, электродиализа и дистилляции с предварительным выделением ионов кальция в осадок и может быть использовано при обработке воды систем оборотного водоснабжения, например травильных отделений, в которых существует опасность образования гипсовых отложений.

Наиболее близким к предложенному является способ обессоливания растворов, содержащих ионы кальция и сульфат-ионы, заключающийся в добавлении к воде карбоната (бикарбоната) щелочного металла или диоксида углерода, приводящему к образованию осадка карбоната кальция, отделении его фильтрацией и дальнейшем обессоливании фильтрата методами обратного осмоса, электордиализа и выпариванием с получением сухих солей.

Недостатком этого способа является низкая степень очистки сточных вод от ионов кальция, чТо связано с кинетическими трудностями образования зародышей твердой фазы карбоната кальция, а также относительно высокая стоимость и дефицитность применяемых реагентов

Целью изобретения является повышение степени очистки и удешевлений процесса,

Для осуществления способа сточные воды (например, после нейтрализации сернокислых сточных вод, образующихся в производстве двуокиси титана, кальцийсо- держащими реагентами), содержащие ионы кальция 700-900 мг/дм и сульфат-ионы 1800-2100 мг/дм3, смешивают со сточными водами, образующимися на газоочистны

««а XI

оо

ел ю

4

установках улавливания диоксида серы на стадии прокалки с производстве двуокиси титана сернокислотным способом, содержащими сульфит натрия до 50000 мг/дм и карбонат натрия до 11000 мг/дм3. Дополнительно вводят гидроксиды железа (III) в количестве 120-130 мг/дм3 (может быть использован железосодержащий осадок после нейтрализации и окисления кислых железосодержащих сточных вод), Отношение ионов кальция к сульфиту и карбонату натрия в смеси сточных вод составляет 1:(3- 14)1(0,5-3).

В смесителе происходит интенсивное зародышеобразование кальцийсодержа- щих осадков, Из смесителя сточные воды направляют в аппарат с механическим перемешиванием, где завершается выделение ионов кальций в осадок, формирование и рост частиц твердой фазы Выдержку проводят в течение 1 ч. Кроме того, в аппарате происходит стабилизация рН среды до значений 8-9 и окисление оставшегося в растворе сульфита до сульфат-иона.

Затем суспензию кальцийсодержаицего осадка направляют на стацию фильтрации для тонкой очистки от твердой фазы (например, на фильтр-прессы).

Осветленный фильтрат, содержащий, главным образом, сульфат.натрия с остаточной концентрацией ионов кальция не более 50 мг/дм3 и твердой фазы не более 50 мг/дм3, направляют на1 обесссгливание с целью получения дистиллята и сухих солей, например, на вакуум-выпарную установку, включающую ряд пленочных выпарных аппаратов с рециркуляцией раствора - для частичного упаривания и упаривания воды до состояния, близкого к насыщению по имеющимся в сточных водах солям, выпарные аппараты с вынесенной из греющих трубок зоной кипения и принудительной циркуляцией раствора, в котором сточные вбды упариваются до насыщения солей и роторно-пленочные выпарные аппараты для окончательного упаривания остатков сточных вод с образованием смеси сухих солей.

Полученный дистиллят используют в технологических циклах, требующих высокого качества воды (например, в производстве пигментной двуокиси титана). Сухие сульфатные соли могут использоваться при получении бетона.

Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что частицы твердой фазы гидроксидов железа (III), обладающие большой удельной поверхностью, способствуют быстрому зароды шеоб- рэзованию твердой фазы. Первоначально

на частицах гидроксидов железа (III) образуются зародыши карбоната кальция, на которых происходит быстрое и достаточно полное выделение в осадок кальция в виде

сульфита, Кроме того, при взаимодействии карбоната и сульфита натрия с ионами кальция в смеси сточных вод происходит стабилизация и сдвиг рН среды из щелочной в слабощелочную или нейтральную при

0 уменьшении концентрации карбоната натрия в смеси стоков. При этом образующаяся твердая фаза карбоната и сульфата кальция является хорошей контактной средой для окисления избыточного сульфита

5 натрия в смеси сточных вод. После стадии фильтрации сточные воды, содержащие главным образом сульфат натрия, направляют для дальнейшего обессоливания, концентрирования и получения сухих солей на

0 установки обратного осмоса, электродиализа и выпарки. Загипсовывания мембран и выпарного оборудования не наблюдается.

При массовом соотношении ионов кальция к сульфиту натрия более 1:14 и менее 1-3

5 снижается степень осаждения ионов кальция. Очевидно в первом случае это связано с образованием растворимых комплексных соединений в присутствии избытка сульфита натрия. Снижение степени осаждения во втором слу0 чае объясняется недостатком осадителя.

При массовом отношении в смеси ионов кальция к карбонату натрия менее 1:0,5 уменьшается скорость осаждения ионов кальция, что связано с трудностями зароды5 шеобразования при недостаточной концентрации карбоната натрия, при соотношении более 1:3 эффект осаждения не усиливается. При массовой концентрации в смеси гидроксидов железа (III) менее 120 мг/дм3

0 снихоется скорость осаждения ионов кальция, что связано с замедлением зародыше- образовании кальцийсодержащей твердой фазы, при массовой концентрации более 300 мг/дм3 эффект осаждения увеличивает5 ся незначительно,

П р и м е р 1 (прототип). Сточные воды, содержащие ионы кальция в количестве 700-900 мг/дм3, смешивают в течение 1 ч с карбонатом натрия, введенном в количест0 ве 20%-ного избытка против стехиометри- ческого количества. В конце процесса осаждения определяют остаточную концентрацию ионов кальция в растворе, которая доставляет 107 мг/дм3. Степень очистки от

5 ионов кальция 88,9%. Воду после фильтрации, содержащую хорошо растворимые соли натрия, направляют на обессоливание.

П р и м е р 2 (предложенный способ). Сульфатные сточные воды с массовой концентрацией ионов кальция 900 мг/дм3 смешивают со сточными водами от газоочистных установок улавливания диоксида серы, содержащих сульфит и карбонат натрия. Соотношение ионов кальция к сульфиту и карбонату натрия е смеси составляет 1:8:1, концентрация введенных гидроксидов железа (III) - 200 мг/дм3. Через 1 час остаточная концентрация ионов кальция в растворе снизилась до 25 мг/дм3 (степень осаждения 97,3%). Далее фильтрат направляют в комплексную обессоливающую установку, включающую обратно-осмотические и вакуум-выпарные аппараты, с целью получения обессоленной воды и сухих солей.

П р и м е р 3 аналогичен примеру 2, но гидроксид железа вводят в виде осадка, получаемого в процессе нейтрализации и окисления кислых железосодержащих сточных вод. Степень осаждения ионов кальция 97,8%.

В таблице представлены данные по эффективности очистки от ионов кальция в зависимости от соотношения и количеств вводимых реагентов.

Использование предложенного способа позволяет на 8% повысить степень очистки от ионов кальция, снизить стоимость очистки 1 м3 сточных вод за счет исключения

дополнительного расхода дефицитного реагента (карбоната натрия) на 12 коп Формула изобретения 1 Способ очистки сточных вод от ионов

кальция, включающий обработку кальцийо- саждающим реагентом, отделение образующегося осадка фильтрацией и последующее обессоливание фильтрата, отличающийся тем, что, с целью повышения степени

очистки и удешевления процесса, осаждение кальция ведут в присутствии гидрокси- да железа, а в качестве кальцийосажда- ющего реагента используют сточные воды газоочистных установок улавливания диоксида серы на стадии прокалки в производстве диоксида титана сернокислотным способом в количестве, обеспечивающим массовое соотношение ионов кальция к содержащимся в сточных водах сульфиту и

карбонату натрия 1:(3-14):(0,5-3).

3,Способ по пп.1 и2,отличающий- с я тем, что гидроксид железа вводят в виде

осадка, получаемого в процессе нейтрализации и окисления кислых железосодержащих сточных вод

Продолжение таблицы