Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов Советский патент 1993 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к обработке промышленных сточных вод .от ионов тяжелых металлов, в том числе к очистке гальванических стоков.

Цель изобретения - повышение степени очистки и увеличение производительности процесса.

На чертеже показана установка для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Установка для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов включает последовательно соединенные реакторы 1, 2 объемом 1,5 м3 каждый и двухсекционный отстойник 3 общим объемом 3 м3. Между реакторами 1,2 установлен с возможностью периодического встряхивания сетчатый фильтр 4, загруженный силикатной глыбой (размер гранул 15-20 мм).

Реактор 1 загружен порошком железа, помещенным в металлические корзины (10 корзин по 15 - 20 кг порошка в каждой), реактор 2 - алюминиевой стружкой. Над реактором 1 установлен бак-дозатор 5 объемом 5 - 10 л для дозировки серной кислоты, над реактором 2 - бак-дозатор 6 такого же объема для дозировки раствора каустика.

Установка снабжена насосом производительностью 3,6 м /ч (например, типа ВК.С-1/16). Реакторы 1, 2 постоянно барбо- тируют сжатым воздухом. Скорость подачи очищаемых сточных вод регулируют клапаном с расчетом, чтобы скорость перетока воды из реактора 2 в отстойник 3 составляла не более 1 м/с.

Л р и м е р 1. Сточную воду, содержащую ионы хрома (VI), хрома (III), никеля, меди, цинка, кадмия, насосом 7 подают со скоростью 0,5 л/с в реактор 1, в котором поддерживают рН 4 - 5 серной кислотой из дозатора 5; проходя слой порошка железа ионы металлов восстанавливаются, при этом одновременно с восстановлением происходит образование гидроокисей металлов, обладающих развитой поверхностью, на которую адсорбируются ионы металлов,

Наличие в очищаемом растворе хрома- тов ингибирует окисление железного поСА)

рошка; при барботаже его поверхность очищается от окислов железа и способствует постоянной восстановительной активности по отношению к ионам других металлов; образовавшиеся окислы хрома также снимаются с поверхности порошка барбота- жем. Затем вода проходит через фильтр 4, заполненный дробленной силикатной глыбой, при этом процесс очистки продолжается за счет того, что ионы двухвалентного железа, соприкасаясь с поверхностью силикатной глыбы,образуют гидроокись железа, на поверхность которой адсорбируются ионы металлов, оставшиеся в растворе, при этом поверхность силикатной глыбы обновляли за счет постоянного протока очищаемого раствора и встряхивание фильтра.

Далее вода поступает в реактор 2 с алюминиевой стружкой; в реакторе 2 поддержи- вают значение рН 9 - 10 (раствором каустика из дозатора 6). В этих условиях восстанавливаются остатки ионов хрома; восстановленный хром, в свою очередь, является восстановителем по отношению к другим благородным металлам. Аналогичное положение при восстановлении ионов цинка: восстановленный цинк - восстановитель по отношению к другим металлам. Таким образом, порошок железа и алюминиевая стружка при заявленных пределах рН играет роль катализаторов,

На следующей стадии в двухсекционном отстойнике 3 происходит осаждение коагулирующей смесью купратов, никелятов, цинкатов и других кислотных форм тяжелых металлов, которые образуются в щелочной среде и предшествующими операциями не удаляются. После заполнения первой секции отстойника 3 идет заполнение следующей, а в первую секцию при перемешивании обрабатываемой воды сжатым воздухом (рН раствора доводят до значения 6,5) производят последовательную загрузку (с интервалом 5-6 мин) хлорной извести (1,5 г на 1 л обрабатываемой воды), хлорида кальция (4 г на 1 л обрабатываемой воды), сульфата алюминия (1,5 г на 1 л обрабатываемой воды), глинозема (7 г на 1 л обрабатываемой воды).

Осаждение происходит через 25 - 30 мин, после чего очищенную воду сливают.

При поступлениях новых порций очищаемой воды необходимо лишь поддерживать значение рН в реакторах 1, 2 и отстойнике 3 в заданных интервалах, при этом процесс коагулирования идет до тех пор, пока не связаны все ионы кальция коагулирующей смеси,

В табл.1 приведены результаты анализов очистки гальванических стоков с различными исходными концентрациями ионов тяжелых металлов в соответствии с режимами примера 1 за двухнедельный цикл.

По окончании двухнедельного цикла 5 производят очистку отстойника 3 и загрузку коагулирующей смесью. Замену реагентов в реакторах 1, 2 не производят.

П р и м е р 2. Очистку воды проводят в условиях примера 1, при этом в реакторе 2 поддерживают значение рН 7 - 8, а осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 5 последовательной загрузкой (с интервалом 5-6 мин) хлорной извести (0,5 г на 1 л обрабатываемой воды), хлорида кальция (12,5 г на 1 л 5 обрабатываемой воды), сульфата аммония (0,5 г на 1 л обрабатываемой воды), глинозема (4 г на 1 л обрабатываемой воды).

Результаты анализов очистки стоков в соответствии с режимами примера 2 приве- 0 дены в табл.1. После недельного очистительного цикла содержание ингредиентов значительно превышает ПДК,

П р и м е р 3. Очистку воды проводят в условиях примера 1, при этом в реакторе 2 5 поддерживают значение рН 11 - 12, а осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 8 последовательной загрузкой (с интервалами 5 - 6 мин) реагентов, г/л обрабатываемой воды:

0 Хлорная известь3 Хлорид кальция 7 Сульфат аммония 3 Глинозем 11 При данных режимах осаждение проис- 5 ходит в течение 70 - 80 мин, что резко снизило производительность процесса.

Результаты анализов двухнедельного цикла очистки стоков в соответствии с режимами примера 3 приведены в табл.1. 0

П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 проводят очистку воды, при этом осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 9 - 14 известковой водой в количестве 1 г СаО на 1 л

5 обрабатываемой воды.

Растворимость гидроксида кальция, носителем которого является гашеная известь, мала и равна при 20°С 1,56 г/л. Ионы кальция, взаимодействующие с отрицатель0 н,о заряженными окисленными формами металлов (купратами, никелятами, алюминатами) образуют трудморастворимые соединения кальция. По мере связывания ионов кальция в раствор переходят его но5 вые ионы, что способствует использованию одной порции гашеной извести, по меньшей мере, в двухнедельном очистительном цикле,

Замену реагентов в реакторах 1, 2 не производят.

В табл.2 сведены результаты анализов очистки стоков в соответствии с режимами примера 4 за двухнедельный цикл.

П р и м е р 5. Аналогично примеру 1 проводят очистку воды, при этом осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 6,5 известковой водой из расчета 1 г активной окиси кальция на 1 л обрабатываемой воды.

Результаты анализов двухнедельного цикла очистки стоков в соответствии с режимами примера 5 сведены в табл.2.

П р и м е р 6. Аналогично примеру 1 проводят очистку воды, при этом в реакторе 2 поддерживают значение рН 8, а осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 5 известковой водой из расчета 0,3 г активной окиси кальция на 1 л обрабатываемой воды.

Результаты анализов стоков в соответствии с режимами примера 6 сведены в табл.2.

После 6-дневного очистительного цикла содержание ингредиентов значительно выше ПДК.

Пример. Аналогично примеру 1 проводят очистку воды, при этом в реакторе 2 поддерживают значение рН, а осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 8 известковой воды из расчета 2 г активной окиси кальция на 1 л обрабатываемой воды.

Результаты анализов стоков в соответствии с режимами примера 4 сведены в табл.2.

При высокой эффективности очистки стоков снижается производительность процесса из-за увеличения времени осаждения (60-85 мин).

В табл.3 приведены сравнительные данные по степени очистки сточных вод и производительности процесса в условиях известного и заявленного способов.

Анализ важнейшего критерия эффективности способов очистки сточных вод степени очистки, показывает, что даже самая, высокая степень очистки, достигнутая при реализации известного способа, позволят, исходя из значений ПДК, направлять 5 очищенную воду только для повторного использования, а степень очистки вообще выходит за пределы ПДК, что совершенно недопустимо при промышленной реализации способа. При этом, полученные значе0 ния степени очистки достигнуты при нагреве очищаемой воды до 40 - 80°С, что резко снижает экономичность процесса.

По сравнению с известным способом - заявленное техническое решение имеет

5 следующие преимущества: за счет использования приема циклического изменения рН цикла длительное (не мене 6 мес) использование одной загрузки в реакторах 1, 2 и двухнедельное использование одной за0 грузки реагентов в осадителе 3: высокая степень очистки стоков от ионов тяжелых металлов; производительность заявленного способа (0,5 - 1,0 л/с) значительно превосходит производительность способа-прото5 типа (не более 4 л/с).

Формула изобретения Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем фильтрования через загрузку из металлического железа и

0 алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и увеличения производительности процесса, воду последовательно фильтруют через слой железного порошка при рН 4 - 5, слой

5 измельченной силикатной глыбы и слой алюминиевой стружки при рН 9 - 10, после чего воду обрабатывают либо известковой водой в количестве 0,5-1,5 г оксида кальция на 1 л сточных вод при рН 9 - 14, либо при

0 рН 6 - 7 последовательно вводят хлорную известь, хлорид кальция, сульфат алюминия и глинозем в количествах, 1 -2,3-6, 1-2, 5-10 г/л соответственно.

Т 5 л и u « 1

Сущность изобретения: способ включает последовательную фильтрацию сточных вод через слой порошка железа при рН 4 - 5, слой измельченной силикатной глыбы, слой алюминиевой стружки при рН 9 - 10 и последующую коагуляцию либо известковой водой в количестве 0,5 - 1,5 г СаО на 1 л обрабатываемой воды при рН 9 - 14, либо при рН 6 - 7 последовательным введением хлорной извести, хлорида кальция, сульфата алюминия и глинозема в количествах г/л 1 - 2, 3 6, 1 - 2, 5 - 10 соответственно. Производительность процесса 0,5 - 1 л/с, остаточное содержание ионов тяжелых металлов менее 0,41 мг/л. 1 ил.. 3 табл.

1 входит ПДК при сбросе вод горколлектор соответствии с Решением Исполком Х«6 ро ского Совета народных депутатов Г 1Z7 от 10.04.69;- ходит ЛДК н повторно йсполыовани ку в соотшвтствмн с рскоиенлшилки по проектиромниа очистных сооружений н« лредариятнях Пинсвлзи СССР (АЗРО.М6.085, УТВ. 19.06.fi7).

Т 5 л 1

I 2

-- ВХОДИТ ЦДЛ. nv- vvywi... .„- - . r .„.

Совета народных депутатов IT 127 от 10.{А.89;

4 - 1ХОДЙТ ПДК в повторно мслолмовамме огц соответствии с рекашцицияш М проегп«ро««нм« очнстних еоорумеиий иа предпомлтмях Иинсм и СССР (АЭРО OW.083, утв. )

Прололмии табп. 2

Таблица 3

идремжно го яриямха

fft/щенйоя

Soda /(Данном