Способ очистки хром-или циансодержащих сточных вод Советский патент 1980 года по МПК C02F1/58 C02F1/58 C02F101/18 C02F101/22 C02F103/16 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ХРОМ- ИЛИ ЦИАНСОДЕРЖМИХ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к способам очистки прокишленных сточных вод, конкретно к обезвоживанию хром содержащих и циансодержамих сточных вод и может быть использовано при обработке сточных вод производств гальванических покрытий. Окислительно-восстановительные реакции обезвоживания хромсодержащих и циансодержаших сточных вод ве дут периодически или непрерывно в реакторах периодического или непрерывного действия соответственно. При периодическом обезвоживании в реактор периодического действия, после заполнения его объема необезвреженными стоками, вводят порции реагентов до окончания окислительно восстановительной реакции при инте сивном перемешивании стоков с посту пающими реагентами, затем реактор опорожняют, после чего заполняют очередной порцией необезвреженных стоков и т.д. 1. Указанный способ характеризуется значительными потерями времени на заполнение и опорожнение реакционно го объема и, как следствие, низкоП производительностью. Для сохранения средней скорости протекания стоков дополнительно используют всевозможные сборники - накопители и усреднители расхода в сочетании с двумя реакторами, работающими поочередно. При непрерывном обезвреживании в реактор непрерывного действия стоки поступают в соответствии с режимами стокообразования, при этом поступление необезвреженных стоков во времени совмешено с отводом обезвреженных (количество отводимчх стоков равно количеству поступакхпих) . В соответствии с указанным режимом работы реактора непрерывно вводят реаге1гты и осуществляют перемешивание обезвреженной и необезвреженной фаз, а также вводимых реагентов. Реагенты вводят, исходя из условия снижения концентрации обезвреживаемого ингредиента до санитарной нормы, что в условиях, переменных по расходу и концентрациям стоков, представляет значительную трудность и части определения скорости ввода реагента. Для устранения указанного недостатка используют усреднители расхода и концентрации. Однако использование эффективно работаю1чих среднесменных усреднителей повышает стоимость способа и трвбует вьвделения дополнительных производственных площадей,а необходимость обеспечения постоянной скорости ввода реагента снижает надежность способа, так-как регулирующие устройства, обеспечивающие необходимую скорость поступления реагента, во времени самопроизвольно меняют свое сечение из-за засорений, зарастания, коррозии и т.д. . Известей также способ очистки заЬрязненных жидкостей, содержащих ионы хромовой кислоты или циан-ионы. По этому способу загрязненнаяжидкость поступает в реактор непрерывно или порциями. Одновременно вводят в реактор реагенты, которрле, перемешиваясь с загрязненной жидкостью с помощью перемешивающего уЬтройства, работающего при поступлении стоков, обезвреживают ее. Скорость ввода реагента восстановителя (окислителя) регулируют путем замера окислительно-восстановительного потенциала жидкости (стоков) в реакторе. При поступлении необезвреженных стоков в реактор, обезвреженные стоки из него отводят. Концентрация обезвреживаемых ингредиентов (, CN) в реакторе не может превьичать санитарную норму (0,1 мг/л) и приборы, измеряюшие окислительно-восстановительный.потенциал контролируемой среды, должны регистрировать изменения концентрации CN (в пределах 00,1 мг/л) в условиях многокомпонентных растворов, каковыми являются промышленные сточные воды при наличии в реакторе избыточного (не прореагировавшегося, но обеспечивающего полноту прохождения окислительновосстановительной реакции) реагента в количестве 5-100 мг/л в зависимости от концентрации поступаю1пего на обезвреживание ингредиента и состава используемого реагента.. Требуемая высокая чувствительность потенциометрических приборов, -работающих в неблагоприятных условиях многокомпо нентных агрессивных жидкостей, обус лавливает низкую надежность приведе ного способа. Обезвреживание стоков без приборов экспресс-анализа указанный способ не допускает, так как требуется корректировка скорости ввода реагента-восстановителя (окис лителя) в соответствии с из teнeниeм характеристик поступающего стока {2 Кроме того известен способ очист ки хромсодержащих и циансодержащих сточных вод, при котором загрязненные сточные воды непрерывно поступа ют в реакционный обг-ем реактора, ра считанный на ЗЛ-40-минутное пребыва ние в нем стоков. Часть полезной ем кости реактора (10-15%) является ка мерой смешения, куда автоматически непрерывно подают реагенты, при нерерывном перемешивании стоков, т.е. ри йостоянном турбулентном рехсиме. олноту обезвреживания стоков обес ечивают значительным избытком регента и непрерывно контролируют приорами концентрацию обезвреживаемых онов. Качество процесса обезврежиания периодически контролируют хиическим ансшизом 3 . Однако этот способ не гарантирует т проскоков иеобезвреженных ингреиентов в зону усреднения из-за палого времени пребывания стоков (3-5 мин) в камере смешения, что не обеспечивает высокую надеж юсть указанного спооба. Кроме того, автоматическое ввеение химических реагентов требует ысокой чувствительности приборов и орректировки скорости ввода реагентов в соответствии с изменением концентрации ингредиентов поступаюшео стока, что в условиях многокомпонентных жидкостей снижает надежность указанного способа и требует использования дополнительного оборудования для усреднения приходящих стоков, что усложняет способ, повышает его стоимость и требует выделения дополнительных производственных площадей. В этом случае полнота обезвреживания стоков может быть достигнута лишь при значительной передозировке вводимого реагента, что недопустимо по санитарным нормам, так как создает дополнительное загрязнение химическим реагентом обезвреженной жидкости. Цель изобретения - упрощение технологического процесса и noBWjeHHe надежности очистки. Указанная цель достигается тем, что согласно способу обезвреживания хроме од ержащих или циансодержгиоих сточных вод,, включающему введение химического реагента в сточные воды, непрерывно поступающие в реакционный объем реактора, и обеспечение полноты очистки, в реакторе создают попеременно турбулентный и ламинарный режим, и длительность последнего определяют по полному вытеснению стрчной водой реакционного объема ранее очищенной воды, при этом введение химического реагента осуществляют во время турбулентного режима а полноту обезвреживания обеспечивают остаточной концентрацией реагента в ранее очищенной воде при Лсшинарном режиме, которую определяют по формулеост ,) -реакционный объем реактора; -длительность ламинарного режима; -длительность турбулентного режима; ис максимальная концентраци очииаемого ингредиента; Vj - объем очищенной воды; К - коэффициент избытка реагента. Создание в реакторе попеременно турбулентного и ламинарного режимо при непрерывном поступлении сточны вод упрощает способ очистки, так к исключается необходимость непрерыв ного перемешивания стоков и непрерывного ввода химического реагента а также обеспечения постоянной ско рости ввода реагента, что устраняет необходимость использования дополнительного оборудования - усреднит лей, сборников-накопителей и т.д. в условиях, переменннх по расходу и концентрациям стоков. Периодическая очистка непрерывно поступающих сточных вод позволяет вводить химический реагент с любой возможной скоростью до окончания окислительно-восстановительного про цесса, независимо от исходных харак теристик поступаюмего стока, что повышает надежность очистки и позво ляет упростить технологическую схем за счет ликвидации сборников-усреднителей , Обеспечение полноты очистки сточ ных вод по остаточной концентрации вводимого реагента в ранее очищенной воде при ламинарном режиме повышает надежность и качество очистки, так как наличие остаточной концентрации реагента исключает проско ки хром- и цианионов в очищенную жи кость и обеспечивает минимальную концентрацию реагента в очипенной воде на выходе из реактора, Остаточная концентрация вводимого реагента (тот избыток реагента, который используют в процессе дважды) обеспечивает полноту очистки стока в турбулентном режиме и очищает час вновь поступающего стока в лб1иинарном режиме, что исключает перерасход вводимого реагента и является экономически целесообразным. Лискре ность процесса очистки позволяет определить при необходимости дозу реагента посредством лабораторного химического анализа и не требует точных приборов экспресс-анализа, так как окислит.ельно-восстановитель ный процесс ведут при значительных исходных концентрациях очищаемого ингредиента, что для автоматизации процерса обезвреживания предельно упрощает управление им и позволяет производить надежный контроль качес ва очистки сточных вод. В исходном состоянии реактор заполняют сточными водёц и с избытком реагента „Q, , перемешивание от сутствует. Ламинарный режим. Заполняют реак ционный объем V вновь поступгиощими стоками за счет вытеснения очищенных ранее стоков в объем V. Перемешивание стоков отсутствует. Турбулентный режим. Происходит окислительно-восстановительный процесс при интенсивном перемешивании жидкости и вводе реагентов. Продолх ительность турбулентного режима меньше времени, по истечении которого при максимальной скорости поступления очищаемого ингредиента неочищенный ингредиент появляется после реактора. В основу способа положено условие где V - объем очищенной воды, равный 0,2-0,5 объема реактора;максимальная скорость поступления сточных вод, л/мин; максимальная концентрация очищаемого ингредиента, мг/л; остаточная концентрация реагента в очищенном стоке, мг/л; cTmiri минимальная концентрация остаточного реагента, обеспечивающая полноту очистки загрязнения 0,1 мг/л в очищенной воде, выходящей из реактора, CocTmin 5-100 мг/л; t - продолжительность турбулентного режима, мин; К - коэффициент избытка реагента, определяет отношение количества очищаемого ингредиента к соответствующему количеству активного вещества реагента; ,05-0,5. Из условия (1) следует, что макимальное количество очищаемого инредиента (, CN) , внесенное за ремя tj в объем Vj , должно быть чищено реагентом с концентрацией ОСТ находявшмся в очищенном стое объемом V. Таким образом, COC.T очищенном стоке определяют, исходя з экстремальных характеристик поупающего на очистку стока при врени tg продолжительности окислильно-восстановительного процесса урбулентного режима). . (, VВ свою очередь продолжительность аминарного и турбулентного режима ависит от максимальной скорости потупления сточных вод S Sоткуда продолжительность ламинарного режима составляет, Ni Г- Q 1Продолжижельйость турбулентного режима tjj зависит от принятого способа контроля и управления вводом реагентов (химическими экспрессанализами или контрольно-измерительными пpибopa /lи, вручную из метриков или автоматически дозирующими системами) ,, Технология способа заключается в следующем. В исходном состоянии реактор проточного типа с полупогруженной перегородкой заполнен очищенными стоками. Концентрация реагента в реакционном объеме V составляет С, В объеме Vj после обезвреживания ст ков в соответствии с условием Л1) концентрация реагента составляет 9ост wi« Через время t объем V заполняют неочищенным стоком с концентрацией Обезвреженный сток с концентрацией С д вытесняют в объе вводят течение времени реагенты при интенсивном перемешивании стоков перемешивающим уст ройством. За счет, поступления стоков в количестве Qta часть очищаемых стоков в том же количеств при непрерывно уменьшающейся концен трации очищаемого ингредиента посту пает в объем , снижая концентраци реагента в нем до С(ут1П истечении времени t в реакционном объеме V-J стоки очищены, концентрация реагента соответствует Со ттсяи-В об еме Vj очищаемый ингредиент отсутствует концентрация остаточного ре агента , очистка закончена. Реактор находится в исходном состоя нии в начале ламинарного режима. Способ осуществляют следующим об разом. Предварительно определяют экстре мальные характеристики очищаемых хромсодержащих и циансодержащих сточных вод. Из гальванического цеха поступают хромсодержащие сточные воды с максимальным расходом ч и максимальной концентрацией Сг -110 мг/л. Для стабилизации значения рН используют серную кислоту, Восстановление Сг до Сг осуществляют бисульфитом натрия. Контроль отсутствия Сг и дозирование бисульфата натрия осуществл ют автоматически с помощью сигнализатора наличия шестивалентного хрома СХ-1 рП среды устанавливают автоматически рН-метром рН-2б1 При очистке цианидов основные принципы и технологическая схема полностью сохраняются, изменения касаются применяемых реагентов, технологических режимов, а также приборов экспресс-анализа. Для стабилизации значения рН используют каустическую соду. Окисление цианидов осуществляют гипохлоритом натрия. Контроль отсутствия цианидов и дозирование гипохлорита натрия производят автоматически сигнализатором Нсшичия цианидов СЦ-1 рН среды стабилизируют рН-метром рН-261, Стоки из цеха гальванических покрытий самотеком поступают в реакционный объем м. По истечении времени t -продолжительности ламинарного режима (для 28 мин, для CN - 28,5 мин), отсчитываемого программным реле времени через электромагнитный клапан в пристенные барботеры, создающие один циркуляционный поток, подают сжатый воздух,Начинаете я турбулентный режим, продолжающийся время tj (для 2 мин, для CN - 1,5 мин). При этом автоматически, по сигналу датчика рН- вводом необходимой порции кислоты (щелочи) , стабилизируют в технологических пределах значение рН стока (для Сг+6рн ,0, для ,0) и подают реагент восстановитель (окислитель) до окончания окислительновосстановительной реакции. Окончание окислительно-восстановительной реакции регистрируется потенциометрическим. датчиком Сг метра (CN-метра) и соответствует точке эквивалентности. Необходимый избыток реагента вводят за счет запаздывания срабатывания электрофидированного вентиля дозатора реагента. После окончания окислительно-восстановительной реакции прекращают перемешивание стоков. Заканчивается турбулентный режим, начинается ламинарный . За время t турбулентного режима в реакционный .объем V поступает Qtj стоков из гальванического цеха. 270 л - для ,200 л -.для CN, Соответствующее количество очищаемых стоков за это же время поступает из реакционного объема V в объем У2 и обезвреживается за счет остаточного реагента с концентрацией С., снизив значение концентрации реагента в объеме V, для NaHSO, - 50 мг/л, NaOCl-5 мг/л. Очищенная вода на выходе из реактора содержит концентрацию ионов Сг или CN 0,1 мг/л. Пример. Режим работы установки при очистке хромсодерхсащих сточ..ных вод определяют следующим образом. Продолжительность турбулентного режима окислительно-восстановительного процесса и стабилизации значения рН мин 110 мг/л (из опыта наладки очистных

сооружений). Очистку ведут в реакторе объемом м с полупогруженно перегородкой, делямеП объем реактора на реакционный объем 1 6 м и объем V ранее очищенного стока., составляющий 4 м

Учитывая невозможность абсолютного разделения очименной и неочищенной фаз, фактически реакционный объем -V, т.е. объем поступившего в ламинарном режиме стока, уменьшают в полтора раза по отношению к геометрическому объему части реактора до полупрогруженной перегородки - до 4 м, при этом оставшиеся 2 м являются зоной раздела фаз.

Минимальная концентрация реагента Cocrmin ДЛЯ NaHSO при рН среды, равном 2, составляет 50 мг/л. Избыток реагента при восстановлении 1 м принят 7 мг.

Определяем необходимое значение COCT очищенном стоке; оно равно 51 мг/л.

Таким образом, наличие в очишенном стоке избытка реагента 51 мг/л обеспечивает полноту очистки стоков концентрация остаточного реагента колеблется от 50 до 101 мг/л, причем на дальнейшую обработку поступают стоки с Co.,.in 50 мг/л.

При этом продолжительность ламинарного режима составляет 28 мин.

П р и м е D 2. При очистке циансодержащих сточных вод peжим определяют аналогично примеру 1. Продолжительность трубулентного режима t стабилизации значения рН в технологических пределах (11,0) и окисление цианидов составляет 1,5 мин.

Очистку ведут в реакторе объемом полупогруженной перегород кой г делящей объем реактора на реакционный объем Vf 6м и объем ране очищенного стока, составляющий 4м.

С учетом невозможности абсолютного разделения очищенной и неочищенной фаз, принимают реакционный объем V, 4м.

При этом оставшиеся 2 м являют.ся зоной раздела фаз,

Минимальная концентрация активitfxro хлора OCl, обеспечивающего концентрсщию CN 0,1 мг/л при , составляет 5 мг/л.

Избыток реагента при окислении 1 мг CN имеет 3 мг ОС1 ,

Определяют необходимое значение COCT стоке - 16,5 мг/л. ; Таким образом, наличие в очищенном стоке избытка реагента 16,5 мг/л обеспечивает полноту очистки стоков, концентрация остаточного реагента колеблется от 21,5 до 5 мг/л, ;причем на дальнейшую обработку поступают стоки с концентрацией реагента, близкой к 5 мг/л.

Продолжительность ламинарного режима составляет 28,5 мин.

Испытания предлагаемого способа очистки хромсодержащих или циансодержащих сточных вод показывают, что очищенная вода на выходе из реактора содержит 0,1 мг/л ионов хрома или циана в зависимости от посту-пающего ингредиента, что соответствует требованиям санитарных норм СССР, а также содержит минимальную концентрацию химического реагента в пределах 5-100 мг/л.

10

Предлагаемый способ позволяет предельно упростить технологический процесс очистки сточных вод, так как не требует приборов высокой чувствительности, усреднителей расхода и

15 концентрации, постоянной скорости ввода реагента, и позволяет периодически вводить химический реагент при непрерывном поступлении сточных вод с любой возможной скоростью до

0 окончания окислительно-восстановительного процесса, независимо от исходных характеристик поступающего стока.

Надежность способа обусловлена определением тухнологических режимов

5 работы, исходя из экстремальных характеристик поступающих стоков, и обеспечивается остаточной крнцентращией вводимого- р еагёнта в ламинар.ном режиме, исключающей проскоки

0 хрома или циан-ионов в обезвреженную жидкость.

Испытания показывают высокую надёжность очистки предлагаемого способа и простоту его в эксплуатации,

5 что позволяет использовать данный способ на очистных сооружений.

Формула изобретения Способ очистки хром- или циансодержащих сточных вод, включающий введение химического реагента в сточ0ные воды, непрерывно поступающие в реакционный объем реактора, и обеспечение полноты очистки, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса

5 и повьаиения надежности, в реакторе создают попеременно турбулентный и ламинарный режимы и длительность последнего определяют по полному вытеснению сточной водой реакционно0го объема ранее очищенной воды, при этом введение химического реагента осуществляют во время турбулентного режима, а полноту очистки обеспечивают остаточной концентрацией реагеч5та в ранее очищеньоЯ воде при лами-нарном режиме, которую определяот по формуле

гЧ Ьа.С.щ.

ocт (,-) V,

60

где VJ| - реакционный объем реакто-

ра ;

t - длительность ламинарного режима; t йсхV2 К 1178941112длительность турбулентно-Источники информации, Г(г режима;принятые во внимание при экспертизе максимальная концентрация. 1.СНИП 11-32-74, очищаемого ингредиента;2. Акцептованная заявка Японии объем очищенной воды;№ 49-8541, кл. С 02 С 5/02 (91С 91). коэффициент избытка реаген-.3. Яковлев С,В. Канализация. М., та. Стройиздат, , с.531 (прототип).