Способ очистки сточных вод от тяжелых металлов

 

Изобретение относится к технологии очистки воды коагуляцией и флотацией и может быть использовано для очистки природных вод на хозбытовые нужды удаленных малонаселенных мест, а также для очистки промышленных сточных вод, например, гальванического производства и сточных вод судов речного и морского флота. Целью изобретения является повышение степени очистки, уменьшение влажности флотируемого осадка, а также упрощение способа. Для осуществления способа подаваемую в отстойник сточную воду под избыточным давлением одновременно с введением коагулянта - солей железа - насыщают газами под избыточным давлением с последующим отводом через 25-30 с нерастворившихся газов. Обработку коагулянтом и насыщение воды газами можно проводить, подвергая воду электролизу в двухэлектродном дисковом электрокоагуляторе, причем воду дополнительно насыщают воздухом в количестве 0,8 - 1% от расхода воды. Способ позволяет повысить эффективность очистки на 5 - 8% и получить осадок с влажностью 91,6-92% (по прототипу 99,4%), что исключает в предлагаемом способе дополнительные операции по уплотнению осадка. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 02 F 1/24 1/64 опислник изоьгкткния

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4061977/31 26 (22) 25.04. 86 (46) 07.12.89. Бюл. Р 45 (71) Одесский инженерно-строительный институт (72) И.И.Уткин, Е.П.Кулиненко и О.В.Муратов (53) 663.632.54(088.8) (56) Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки сточных вод . — Киев, 198!, с, 112. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ

ТЯЖЕЛЫХ 11ЕТАЛЛОВ (57) И:обретение относится к технологии очистки воды коагуляцией и флотацией и может быть использовано для очистки природных вод на хозбытовые нужды удаленных малонаселеннь»х мест, а также для очистки промышленных сточных вод, например, гальванического производства и сточных вод судов речного и морского флота. Целью изобретеИзобретение относится к технологии очисти» вод коагуляцией и флотацией и может быть использовано для очистки природных вод на хозбытовые нужды удаленных малонаселенных мест, а также для очистки промышленных сточных вод и сточных вод судов речного и морского флота.

Цель .,изобретения — повьппение степени очистки воды, снижение влажности образующегося осадка и упрощение способа.

Для осуществления способа обрабатываемую жидкость, например сточные воды гальванических производств, по»SU 15271 2

2 ния является повышение степени очистки, уменьшение влажности флотируемого осадка, а также упрощение способа. Для осуществления способа подаваемую в отстойник сточную воду под избыточным давлением одновременно с введением коагулянта — солей железа — насыщают газами под избыточным давлением с последующим отводом через 25-30 с нерастворившихся газов. Обработку коагулянтом и насыщение воды газами можно проводить, подвергая воду электролизу в двухэлектродном дисковом электрокоагуляторе, причем воду дополнительно насыщают воздухом в количестве

0,8-1% от расхода воды. Способ позволяет повысить эффективность очистки на 5-8% и получить осадок с влажностью 91,6-92% (по прототипу 99,4%), что исключает в предлагаемом способе дополнитель» ые операции по уплотнению осадка. 2 з.п. ф-лы, 2 табл. дают по трубопроводу под избыточным 3 давлением в отстойник. При этом всю воду или часть (5-10% от всего расхо- 3 да) подают по циркуляционному трубопро воду, соединяющему напорный трубопровод и всасывающий патрубок насоса, на трассе которого установлен электро— коагулятор и эжектор для подсоса воздуха, причем целесообразно применять двухэлектродный дисковый электрокоагу- д, лятор (ЭК) с межэлектродным зазором не более 0,5 мм, что позволяет создать необходимую скорость воды в межэлектродном пространстве при ее небольшом расходе. Подсос воздуха через эжектор

l i27172 составляет 0,8-1 OX от количества перекачиваемой жидкости.

Поступающие иэ циркуляционного трубопровода с жидкостью воздух, коагулянт и электролитические газы диспергируются и равномерно перемешиваются, что способствует быстрому растворению воздуха и газов в жидкости, подаваемой по трубопроводу под давлением в отстойник. Давление при этом насос создает от 1,1 до 2,5 кгс/см и выше в зависимости от условий последующей обработки осветленной жидкости.

Далее жидкость, наськценная гидрок- 15 сидами железа, являкицимися коагулянтом, и растворенными в ней под давлением газами, поступает в центральную трубку вертикального отстойника, где происходит интенсивное хлопьеобраэо.вание гидроксидов двух- и трехвалентного железа, Первоначально идет обраl зование хлопьев гидроксидов двухвалентного железа, а затем трехвалентного, которые образуются sa счет его 25 продолжительного контакта с растворенным равномерно во всем объеме осветляемой мидкости газообразным кислородом.

Отстаивание жидкости с растворенны-30 ми под избыточным давлением газами исключает флотацию и за счет продолжительного контакта этих газов с растворенными загрязнениями обеспечивает более полную очистку. В результате значительно повышается эффективность осветления жидкости.

В связи с тем, что хлопьеобразование происходит в объеме воды, в которой равномерно растворены газы то 40 они также в растворенном виде внедряются непосредственно в структуру хлопьев коагулянта, выпадаккцего в осадок.

Поэтому накопленный в отстойнике осадок отводится непосредственно во фло- 45 тационный илоуплотнитель, где он уплотняется за счет выделяющихся из него в результате сброса давления гаэово

Выпадение хлопьев коагулянта при удалении избыточных газов до момента хлопьеобразования, при электрокоагуляции или введении коагулянтов, например, хлорного железа, происходит через 25-30 сек после введения коагу55 лянта.

При исследовании времени пребывания сточной жидкости в ЭК установлено, что при 30 с с последующим выводом избыточных электролитических га" зов нэ корпуса ЭК достигается положительный эффект, а лри 32 с эффект хуже, чем в известном способе (табл .

1).

При уменьшении времени начала отвода газов с момента их ввода до 23 с, снижается эффект очистки от мелеза (опыты 1 и 5). При этом повышается влажность осадка по сравнению с известным способом. Объясняется это тем, что большая часть газов еще не растворена и легко отводится . В результате сточная жидкость и соответственно осадок насыщаются газами недостаточно для полного окисления железа н для эффективного уплотнения осадка.

Эффективность предлагаемого способа зависит не только от времени пребывания сточной жидкости в ЭК, но и от времени начала отвода газов с момента их ввода. Причем необходимо пользоваться вторым условием, выполнение которого обеспечивает более высокую эффективность как по степени очистки, так и ло степени уплотнения.

Обуславливается это тем, что время начала отвода газов с момента их ввода также ограничивает время пребывания сточной жидкости в электрокоагуляторе, так как невозможно начать отводить иэ нее избыточные газы пока она находится в межэлектродной пространстве ЭК. Кроме того, диапазон времени пребывания сточной жидкости в межэлектродном пространстве ЭК очень широк (О, 1-30 с), поэтому, если отводить избыточные газы сразу, как только сточная жидкость прошла ЭК, при ее малом времени пребывания в нем, снимается эффект очистки и повышается вламность осадка.

Сокращение расхода воздуха менее

0,8Х снижает эффект очистки иэ-за неполного окисления двухвалентного железа, увеличение до 1,2Õ не повышает эффект очистки от железа, а дальнейшее увеличение снижает эффект очистки эа счет перенасыщения СВ газами.

Установлено, что предварительное введение коагулянта, а затем последующее насыщение жидкости воздухом способствует более быстрому образованию гидроксйдов и их слип41щдВ с пуэырьками воздуха (rasa), но нв позволяет полностью удалить избыточные га1527! 72 6 зы, что существенно нарушает процесс в количеств 1 OT е с тв е, . о т р ас хода сточных отстаивания под избыточным давлением. вод.

Введение коагулянта после насыщения Из электрокоагулятора сточную воду п Ф к жидкости газами перед отстаиванием . по трубопроводу под давлением подаю од избыточным давлением, также нару- в отстойник П т к. еред поступлением в отшает процесс отстаивания. стойник через 28 с с момента ввода в сточную воду электролитических газов и воздуха из нее отводятся нераствогаэа при этом выделяется в виде пу- !0 рившиеся газы. Затем сточную воду отзырьков, слипающихся с образующимися стаивают под избыточным давлением, гидроксидамл, которые при поступлении после чего выпавший осадок отводят в отстойник не выпадают в осадок. из о тс тойника в емко с ть где он подУ

Таким образом, оптимальным приемом вергается фпотационному уплотнению введения коагулянта и газов в предла- !5 за счет выделившихся из него газов. гаемом слособе является их одновре- Опыт 2 Об б ра атываемую сточную воменный ввод в обрабатываемую сточную ду отбирают на о т насосом и под давлением жидкость. Этот прием одинаково отно- 230 кПа подают в а подают в отстойник. С помощью сится как к электрокоагуляции (при эжектора, установленного на трубопроэлектрокоагуляции в жидкость одновре- 20 воде соединяю соединяющим напорный и всасываюменно вводят газы и коагулянт), так и щий патрубки в сточ ки, в сточную воду вводят к коагулированию солями железа (II) воздух в количестве 5Х от расхода при одновременном вводе воздуха (га- сточных вод и ра в од и раствор хлорного железов), только при электрокоагуляции за (II) с величиной рН равной 6,8, дополнительно вводят воздух в коли- 25 и содержащего ионы Не и R(OH) честве 0 8-1 OX от объема

° Э ма обрабаты- Количество раствора хлорного железа

2 ваемой кости я жид, дл полного окисле- вводят в сточную воду иэ расчета ния железа (ТТ). 100 мг/л ионов железа (II) При этом

Независимо от того, какой иэ двух часть железа (II) (64 мг/л) окисляетвариантов коагуляции по предлагаемому 30 ся хромом (VI) П

), еред поступлением в способу осуществляется, его эффектив- отстойник сточной воды, через 28 с ность достигается за счет совокупнос- с момента вво а ввода в нее воздуха нерастти новых приемов, обеспечивающих про- ворившуюся его его часть отводят. Затем цесс отстаивания, что, в свою очередь, сточную воду отстаивают под избыточо еспечивает повышение эффекта очист- 35 ным давлением после ий м, после чего скопившиися ки за счет более длительного пребыва- осадок отводят в емкость где он подt ба ния растворенных газов в объеме обра- вергается флотационному уплотнению тнению за атываемой жидкости и, кроме того, счет выделившегося из него в реэульисключаются операции по барботирова- тате сброса давления воздуха. нию и затраты иа дополнительное фло- 40 Опыт 3. В обрабатываемую сточную тационное уплотнение ос осадка 4 воду вводят раствор хлорного железа

Пример. Очистке подвергают (II) с величиной рП, равной 6,8, и сопромывную сточную воду гальваническо-, держащего ионы Fe и Fe(OH) . Колиго цеха с величной рН, равной 7,2, и чество хлорного железа вводят в сточконцентрацией ионов шестивалентного 45 ную воду из расчета 100 мг/л ионов хрома, цинка и меди (мг/л) соответст- железа (II). Затем сточную воду аэривенно 20 28 и 22.

У руют барботажем до полного перевода

Осуществляют два опыта (1 и 2) с железа (II)a железо (III), часть коприменением предлагаемого способа и торого (64 мг/л) окисляется хромом один опыт (3) с применением известно- 50 (VI). Продолжительность аэрации 4 мин. го способа.

После этого сточную воду под давлениОпыт 1, Обрабатываемую сточную воем 230 кПа подают в отстойник г е у д ее отстаивают, а затем выпавший осаду отбирают из усреднителя насосом и под давлением 230 кПа подают в электдок отводят в емкость г е он по рокоагулятор со стальным анодом, в элект 55 гается дополнительно гравита окно уплотнению. котором она насыщается ионами желеsa (II) в количестве !00 мг/л. Одно- Результаты опытов приведены в временно в сточную воду вводят воздух табл. 2.!

527!72

Формул а изобретения! Способ очистки сточных вод от тяжелых металлов, включающий подачу воды под избыточным давлением в отОпыт

Впааность осадка, а

Коииентрания ионов мсталлоп после очистки, мг/л

Время начала

Время пребывания н 3К, с

Способ обработки отвода газон с

Цинк Медь

Железо моменга ик пиона, с (4,3

4,0

4 ° О

8,3

4,4

4,0

4,0

8,2

8,6

94,2

91,8

91,7

91,6

93,3

9l,7

91,6

91,7

91,6

:,3

I,2

1,3

),6

),г

l,3

) 3

З,7

4,0

Предлагае23,0

2 1,4 2,0 з 30,0

4 1,4 )2,0

5 3О,О 23,0

6 30,0 25,0

7 30 О 30 О

830,,0 33,0

9 320 330

),г

1,3

1,4

3,8

1,3

1,2

1,3

З,7

4,2

И.аест1,9

l,9 г,о

5,9

5,8

5,8

99,4

99,3

99,4 о

II

l,4 .зо, о

32,О

2,0

2,) г,о ьье) Таблица2

Опыт

Влажностьь

Концентрация ионов металлов, мг/л, 7)осле очистки осадка, Х

Хром Цинк Г1едь Иеле(ПТ) зо

0,7

2 0,9

3 1,3

10 09 39 916

1,2 1,1 4,1 92 0

2 О 1,8 6 2 99 4

Со ст авитель Л. Ананьева

Техред М.Ходанич Корректор Т.Палий

Pедактор Н.Яцола

Заказ 747?/30 Тираж 828 Подпи сно е

BHHHIIH Государственного комитета по пзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат 1!атент, г.ужгород, ул, Гагарина,101

Как видно из полученных данных положительный эффект достигается как с применением ко агуляции коагулянтом, так и с применением электрокоагуля5 ции. Обуславливается это тем, что эффективность предлагаемого способа зависит не от вида коагуляции, а от одновременности ввода в сточную воду жидкости коагулянта и газов при свое- 10 временном удалении нерастворившихся газов через 25-30 с после ввода. Это обеспечивает повышение эффективности очистки сточной жидкости, а также исключение операции по барботированию 15 и затрат на флотационное уплотнение осадка, причем образуется осадок MPHb шей влажности. стойник > обработку коагулянтом — c)3 лями железа, отстаивание жидко< ти под избь)точным давлением с последующим отделением образующегося осадка флотацией, о тл и ч а ющий с я тем, что, с целью повышения степени очистки воды, снижения влажности осадка и упрощения способа, обработку коагулянтом проводят с одновременным введением газов под избыточным давле1)ием и отводом через 25-30 с нерастворившихся газов.

2, Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что обработку коагулянтом и насыщение воды газами проводят, подвергая ее электролизу в двухэлектродном дисковом эле):трокоагуляторе.

3. Способ по пп.l и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что обрабатываемую в электрокоагуляторе воду насьпцаЮт ВОЗдуХОМ В КОЛ)Г ЕСТВмг 0,8-! 7. От расхода волы.

Таблица l