Способ очистки кислых сточных вод

 

Изобретение относится к способам очистки кислых стоков с помощью нейтрализующих агентов и может быть использовано на предприятиях угольной промышленности при очистке сточных вод, загрязненных ионами железа, алюминия и неорганическими кислотами. Изобретение позволяет увеличить скорость осветления воды, уменьшить объем образующегося осадка и сократить содержание ионов кальция в очищенной воде. Для осуществления способа нейтрализующий реагент вводят три-пять раз равными порциями, при этом каждую порцию вводят в течение 2-3,5 с с одинаковой скоростью и подачу нейтрализующего реагента чередуют с перемешиванием. Время перемешивания после каждой порции составляет 1/3-1/5 общего времени перемешивания - 6 мин, необходимого для завершения реакции взаимодействия между нейтрализующими реагентами и загрязняющими компонентами в исходной воде. По сравнению с известным способом предложенный способ позволяет увеличить скорость свободного осаждения взвеси в 4,5-4,9 раз, уменьшить объем осадка за 4 ч отстаивания на 18-23%, снизить количество ионов кальция на 9-16%, сократить расход нейтрализующего реагента на 18,7%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ш (51)5 С 02 P 1/66

К А BTQPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ния нейтрализующего реагента, перемешивания, последующего разделения твердой фазы (осадке) и жидкой фазы естественным осаждением взвеси от стаиванием, дозу нейтрализующего реагента делят на 3-5 равных порций, каждую из которых вводят в течение

2-3,5 с (струей) при общем времени перемешивания б мин.

Это позволяет уменьшить объем осадка за счет ускорения процесса водоотдачи гидроксилами железа, алюминия, уменьшению объема осадка споГОСУДАРСТВЕННЬ(Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) .4180668/23-26 (22) 14 . 01,8 7 (46) 15. 11.90. Бюп. Р 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окр ужающей природной среды в угольной промышленности (72) М.П, Ким, С.Ф,Григорьева и Л.A.×åëïàíîâà (53) 663.632,42 (088.8) (56) Патент Франции Р 2120550, кл, С 02 С 5/00, 1972. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ СТОЧНЫХ

ВОД (57),Изобретение относится к способам очистки кислых стоков с помощью нейтрализуюших агентов и может быть использовано на предприятиях угольной промышленности при очистке сточных вод, загрязненных ионами железа, алюминия и неорганическими кислотами, Изобретение позволяет увеличить скорость осветления воды, уменьшить

Изобретение относится к способам очистки стоков с помощью нейтрализующих реагентов и может быть использовано на предприятиях угольной промышпенности при очистке сточных,вод, загрязненных ионами железа, алюминия и неорганическими кислотами.

Цель изобретения — увеличение скорости осветления воды, уменьшение объема осадка и сокращение содержания ионов кальция в очищенной воде

Для осуществления способа в очистке кислых сточных вод путем введе2 объем образующегося осадка и сократить содержание ионов кальция в очищенной воде. Для осуществления способа нейтрализующий реагент вводят три-пять раз равными порциями, при этом каждую порцию вводят в течение

2-3, 5 с с одинаковой скоростью и подачу нейтр али зующег о р еаг ента ч ер едуют с пер емешиванием. Время пер емешивания после каждой порции составляет 1/3-1/5 общего времени перемешивания — б мин, необходимого для завершения реакции взаимодействия между нейтрализующими реагентами и загрязняющими компонентами в исходной воде. По сравнению с известным способом предложенный способ позволяет увеличить скорость свободного осаждения взвеси в 4,5 — 4,9 раз, уменьшить объем осадка за 4 ч отстаивания на 18-23Х снизить количес тво ионов кал ьция на 9 — 167, с ократить расход нейтрализующего pearåíта на 18, 7Х. 1 табл.! 606462 собствует также процесс кристаллизации гипса, который при одинаковом расходе извести, значении рН нейтрализованной воды в предложенном способе происходит быстрее, чем в извест5 ном. Кроме того, это ускорение процесса кристаллизации гипса приводит к уменьшению ионов кальция в очищенной воде.

1О

В известных, технических решениях при одно- или двухразовом введении реагента при различных скоростях осадок содержит сильно обводненные гидроксиды металлов, которые занимают большие объемы. . Критерием оценки полноты нейтрализации служит отсутствие ионов железа, алюминия в очищенной воде..

Величину рН изменяют в зависимости от состава исходной воды в пределах 7,5-9,0. Введение порции реагента чередуют с перемешиванием, при этом продолжительность перемешивания после каждой порции составляет

1/3-1/5 от общего времени перемешивания при подаче всей дозы реагента.

Общее время перемешивания определяется экспериментально. Нейтрализованную воду отстаивают гравитацион30 ным методом путем естественного процесса осаждения взвеси, затем осветленную воду декантируют, осадок после уплотнения обезвоживают.

Пример 1. Трехразовая. подача нейтрализующего реагента. 35

Кислую шахтную воду шахты "Скальная" ПО "Кизелуголь", содержащую сульфаты металлов, концентрация которых в пересчете на ионы составляет: мг/л: Fe 104 О, Fe 137,0, А1 40

429 2 Са . 174 0 Ng + 64 8 в количестве 0,5 л нейтрализуют 10%-ным раствором известкового молока, для чего

80 г 100% активности окиси кальция . растворяют в 1 л дистиллированной воды.

Дпя нейтрализации 0,5 л исходной воды указанного состава доза нейтрализующего реагента (извести) составляет 1608 мг (100% активности окиси 50 кальция) . Она определена экспериментально при отсутствии в воде ионов двухвалентного железа и величине рН 7,5-9,0. Время перемешивания

6 мин, при дальнейшем перемешивании величина рН не изменяется.

Дозу нейтрализующего реагента делят на 3 равные порции.- В исходную воду "быстро" струей вводят первую порцию, равную 6, 7 см 10Х-ного раствора извести, что составляет 1/3 общей дозы нейтрализующего реагента за время 3,5 с. Каждая порция содержит 536 мг (т.е. 1608 мг : 3 =

536 мг) 100% активности кальция.

Перемешивают 2 мин, снова вводят 2-ю порцию, равную 6,7 см, за время

3,5 с, перемешивают 2 мин, затем вводят 3-ю порцию с той же скоростью, т.е. за время; равное 3,5 с, перемешивают 2 мин.

Нейтрализованную воду отстаивают в течение 24 ч в 0,5 л цилиндрах.

Высоту осветленного слоя в .течение первых 30 мин определяют через

30 с, затем через 5-10 мин после

4 ч отстаивания — через 1 ч.

Результаты изменения объема осадка за время осветления 4 ч приведены в таблице.

Как видно из представленных данных при трехразовой подаче реагента скорость осаждения взвеси осадка в

5,8 раза больше, чем в известном способе.

Объем осадка ч,ерез 4 ч составляет 25Х.

Количество ионов кальция в осветленной воде 891 мг/л, на 21,1Х меньше, чем в известном способе, что показывает улучшение ионного состава воды.

Пример 2. Пятиразовая подача нейтр али з ующег о р еаг ента .

Дозу нейтрализующего реагента

20,1 см 10Х-ного раствора известкового молока, содержащую 1608 мг 100Х активности окиси кальция, делят на

5 порций. Каждую порцию равную

20,1 см: 5 = 4,02 см (321,6 мг CaO) вводят .быстро, время дозирования2,0 с. Затем перемешивают 1 мин, вводят 2-ю порцию за то же время 2 с, перемешивают 1 мин. З-ю, 4-ю, 5-ю порции вводят как и первые, чередуя с перемешиванием. Скорость подачи каждой порции одинакова, так как вре я дозирования и величина дозируемого pear åíòà одинаковы.

За скоростью осаждения взвеси осадка наблюдаем как в примере 1 °

Объем осадка через 4 ч составляет

29,0Х, скорость свободного осаждения взвеси составляет 3,35 мм/с, количество ионов кальция в осветленной воде 710 мг/л. При непрерывном потоке

06462

6 исходной воды реагент дозируют в

5 тачках, скорость дозирования каждой порции реагента составит

0,134 л/мин на 1 м /ч, интервал дозиравания 0,1-0,5 мин.

Пример 3. Двухразовая подача нейтрализующего реагента по предложенному способу.

Осуществляют очистку кислой сточной воды аналогично примерам 1 и 2, но дозу pear ента делят на 2 части:

20,1 см : 2 = 10,05 см 10Х-ного известкового молока (содержание СаА

100ß активности составит 804 мг), Время дозирования 4,5 с, Время перемешивания по 3 мин после 1-й и 2-й порций.

Как видно из таблицы, объем осадка через 4 ч составляет 40Х, скорость свободного осаждения взвеси

0,8 мм/с. Количество ионов кальция

812 мг/л.

Пример 4. Иестиразовая подача реагентов.

Очистку кислой сточной воды осуществляют аналогично примеру 1, однако дозу реагента делят на 6 равных порций. Каждую порцию по 4,35 смз известкового молока, содержащего

268 мг СаО 100Õ активности, вводят эа 1,5 с. Время перемешивания после каждой порции 1 мин. Общее время перемешивания составляет 6 мин. Объем . осадка через 4 ч отстаивания составляет 407., т.е. наблюдается увеличение объема осадка по сравнению с трехразовой подачей. Скорость свободного осаждения взвеси составляет

0,8 мм/с. Количество ионов кальция в очищенной воде сс" тавляет

800 мт /л. При непрерывном потоке исходной воды вводят реагент в 6 точках, каждую порцию со скоростью на

1 м /ч 0,112 л/мин. Интервал дозирования 0,1-0,5 мин. Как видно, дальнейшее дробление (сверх 5) дозы нейтрализующего реагента не дает снижения объема осадка и улучшения ионного состава очищенной воды.

Подобные свойства (уменьшение объема, ухудшение качества очищенной воды) наблюдаются и при введении дозы нейтрализующего реагента двумя порциями.

Пример 5. Четырехраэовая подача нейтрализующего реагента осуществляется аналогично примеру 1, однако дозу реагента (20,1 см ) делят

Ю

55 на 4 равные порции. Каждую порцию

5 02 см известкового молока, что в пересчете на 1007 активности СаО составит 402 мг, дозируют эа 3 с. Время перемешивания после каждой порции

1,5 мин.

Как видно из таблицы, объем осадка через 4 ч составляет 28Х, количество ионов Са1 в осветленной воде

710 мг/л. При непрерывном потоке исходной воды нейтрализующий реагент подают в 4 точках со скоростью

0,1675 л/мин из расчета 1 м /ч, интервал доэирования О, 1-0,5 мин.

Пример 6. Одноразовая подача.

Нейтрализующий реагент в количестве 20, 1 см в виде 107. †но раствора извести вводят одной порцией тем же дозатором. Время дозирования 5 с.

Время перемешивания 6 мин. Скорость введения всего кочичества нейтрализующего реагента .на 1 м /ч исходной воды составляет 0,67 л/мин. Отсутствие ионов железа в очищенной воде говорит о завершении процесса нейтрализации. Количество ионов кальция в очищенной воде составляет 891 мг/л.

Объем осадка 527.. Видно, что разовая подача реагента позволяет нейтрализовать загрязняющие компоненты исходной воды, однако процессы очистки (осветление, уплотнение) при этом н е и нт енсифи цир уют с я .

Пример 7. Исходную шахтную воду (26,5 л) нейтрализуют как в примере 1. Нейтралиэующий реагент вводят 3 порциями, каждая порция составляет 14, 204 r или 3216 мг/л (в пересчете на 100Õ активность окиси кальция) . Каждую порцию вводят быстро струей. Перемешивают механической мешалкой по 2 мин после каждой порции.

Нейтрализованную воду заливают в цилиндры диаметром 150 мм до высоты столба 1500 мм.

Характер скорости осаждения взвеси при осаждении в цилиндре диаметром 58 мм (емкостью 0,5 л) и цилиндрах диаметром 150.мм, высотой 1500мм одинаков, что говорит о возможности моделирования процесса осаждения взвеси осадка, полученного в результате нейтрализации. Объем осадка через 4 ч составляет 357.. Количество ионов кальция в осветленной воде составляет 707 мг/л.

1606462. очищенной воды без применения флокулянтов и ускорителей кристаллизации гипса: снижение количества ионов кальция на 9-16,2%, сокращение расхода нейтрализующего реагента на 18,7Х, а также сокращение затрат на очистку

sa счет уменьшения энергозатрат при перемешивании, уменьшения объемов очистных соорркений (уплотнителей), сокращений расхода нейтрализующего реагента.

Показ ат ели !

Подача нейтралиэующего реагента.звестныи способ

Двухразо- Трехразо- Четырех- Пятиразо- Шестивая вая разовая вая разова

Объем осадка через 4 ч, %

Скорость сво-, б од ног о осаждения, мм/с

Концентрация ионов каль40,0 48,0

40,0

29,0

28,0

3,4

0,8

3,35

3,5

0,8

0,6 ция в осветленной воде, мг /л

Расход нейтрализующего

pear ента, мг /л

812,0

800,0 891,0

747, О

750

750

3216,0 3216,0 3216,0 3216,0 3216,0 3955„7

Составитель Л.Ананьева

Техред М.Ходанич Корректор Э.Лончакова

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 3525 Тираж 801 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Пример 8. Исходную шахтную воду того же состава и количества как в примере 7 нейтрализуют по методике, описанной в примере 6. Кинетику осаждения взвеси наблюдают в цилиндрах диаметром 150 мм высотой, 1500 мм.

Через 4 ч осадок занимает объем

58%.

Расход нейтрализующего pearента

3955, 7 мг/л.

Разница изменения объемов осадка, полученного па примеру 7 (предлагаемый способ) и по примеру 8 (прототип) составляет 23Х, как и при лабораторных исследованиях (цилиндры, емкостью 0,5 л).

Количество ионов кальция в осветленной воде составляет 891 мг/л.

Анализ данных, приведенных в таблице показывает, что предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества: увеличение скорости свободного осаждения взвеси в 4,54,9 раза, уменьшение объема осадка в процессе отстаивания в течение 4 ч на .18-23%, улучшение ионного состава

I Формула и з обр ет ения

Способ очистки кислых сточных вод, включающий дробное введение дозы нейтрапизующего реагента — известкового молока с перемешиванием, последующее осветление воды, уплотнение и обезвоживание образующегося осадка, отличающийсятем,что,с целью увеличения скорости осветления воды, уменьшения объема осадка и со25 кращения содержания ионов кальция в очищенной воде, дозу нейтрализующего реагента делят на 3-5 равных порций, каждую из которых вводят в течение

2-3,5 с при общем времени перемеши30 Вания 6 мин,