Способ очистки сточных вод

 

Изобретение относится к обработке воды, в частности к способам очистки природных, оборотных и сточных вод с использованием гальванокоагуляции. Цель изобретения - состоит в повышении производительности процесса очистки при одновременном сокращении расхода электроэнергии. Способ очистки сточных вод осуществляют введением предварительно в очищаемую воду измельченного до пылевидного состояния кокса в количестве 2-20 г на 1 м<SP POS="POST">3</SP> воды и кислорода в количестве 0,3-0,6% от объема очищаемой воды и подачей ее в герметический сосуд, заполненный железными частицами, внутри которого создается избыточное давление 0,05-0,15 МПа. Перемещаемые потоком воды пылинки кокса относительно частиц железа создают с ними гальванопару, в результате чего происходит восстановление шестивалентного хрома и коагуляция диспергированных и растворенных примесей. 1 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 02 F 1/463

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 44?2224/23-26 . (22) 01 ° 08. 88

{46) 07.12.90. Бюл. Ф 45

{71) Производственное объединение

"Минский часовой завод" (72) Г.Л.Ганцевич, H.К.Грязнов, А.М.Егудкин, П.П.Подвойский и Л.П.Яновский, (53) 628.543(088.8) ,(56) Заявка Франции В 2533910, ;кл. С 02 F 1/46, 1984.

;(54) спосоБ очистки сточных Вод (57) Изобретение относится к обработке воды, в частности к способам очистки ,природных, оборотных и сточных вод с использованием гальванокоагуляции.

Цель изобретения состоит в повышении производительности процесса очистки

Изобретение относится к обработке воды, в частности к способам очистки природных, оборотных и сточных вод

: :гальванокоагуляцией и может быть ис пользовано для очистки воды от дис пергированиых, эмульгированиых и растворенных примесей.

Цель изобретения - .повышение производительности процесса очистки при одновременном сокращении расхода электроэнергии.

На чертеже представлена схема осуществления способа очистки сточных вод.

Пример 1. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих ионы меди и никеля в концентЭ рациях соответственно 21,6 и 1 0 г/м, а также соединения шестивалентного

„„Я0„„1611886 A1

2 при одновременном сокращении расхода электроэнергии. Способ очистки сточных вод осуществляют введением предварительно в очищаемую воду измельче н но го до пыле в идно го со стоя н ия кок. са в количестве 2-20 r íà 1 м воды и кислорода в количестве 0,3-0,6Х от объема очищаемой воды и подачей ее в герметический сосуд, заполненный железными частицами, внутри которого создается избыточное давление 0,050,15 MIIa. Перемещаемые потоком воды, пылинки кокса относительно частиц железа создают с ними гальванопару, в результате чего происходит восстановление шестивалентного хрома и коагуляция диспергированных и растворенных примесей. 1 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил. хрома в концентрации 84,0 г/мз по ф,ь хрому (Ч?)и имеющих рн 2,0. . Cb

Сточные воды поступают от производств завода в усреднитель 1. Из усреднителя воды забираются насосом

2, во всасывающий патрубок которого водоструйным эжектором 3 подаются кислород воздуха в количестве 0,3-, 0,6Х от объема перекачиваемых насосом вод и водная суспензия измельченного до пылевидного состояния кокса з из мешалки 4 в количестве 10,0 г/м перекачиваемой воды. Регулировка подачи воздуха осуществляется вентилем 3. 1 но ротаметру 3 ° 2, а суспен, зии — вентилем 4.1 по водомерному стеклу 4.2. В насосе 2 воздух вместе с кислородом под воздействием воз-. растающего давления, развиваемого на1611886

45 сосом, растворяется в воде, а кскс равномерно, перемешивается со сточной водой и вся смесь подается в герметический сосуд 5 — гальванокоагуля5 тор, заполненный по всему объему стальной или чугунной стружкой. Контроль расхода воды через гальванокоагулятор производят по ротаметру 5.1, и регулируется вентилем 5.2, этим же вентилем поддерживается избыточное давление в гальванокоагуляторе на уровне 0,05-0,15 MIIa.

В гальванокоагуляторе 5 пылинки кокса перемещаются потоком очищаемой воды вдоль неподвижной массы из крупных частиц железа (стальная или чугунная стружка) и сталкиваются с поверхностью частиц железа. За счет разности электрохимических потенциалов в месте контакта частиц железо поляризуется анодно, а кокс катодно, ! вследствие чего образуется .точечный короткозамкнутый элемент железо— кокс, вызывающий в месте контакта и 25 в непосредственной близости от него эффект гальванокоагуляции, т.е. совокупность ряда электрохимических и физических процессов. растворение материала анода — железа и переход

его в воду в основном в виде двухвалентных,ионов, электролиз воды, и как следствие, подкисление прианодного и существенное, повышающее рН всего объема воды, подщелачивание прикатодного слоя воды, поскольку на катоде выделяется водород в эквива лентном соотношении с выделяющимися на аноде кислородом и железом, осаждение металлов на катоде, вос- 40 становление в прианодном слое шестивалентного хрома в трехвалентное состояние за счет очисления ионов двухвалентноro железа в трехвалентное состояние, быстрое образование в прикатодном слое гидроксидных осадков металлов и коагуляция ими диспергированных и эмульгированных веществ с частичной сорбцией растворенных соединении, окисление растворенным 50 кислородом двухвалентного гидроксида железа в трехвалентный, окисление в прианодном слое кислородом, выделяющимся-на аноде, ионов железа с образованием нерастворимых его окислов, а также некоторых других веществ, 55 в том числе и органических, растворение в воде под избыточным давлением продуктов электролиза воды.

Время пребывания воды в пористой загрузке железа или время обработки воды в гальванокоагуляторе составляет 6 мин. После прохождения загрузки рН воды возрастает до 3,8 и в воде отсутствует хром (VI) На выходе из гальванокоагулятора за вентилем 5.2 избыточное давление резко снижается до атмосферного и растворенные газы выделяются из воды, флотируя своими пузырьками скоагулированные примеси.

Для обеспечения полноты выделения из воды гидроксидов металлов вода на выходе из гальванокоагулятора подщелачивается до рН 9,5. В очищенной воде исходные металлы (медь, никель, хром) не обнаружены. На 1 r введенного кокса восстановлено 8,4 r шестивалентного хрома.

Скоагулированные и частично сфлотированные примеси быстро без добав-, ления флогулянтов отделяются от воды, что требует размещения в голове последующих установок очистки (осветления) воды установки по отделению от воды сфлотированных примесей и позволяет применять высокоэффективные установки отстаивания, в частности полочные отстойники.

Пример 2. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих ионы меди, никеля, цинка и хрома (VI) соответственно в концентрациях 12,1; 0,85; 5,1; 6,8 г/м и имеющих рН 2,7.

B отличие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве

2,0 г/м . В обработанной воде хром (VI) отсутствует, а рН воды возрастает до 3,3. На выходе из гальванокоа гулятора вода подщелочена до рН

11,0. В очищенной воде никель и хром отсутствуют, а медь и цинк находятся соответственно в концентрациях 0,41 и 0,1 г/м

Пример 3. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих.ионы меди, никеля и цинка соответственно в концентрациях 123 0

3025,0 и 5,5 г/м и имеющих рН 3,5.

В отличие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве, 20,0 г/м . На выходе из гальванокоагулятора обработанная вода имеет рН 5,5 и подщелочена до рН 9,8. В очищенной воде цинк не обнаружен, а медь и никель имеют соответственно концентрации 0,12 и 0.„27 г/м

5 161

Пример 4. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих ионы меди, никеля, цинка и хро"ма (ЧЕ) соответственно в концентрациях 9,5, 1,0, 5,8, 11,4 г/м и имеющих рН 3,2.

В отличие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве

1,5 г/м . На выходе из гальванокоагулятора обработанная вода содержит хром (VI) в концентрации 0,12 г/м и

3 имеет рН 3,7. Вода подщелочена до рН 9,5 и после очистки в ней обнаружены медь, никель, цинк и хром (VI) соответственно в концентрациях 0,37;

0,1; 0,07 и 0,12 г/м .

По сравнению с примером 2 не достигнута полнота очистки по никелю. и хрому (UI), а по меди и цинку глубина очистки находится на одном уровне. Таким образом, при расходе кокса менее 2,0 г/м не обеспечивается полнота очистки сточных вод.

Пример 5. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих ионы меди, никеля и цинка соответственно в концентрациях 123,0;

3025,0 и 5,5 г/м и имеющих рН 3,5.

В отличие от примера 1 кокс в сточную воду вводится в количестве

30,0 г/м . На выходе из гальванокоагулятора обработанная вода имеет рН 6,0 и была подщелочена до рН 9,7.

В очищенной воде цинк не обнаружен, медь имеет следы присутствия, а никель находится в концентрации

0,2 г/мЗ

По сравнению с примером 3 глубина очистки воды от меди и никеля находятся практически на одном уровне °

Таким образом, при расходе кокса более 20 г/м не обеспечивается существенное улучшение качества очищенной воды. . Пример 6. Проводят очистку производственных сточных вод с высокими концентрациями хрома (VI).

6.1. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих хром (VI) и медь соответственно в концентрациях 98,0 и 40,0 г/м и

3 имеющих рН 2,6.

В отличие от примера 1 уменьшена подача в воду кислорода воздуха в

2 раза (0,4-0,57 от расхода воды).

На выходе иэ гальванокоагулятора хром (VI) в о брабо таиной воде не о б-наружен, вода имеет рН 3,5 и подще1886 6

5

40 лочена до рН 11,8. В очищенной воде хрома (VI) и меди не обнаружено. На-.

1 г введенного кокса восстановлено

9,8 r шестивалентного хрома.

6. 2. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих хром (VI), медь и никель соответственно в концентрациях 174,0; 20,0 и

3,57 г/м и имеющих рН 2,0.

В отличие от примера 1 уменьшается подача в воду кислорода воздуха в 2 раза (0,3-0,4%) от расхода воды, а кокс вводится в количестве 20,0 г/и .

На выходе иэ гальванокоагулятора ( хрбм (ЧЕ) в обработанной воде не обнаружен, вода имеет рН 2,8 и подщелочена до рН 7,5. B очищенной воде хрома (VI) не обнаружено, а медь и никель содержатся в концентрациях

0,2 и 0,25 г/м соответственно. На

Э

1 r введенного кокса восстановлено

8, 7 r шестивалентного хрома.

6. 3 ° Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих хром (VI), медь, никель в концентрациях

191,0; 20,0 и 1,27 г/м соответствен3 но и имеющих рН 2,0.

В отличие от примера 1 уменьшается подача в воду кислорода воздуха до 0,1-0,21 от расхода воды, а кокс. вводится в количестве 20 г/м . На выходе из гальванокоагулятора хром (VI) в обработанной воде обнаружен в виде следов, вода имеет рН 2,6 и подщелочена до 7,4. В очищенной воде хром (VI) присутствует в виде следов, а медь и никель содержатся в концентрациях 3,2 и 0,1 г/м соответственно.

На 1 г введенного кокса восстановлено 9,5 r шестивалентного хрома. Данные параметры оказались недостаточными для эффективной очистки воды от меди.

6.4. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих хром (ЧЕ), медь и никель в концентрациях

170,0; 21,0 и 2,3 г/мз соответствен" но и имеющих рН 2,5.

В отличие от примера 1 кокс вводится в количестве 15 г/м, а подача в воду кислорода воздуха уменьшена до 0,05-0,1X. от расхода воды. На выходе из гальванокоагулятора концентрация хрома (VI) в обработанной воде составляет 0,5 г/м, вода имеет

3 рН 5,6 и подщелочена до 7,2. В очищенной воде хром (VI), медь и никель содержатся в концентрациях 0,5, 6,0

1611886

Концентрация загрязне

T M нцентрация загрязнений в

rl>> 3

Расход кислорода воздуха> Х ход са, Э

Медь Никель Цинк ь Никель Цинк

1 21,6 1О

10,0 0>4-0>6 0,05-0>15

Не обнаруваыа

0,41

84>0

6;0

Не обнаруиеи

Be обнарувви

Ц> 27

О,05-О,15 6,0

6,8

0 4-О,6

2 121 085 51

2,0

0,1

0,05-0,15 6,0

3 123,0 3025,0 5,5

20,0 0,4-0,6

0 > 12

Не обнарузеы

0> 07

Не обнарувен

Отсутствует

11>4

Отсутствует

98,0

0,37 О, 1

Следы . 0,2

0,4-0, б

0,4-0, 6

0>05-0,15

О, 05-0, 15

4 95, 1О 58

5 123,0 3025>0 5,5

6,0

6,0

1 5

30,0

10 0 0,4-0 5 0 05-0 15 6 0

Be обнарукена

6.1 40,0

Не оа"

Отсутствует ределяется

Не on- 174,0

0,05-0,15 . 6,0

0,3-0,4

0,2

20,0

0,25

6.2 20,0

3 57 реда» ляет-ся

То не е е

0,05"0,15

О, 05-0,15

О,О

20,0

15>О

30,0

6.3 2О,О

6.4 21,0

6.5 Не онределяется

6,0 3,2 0,1

6>0 1>87

12>0

0,1-0,2

0,05-0, 1

0>1

1,27

2,3

Ые определяется

191уО

170„0

300>0 и 1 > 87 г/м 9 соответственно. На 1 r введенного кокса восстановлено 11,3 г хрома шестивалентного.

6.5. Проводят очистку производственных сточных вод, содержащих хром (ЧТ) в концентрации 300,0 г/м (кон.центрация других металлов не опреде:ляется) и имеющих рН 2,8.

В отличие от примера i кокс подается в воду в количестве 30 г/м з кислород воздуха не подается, избыточное давление не поддерживается, вода обрабатывается 12,0 мин. На выходе из гальванокоагулятора рН обработанной воды. 5,0 и в чей обнаруживаются следы хрома (UI). Очищенная вода имеет рН 5,0 и в ней обнаруживаются следы хрома (ЧХ). На 1 г введенного кокса восстановлено 10, 0 .шестивалентноro хрома.

Очищенная (профильтрованная) вода имеет голубовато-зеленоватый оттенок, что при рН 5,0 свидетельствует о при сутствии в воде растворенных приме- 25 !

;сей, в том числе и двухвалентного же> леза для окисления которого до трех валентного состояния требуется поделачивание воды и присутствие в ней растворенного кислорода, который моет быть введен в воду ее аэрацией.

Рассмотренные в примерах данные сведены в таблицу.

Из сопоставления данных примеров

6.1-6.3 и примера 1 видно, что минимальный расход кислорода воздуха при очистке сточных вод одновременно от хрома (ЧХ) и других металлов составляет 0,37 от расхода воды. Данные примеров 6.1-6>4 и примера 1 показывают, что при очистке сточных вод одновременно от хрома (VI) с концентрацией до 200 мг/дмУ и других металлов и времени обработки воды 6 мин на

1 г вводимого кокса количество восстанавливаемого хрома (VI) до полного его отсутствия в обработанной воде не должно превышать 8,5-9,5 г. Данные примера 6,5 свидетельствуют о том, что при очистке сточных вод только от хрома (VI) с концентрацией . от 200 до 300 мг/дм и времени обработки от 6 до 12 мин на 1 г вводимого кокса количество восстанавливаемого хрома (VI) не должно превышать

10,0 r.

Таким образом, предлагаемый способ при соблюдении рекомендованных параметров обработки, а именно: при

86 количества вводимого кокса, что в

5-6 раз превышает возможность известн-. огоо способа (концентрация хрома (VI) не более 50 мг/дм5) . Затраты электроэнергии по предлагаемому способу в

7-20 и более раз меньше чем в иэвест.

Ф ном способе.

1. Способ очистки сточных вод, включающий пропускание воды через пористый слой частиц железа в присутствии кокса, о тличающий ся тем, что, с целью повышения производительности процесса очистки при одновременном сокращении расхода электроэнергии, в очищаемую воду предварительно вводят измельченный до пылевидного состояния кокс в количестве 220 r на 1 м воды и пропускают воду через стационарный пористый слой частиц железа.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени очистки, одновременно с коксом в очнщаемую воду подают кислород в количестве О, 3-0, 6% от объема очищаемой воды и процесс очистки ведут при из- быточном давлении 0,05-0,15 МПа. е

° Откованна расходованного кокса.к восХром (VZ) становленному хрону (VI) Качество очистки Be odaeрукав .Не обнаpysen 2,0 3,0

2,7 3,3

9,5

1:8,4

11>0 1г3,4

3,5 5,5 9,8

Расход кокса ненее 2,0 г/м» не обеспечивает очистки

Расход кокса более 20 г/н не нри» водит к существенному улучщенгв> качества .очистки

0 12

3,2 3,7 . 9,5

1!7,5

35 60 97, Не обнаруевн

2,6 3 5

2,0 2,8.

11,8

1!9,8

7 S

Не обнарущен

1г8>7

2,0 . 2>6

7, 4

1i 9>5

1г11>3

Следы

0,5

Следы

2,5 5,6

2>8 5>0

7,5

5>0 1гlO 0

Очищенная вода го>нет гонубоватовеленова пай оттенок

9 1611Е расходе кокса 2,0-20,0 r íà 1 м обрабатываемой воды, расхода кислорода воздуха 0,3-0,6% от расхода обрабатываемой воды и избыточном давлении в гальванокоагуляторе 0,05-0,15 NIIa позволяет проводить очистку производственных сточных вод от тяжелых металлов на 97-100%, в том числе от хрома (VI) на 100%.при широком диапа10 зоне исходных концентраций (например: никеля до 3025,0 мг/дм3, меди до

123, 0 мг/дм 5, хрома (VI) до

200 мг/дм ). При этом время обработки, сточных вод не превышает 6,0 мин, что приблизительно в 20 раз превос;ходит производительность известного способа при очистке сточных вод, со, держащих хром (VI) в концентрации

35,3 мг/дмЗ. Расход электроэнергии на поддержание избыточного давления в предлагаемом способе не зависит от концентрации загрязнений в обрабатываемой воде, а зависит от избыточ— ного давления (0,05-0,15 МПа) и сос- 25 тавляет 2,0-6,0 Вт ч на 1 м воды.

Способ позволяет очищать сточные воды, содержащие хром (VI) в концентрациях до 200 мг/дмз в рекомендуемых параметрах процесса и до 300 мг/дм 3р

71ри увеличении времени обработки и очищенной воде, ) рН воды .

Г

Исход» Обре» вчиной ботан щенной ной изобретения

1611886

Составитель Т. Варабаш

Редактор Н.Яцола Техред Л.Олийнык

Корректор С.Шевкун

Заказ 3810 Типаж 803 Подписное

НННИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Иосква, Ж-35, Раушская ыаб., д. 4/5

Производственно †издательск комбинат "Натент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101