Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 1/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЦЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ф (21) 4890184/26 (2) 17.09.91 (46) 30,08,93, Бюл. 1Ф 32 (76) P.À. Стремовский (56) Заявка Японии 1Ф 55-40073, кл. С 02 F 1/28, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 882951, кл. С 02 F 1/70, 1984. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ

ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Сущность изобретения: способ включает последовательную фильтрацию сточных

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 м каждый и двухсекционный отстойник 3 общим объемом 3 м . 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 объ„,!Ж„„1838249 АЗ вод через слой порошка железа при рН 45, слой измельченной силикатной глыбы, слой алюминиевой стружки при рН 9 — 10 и последующую коагуляцию либо известковой водой в количестве 0,5 — 1,5 r 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, емом 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

ВКС-1/16). Реакторы 1, 2 постоянно барботируют 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.

Пример 1. Сточную воду, содержащую ионы хрома (Vi), хрома (! 3!), 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 хроматов ингибирует окисление железного по1838249

55 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 барботажем. 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 поддерживают 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 воры), 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 flop, пока не связаны все ионы кальция коагулирующей смеси, В табл.1 приведены результаты анализов очистки гальванических стоков с различ5

10 !5

40 ными исходными концентрациями ионов тяжелых металлов в соответствии с режимами примера 1 за двухнедельный цикл, По окончании двухнедельного цикла производят очистку отстойника 3 и загрузку коагулирующей смесью. Замену реагентов в реакторах 1, 2 не производят.

Пример 2. Очистку воды проводят в условиях примера 1, при этом в реакторе 2 поддерживают значение рН 7 — 8, а осаждеwe в отстойнике 3 проводят при рН 5 последовательной загрузкой (с интервалом 5 — 6 мин) хлорной извести (0,5 r на 1 л обрабатываемой воды), хлорида кальция (12;5 г на 1 л обрабатываемой воды), сульфата аммония (0,5 г на 1 л обрабатываемой воды), глинозема (4 r на 1 л обрабатываемой воды).

Результаты анализов очистки стоков в соответствии с режимами примера 2 приведены в табл.1. После недельного очистительного цикла содержание ингредиентов значительно превышает ПДК, Пример 3, Очистку воды проводят в условиях примера 1, при этом в реакторе 2 поддерживают значение рН 11 — l2, а осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 8 последовательной загрузкой (с интервалами 5 — 6 мин) реагентов, г/л обрабатываемой воды:

Хлорная известь 3

Хлорид кальция 7

Сульфат аммония 3

Глинозем 11

При данных режимах осаждение происходит 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.

Пример 4. Аналогично примеру 1 проводят очистку воды, при этом осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 9 — 14 известковой водой в количестве 1 r СаО на 1 л обрабатываемой воды.

Растворимость гидроксида кальция, носителем которого является гашеная известь, мала и равна при 20 С 1,56 г/л. Ионы кальция, взаимодействующие с отрицательно заряженными окисленными формами металлов (купратами, никелятами, алюминатами) образуют трудыорастворимь(е соединения кальция. По мере связывания ионов кальция в раствор переходят его новые ионы, что способствует использованию одной порции гашеной извести, по меньшей мере, в двухнедельном очистительном цикле, Замену реагентов в реакторах 1, 2 не производят.

1838249

В табл,2 сведены результаты анализов очистки стоков в соответствии с режимами примера 4 за двухнедельный цикл, Пример 5. Аналогично примеру 1 проводят очистку воды, при этом осаждение в отстойнике 3 проводят при рН 6,5 известковой водой иэ 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.

Пример 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 7. 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 иэ-эа 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—

30 степени очистки, показывает, что даже самая высокая степень очистки, достигнутая при реализации известного способа, позволят, исходя иэ значений ПДК, направлять очищенную воду только для повторного использования, а степень очистки вообще выходит за пределы ПДК, что совершенно недопустимо при промышленной реализации способа. При этом, полученные значения 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 следующие преимущества: эа счет использования приема циклического изменения рН цикла длительное (не мене 6 мес) использование одном загрузки в реакторах 1, 2 и двухнедельное использование одной загрузки 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-прототипа (не более 4 10 л/с).

Формула изобретения

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

1838249

Т ° блиц ° 1 нг/л

Г- l

Сапер«виме ингредиентов(Пр Наименование вадм хром (vI) храм (111) велело микель обдав (11) 1 када (tI) (И) 4,74 0,474

0,67 0,325а

10,5 0,3

1,63 0,137

0,0075 ото.е

Нслоднал

Он«цвикал

1,4

0 ббьа

1,33

0,6)

6;ЬЗ

0 66

2,5

6, 065

6,03 (падме

НС«ОСВСав

Очнсцемнал

Но«адиев

О«имен«ам

0,76 0,12 ото.а ото.ь

5,0

О,7

0,63 отс, е

Походна л

Очиа1еннал

Не«адиев

Он«веммел

Нсходнал

Очнценмел

Нскоднал

Очнксемнал

0,15 отса

0,44

0,30

0,99 отс.ь

0.53

0933

1 ° 43 0.93ьь

0,79

0,66

0,84

tgK ua

6.38

0,26

0,51

0,28

1,10

I,OD

0 36

0,7

0,6

0,14 с.а

0,98

0,02

0,11

О, 015

„в

0,04 а ото.

2,70

0,85

4,38

1,47а

0,63

0,44

1,18

0,64

O,065

Нсходнал

Очмцмснел

0,15

0,05

0,07

Нсходмал

О мессина л

Неладна л ингредиентов лреанваат

Очицеммал повторное использование еолм

Нсхадмал

Очиценмал

0,89 ото.а

0,58 ото е

O,4 l

0,29

0,23 ото,а

Неладна л

Очнаемнал

0,76

0,56

1,43

0,66

0,67

are.e

6,2! ото.ь

5,3

6,75

На«адиев

Очнцаимал

Исход«ел

Очмьсеннал

2.3

0,050

0,008 атс. а

7,74

1,82е

0,37

0,140аа

Нскаднал

Оникс«мал а - вхаднт ° ПДХ прм сбросе еодм ° гор«орле«тор ° соответствии с Ранением Исполкома Хабаровского

Совета народных депутатов Р 127 от IОА4.691 еь - входит в пбн ме повторное нспольаоеанме аоувс в соответствии с рекоманлацилим ho проектирование очистных сооруваимД ма предприлтнлх Пнмсвлаи СССР (ADP0.046 083, утв. 19.06.87) .

Таблица 2 кр аи (VI) При«ар Наименование воды

Садерианме инградиентов, нг/л хрстс телеэо ни«Ель цинк «адина (11) (11) медь (I>

I 2

3,25 а ото

4,4 отс.а

O,l

0,02

0,8

0,75ь

0,113

0 l ° в

О 55

О 27чк

0,06

0,005

2,25, отс.

5,6

% отс.

5,74 атс.с

0,25

Спели

1,5

D,65

1,О атс9

3,9

Спады ь

0,9

096

0,8

Слвтвс

4,35 отс.

6,0

1,2 а

6,6

l,58 "

D,67 ото.

0,67 отсс,ь

0,55

Слесвст

0,53

5,5 атс.ь

1,05

0,Ý5 атс.а

3,25 ото.

4,4 асс

0,1

0,02

0,8

O,75

Нскоднал очнцемиал

Нсколиал

Очнзсамнан

Нсхолиал

Очнссвинал

Исходная

Он«цапман

Нсходмал

Очицеинал цсходнал

Очицамнел

Исход«ел

Очиценнаи

Исходнел

Очнценилл

3 0 ото т

5 ° О

0 435

7.,276 ото.а

5;5", О, 166

Ь,4

0 15аа

1,2 отса

4,85

О,386ее

2,386 ото, а

5 ° 5

0.635

8,1

Садарааььсе

1,6 ото.ь

7.9

° а

0 08

5,3.

0,146

2ьВ т ото ..

4,9

6,410

4 5 6 7 8 9

1838249

Раодогмекю табе. 2

3 4 5 6 7 Ь 9

0,113 о.ба

0,06

0;005

0,9

o,в" о.в

Сладит

2,25 - отс б

4,35

Ото.а

0 55

°,27

1,05

0,35

0,30

0,15аа

0,67

Ото.

5,0

5,5

Ото.

0,6

1,5ваа.

6,0;

1,6аа

392 о.53 отс. с

O, 17 б ото.

0,14

0,10 о,37

0,66

0,18 о 90

1.1Э игралка»оа HHHCIHHTT

0.70 о,32

1,ов

0,4О

0,50

0,30

0,20

Слава

5,0 ото.

1,2 ото.б

2,25 ото.б

0,60 ото."

0,60

3.9 ото.

З,Ь а ото.

5,7 б отс. ндд лр» сброса аодм а гсрковиктгр а caaTCHTcT5lol C ра„., n a as r 127 CT 10.04.091

° liar „ T a»»3 акр ° caaT ct

° к Одкт ° очистим сооруди»0 ма лрадприлтмлк Нк»салам СССР (двро 046.003, Рта. 9..ат).

° ° 1 06»т °

Таблица 3

Нскффмам

С,кок»мал

Нскодиал окала»ма к

НскОД»ад о»»ма»мал

Нскодмал

o»»Ha»»Ca

Нскод мал очбаД»мал

НО»од»ад о»Макал

Нскодиак о маак

7 Нскодмал о»мак»мак

Нскодмал

0»»alt»Ha C

Нскод»ам

О»мак»мал

Ilcx aHH ca

0»иск»мал

Нскодиал

О»мак»мал

2,9

o,os"

4,7

O,17Об

5.Э

0,500

4,6 содарл»иа

5,6 б ото.

0,25

Саар

1 5

0,65"

39

Слав

0 S4 ото.

0,45

Сла1р о,76

Сладил

1,1

0,9б

0,25

0,04

1,50 О.Р7

0.76аа O,OOS" о.уо o,oS

0,60кб 0,005

1,33

НДН T

0,4 ртс.

1 о.о0 З 45

0,006б ото о

6,2

1 4

1&38249

Составитель P. Стремоаский

Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Редактор С. Кулакова

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

Заказ 2897 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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