Способ очистки сточных вод от шестивалентного хрома

 

Использование: очистка хромсодержащих стоков в химической, металлургической и машиностроительной отраслях промышленности. Сущность изобретения: проводят восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный в кислой среде с последующим осаждением его соединений щелочью в две стадии, причем первую стадию проводят водными растворами восстановителя, а вторую стадию путем добавления сухого реагента к фильтрату первой стадии, при этом первую стадию ограничивают степенью восстановления не более 98,4%. Способ позволяет при сниженном расходе реагентов обеспечить высокую степень очистки и упростить отделение шлама от очищенных стоков. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 4 пр.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от хрома и может быть использовано в химической, металлургической и машиностроительной отраслях промышленности.

Среди известных способов очистки сточных вод от хрома наиболее широкое применение нашли способы реагентной очистки, т.к. они обеспечивают высокую степень очистки, просты в эксплуатации, удобны для автоматизации. Основная задача при реагентной очистке хромсодержащих стоков является восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный хром. Так как соединения последнего значительно менее токсичны и наиболее полно удаляются в щелочной среде в виде труднорастворимого гидроксида хрома (III). Учитывая очень низкую растворимость Сr(OH)₃ в воде (ПРСr/ОН)₃ 1 х 10^-30, можно обеспечить остаточную концентрацию соединений хрома в очищенных реагентным методом хромсодержащих стоках ниже предельно допустимой концентрации Сr(III) для открытых водоемов.

Недостатком реагентных способов очистки хромсодержащих стоков является большой расход реагентов для очистки, значительно (в несколько раз) превышающий стехиометрический расход [1] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ обезвреживания хромсодержащих сточных вод, основанный на восстановлении шестивалентного хрома в трехвалентный водным раствором сульфита натрия в кислой среде с последующим осаждением гидроокиси хрома щелочью [2] Недостатком указанного способа является большой расход реагентов, так как требуется 5-8-кратный избыток для достижения высокой степени очистки, особенно при очистке концентрированных (порядка 300 г/л) стоков, а также имеют место трудности разделения шлама от очищенных стоков.

Задачей изобретения является снижение расхода реагентов для очистки и упрощение стадии отделения шлама от очищенных стоков.

Поставленная цель достигается за счет того, что восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный и отделение твердой фазы проводят в две стадии, причем первую стадию проводят водными растворами реагентов, а вторую стадию проводят путем добавления сухого реагента к фильтрату после отделения осадка первой стадии, при этом первую стадию ограничивают степенью восстановления не более 98,4% Предлагаемый способ очистки хромсодержащих стоков позволяет упростить стадию восстановления и отделения с осадком хрома, что обеспечивает при меньшем расходе реагентов достичь высокой степени очистки.

Указанный эффект достигается за счет того, что в отличие от известного способа выделение соединений хрома из сточных вод в две стадии позволяет при более экономичном расходе реагентов обеспечить лучшую технологию отделения осадка труднорастворимых соединений хрома.

Доказано, что на второй стадии (при небольшой концентрации примесей хрома) добавление реагента в виде сухой соли также обеспечивает протекание процесса при меньшем избытке реагента.

При изменении степени очистки сточных вод от соединений хрома на первой стадии за установленный предел приводит к потере достигаемого эффекта. Так, при степени очистки на I стадии ниже 98,4% снижения расхода реагента не наблюдается, а при степени очистки выше 98,4% требуется повышение избытка реагента, следовательно,увеличивается его расход.

Пример 1. Очистку проводят в две стадии. Состав исходного неочищенного стока следующий,г/л: СrO₃ 215,8, Сr₂O₃ 5,86 I стадия.

Для очистки к 25 см₃ неочищенного стока добавляют 25 мл дистиллированной воды и 75 см₃ 30%-ного водного раствора Na₂SO₃ и подогревают до 60^oС, затем приливают 5 см³ 10% -го раствора NaOH. Осадок отфильтровывают, промывают водой.

II стадия.

К 25 см₃ фильтрата первой стадии приливают 17 см ₃ 3%-ного раствора H₂SO₄ до рН 4-5, затем добавляют при перемешивании 7 г сухой соли Na₂SO₃ и приливают 15 см₃ 5%-ного раствора Са(OH)₂, образовавшийся осадок отфильтровывают. В фильтрате определяют содержание шестивалентного и трехвалентного хрома. Соединение хрома в фильтрате отсутствуют. Степень очистки по отношению к исходному стоку и расход реагентов приведены в таблице.

Пример 2 (прототип). Очистку проводят в одну стадию водными растворами реагентов. Для очистки исходный сток берут аналогично примеру 1 состава. К 25 см³ неочищенного стока добавляют 90 см 30%-ного водного раствора Na₂SO₃, приливают 5 см₃ 10%-го раствора NaOH, подогревают до 60^oС, образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают водой. В фильтрате определяют содержание шестивалентного и трехвалентного хрома. Суммарная концентрация хрома в фильтрате 1,86 г/л. Степень очистки и расход реагентов приведены в таблице.

Пример 3 (контрольный). Аналогично примеру 1, на второй стадии Na₂SO₃ добавляют в виде 30%-ного водного раствора.

Пример 4 (контрольный). Аналогично примеру 3, избыток реагентов увеличен. Приведенные данные (таблица) показывают, что в предлагаемом способе (пример 1) по сравнению с прототипом (пример 2) достигается снижение расхода Na₂SO₃ на 26,5% при увеличении степени очистки с 98,4 до 100% Образовавшийся осадок легко отделяется. В примере 2 осадок трудно отфильтровывается. В контрольном примере 3, в котором процесс очистки разделен на 2 стадии (аналогично примеру 1), но при этом Na₂SO₃ на второй стадии применяют не в виде соли, а в виде 30%-ного водного раствора, не достигается полной очистки стока. При значительном увеличении избытка реагентов (пример 4) полную очистку достигают, но даже при двухстадийной очистке в случае использования водного раствора Na₂SO₃ на второй стадии вместо соли расход реагентов увеличивается.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от шестивалентного хрома путем его восстановления в трехвалентный водным раствором восстановителя в кислой среде с последующим осаждением соединений хрома щелочью и отделением образующегося осадка от фильтрата, отличающийся тем, что процесс очистки проводят в две стадии, причем на первой стадии используют водный раствор восстановителя, а восстановлением шестивалентного хрома на второй стадии осуществляют путем добавления сухой соли восстановителя к фильтрату первой стадии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую стадию осуществляют до степени очистки 98,4%

РИСУНКИ

Рисунок 1