Способ очистки кислых сточных вод от сульфат-ионов

 

Использование: очистка сульфатсодержащих сточных вод, в том числе рудничных вод, сточных вод обогатительных фабрик, химических производств, поверхностного стока с промплощадок. Сущность изобретения: сточную воду обрабатывают известковым молоком и высокоосновным оксихлоридом алюминия, который предварительно подкисляют ортофосфорной кислотой до рН 1,4-1,8. 2 табл.

Изобретение относится к способам очистки сульфатсодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки рудничных вод, сточных вод обогатительных фабрик, химических производств, производств минеральных удобрений, поверхностного стока с промплощадок.

Известен способ очистки сточных вод от сульфат-ионов, состоящий в обработке воды известкованием совместно с оксихлоридом алюминия (ОХА), являющимся отходом производства (Ehristoc J.K. Removol of Sulphate from Industrial Wastewater. J.Water 48, 2084, 1976).

За счет использования низкоосновного ОХА [Al(OH)Cl₂] происходит вторичное загрязнение воды хлоридами в концентрациях выше предельно допустимой концентрации (ПДК), равной 300 мг/дм³, а также неполная очистка от сульфат-иона.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от сульфат-ионов путем обработки воды известковым молоком совместно с высокоосновным оксихлоридом алюминия Al₂(OH)₅Cl при рН 11,5-12,5 (Сальникова Е.О. Передерий О.Г. Выбор осадителя при очистке сточных вод от сульфата кальция. Цветные металлы, 1983, N 12, c. 22-24). Он позволяет достичь достаточную концентрацию SO²₄^-, удовлетворяющую самым жестким требованиям и не превысить при этом ПДК для хлоридов. Это происходит за счет того, что с высокоосновным оксихлоридом (Al₂(OH)₅Cl) в воду вносится в 4 раза меньше ионов Сl^-, чем с низкоосновным (Al(OH)Cl₂) при одинаковой дозе алюминия, который и является осадителем ионов SO²₄^- по реакции: Однако, как и отмечено в приведенном литературном источнике, растворы высокоосновного ОХА быстро теряют свою активность за счет полимеризации. При использовании таких "постаревших" растворов приходится или увеличивать время перемешивания сточных вод с реагентами до 16 ч или увеличивать дозу ОХВ в 2 раза, что приводит к превышению ПДК хлоридов в очищенной воде.

Изобретение направлено на сокращение продолжительности процесса при сохранении высокой степени очистки и соблюдении предельно допустимой концентрации вносимых компонентов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод с кислой средой от сульфат-ионов путем их обработки высокоосновными оксихлоридом алюминия и известковым молоком согласно изобретению оксихлорид алюминия предварительно подкисляют ортофосфорной кислотой до рН 1,4-1,8.

За счет подкисления ОХА полимерные связи разрываются, ОХА восстанавливает свою активность и продолжительность реакции сокращается до 30 мин вместо нескольких часов.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.

Cточные воды с содержанием 1970 мг/дм³ SO²₄^- и 56 мг/дм³ Cl^-обрабатывают 0,7 г раствора ОХА, активизированного ортофосфорной кислотой до рН 1,8, а затем доводят известковым молоком до рН 11,5 по показаниям рН-метра (примерно 120 мл). Смесь перемешивают в течение 30 мин. Содержание SO²₄^- в очищенной воде составляет 300,9 мг/дм³ (ПДК=500 мг/дм³), Cl^- 298,6 мг/дм³ (ПДК=300 мг/дм³).

Пример 2. Сточные воды с содержанием 1532 мг/дм³ SO²₄^- и 48,5 мг/дм³ Cl^- обрабатывают 0,6 г раствора ОХА, активированного ортофосфорной кислотой до рН 1,8, а затем доводят рН известковым молоком до 11,5 по показаниям рН-метра (например 100 мл). Смесь перемешивают в течение 30 мин. Содержание SO²₄^- в очищенной воде составляет 298 мг/дм³ (ПДК 500 мг/дм³), Cl 300 мг/дм³ (ПДК= 300 мг/дм³).

Подкисление можно проводить азотной и соляной кислотой, однако NO^-₃ и Cl^- анионы этих кислот вызывают недопустимое вторичное загрязнение воды (табл.1, опыт 6). При использовании ортофосфорной кислоты в режиме очистки воды образуются труднорастворимые гидроксилапатиты (ПР=1,6·10^-58), а также их твердые растворы с сульфоалюминатом кальция. В результате этого остаточное содержание ионов PO³₄^- не превышает ПДК (1,5 мг/дм³). Оптимальная величина рН подкисления раствора ОХА составляет 1,4-1,8. При более низких значениях резко возрастает расход СаО на нейтрализацию, а при рН=1,9 раствор становится нестабильным и может образовываться низкоактивный осадок.

Зависимость очистки раствора от основных параметров указаны в табл.1. По той же методике проводят очистку по способу-прототипу, результаты приведены в табл.2. Наиболее целесообразно использовать подкисленный раствор ОХА, т.к. при этом уменьшается дозируемый объем и доза СаО, необходимая для его нейтрализации.

Из представленных в таблицах данных следует, что обработка сточных вод ОХА, подкисленным ортофосфорной кислотой до рН 1,4-1,8 позволяет сократить продолжительность процесса с 16 ч до 30 мин без увеличения дозы алюминия при сохранении высокой степени очистки от сульфатов и отсутствии превышения ПДК по содержанию Сl^- и PO^3-₄₌.

Следовательно, способ позволяет получить экологический эффект за счет быстрой, глубокой и комплексной очистки сточных вод, вследствие чего снижаются капитальные затраты на строительство очистных сооружений за счет уменьшения объема реакторов, зданий и сооружений.

Формула изобретения

Способ очистки кислых сточных вод от сульфат-ионов путем их обработки высокоосновным оксихлоридом алюминия и известковым молоком, отличающийся тем, что оксихлорид алюминия предварительно подкисляют ортофосфорной кислотой до рН 1,4 1,8.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2