Установка для очистки сточных вод от тяжелых металлов ионообменными фильтрами



Владельцы патента RU 2340561:

Новиков Игорь Олегович (RU)
Новикова Ирина Ивановна (RU)

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано в черной и цветной металлургии, в химической и других отраслях промышленности. Установка для очистки сточных вод от тяжелых металлов ионообменными фильтрами включает анионообменный фильтр с сильноосновным анионитом в OH--форме, смеситель и осветлитель воды, а также катионообменный фильтр с сильнокислотным или слабокислотным катионитом в Н+-форме, расположенный после осветлителя воды. Осветлитель воды выполнен с перегородками в виде коаксиально расположенных усеченных конусов, разделяющих внутреннее пространство на тонкие слои. Смеситель, в который сточная вода поступает после сильноосновного анионообменного фильтра, представляет собой цилиндрическую трубу с расположенными в ней винтовыми элементами в форме скрученных под углом плоских лево- и правозагнутых пластин, чередующихся по всей длине трубы. Изобретение позволяет улучшить экологическую обстановку, предотвратить проскок металлов и увеличить продолжительность работы катионообменного фильтра между регенерациями. 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к ионообменной обработке воды, в частности к установке для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью ионообменных фильтров. Изобретение может быть использовано в черной и цветной металлургии, в химической и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки воды путем пропускания исходной воды через фильтр, заполненный анионитом в смешанной карбонатно-гидратной форме, отстаивания фильтрата, регенерации анионита раствором, содержащим карбонат и гидроксид-ионы, причем перед фильтрованием в исходную воду добавляют фосфорсодержащие комплексоны (а.с. № 1604746, кл. С02F 1/42 от 4.02.1994 г.).

Однако этот способ из-за фосфорсодержащих комплексонов экологически не безопасен.

Известна очистка воды с помощью ионообменной смеси, состоящей из нитрат-селективноного анионообменника, который содержит от 70 до 100 функциональных групп НСО3- или Cl, или SO4--- - форме и слабокислотного катионообменника в Н+-форме или сильнокислотного катионообменника в Н+или Na+-форме (ДЕ № 4116128, кл.С02F 1/42 от 19.11.1992 г.).

Однако таким образом нельзя очищать сточные воды, которые сильно загрязнены тяжелыми металлами.

Известен способ очистки воды от нерастворимых твердых частиц посредством сильноосновных макропористых анионообменных смол, а затем дополнительной обработки сильнокислотными катионообменными смолами (пат. ДЕ № 3531404, кл. C02F 1/42 от 25.08.1988 г.).

Однако этот способ используется только для очистки органических и коллоидно-дисперсных элементов, находящихся в воде.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для обработки воды содо-известковым методом, включающая анионообменный блок для удаления нежелательных анионов и повышения рН раствора, реактор-осветлитель, который работает как водоумягчающее устройство, состоящее в основном из смесителя на 1-й стадии или реакционной зоны и осветлителя, который имеет зону флокуляции и зону осаждения. Поступающая вода с рН 6-8, подлежащая обработке, проходит в анионообменный блок для обмена анионов, а остальная поступающая вода проходит непосредственно в смеситель с рН 9-11,3. Предпочтительно 2-й поток воды, не проходящий через анионообменник, подать в смеситель, в котором потоки объединяются и обрабатываются. При этом ионы, придающие жесткость воде, выпадают в осадок с образованием умягченной воды с пониженной концентрацией ионов (пат. WO № 98/57892, кл. C02F 1/42 от 18.06.1998 г.).

Однако эта установка не обеспечивает полного удаления тяжелых металлов и не может предотвратить их проскок при залповом сбросе.

Задачей изобретения является улучшение экологической обстановки, предотвращение проскока металлов и практически полное их удаление, увеличение продолжительности работы фильтра между регенерациями.

Поставленная задача решается установкой для очистки сточных вод от тяжелых металлов ионообменными фильтрами, включающей анионитовый фильтр с сильноосновным анионитом, смесителем и осветлителем воды, причем катионитовый фильтр с сильнокислотным или слабокислотным катионитом в H+-форме расположен после осветлителя воды, выполненного с перегородками в виде коаксиально расположенных усеченных конусов, разделяющих внутреннее пространство на тонкие слои, а смеситель, в который сточная вода поступает после сильноосновного анионообменного фильтра, представляет собой цилиндрическую трубу с расположенными в ней винтовыми элементами в форме скрученных под углом плоских лево- и правозагнутых пластин, чередующихся по всей длине трубы, а анионитовый фильтр выполнен с сильноосновным анионитом в ОН- -форме.

Ионообменный фильтр - аппарат цилиндрической формы, в верхней части которого расположен съемный фланец для загрузки и выгрузки ионообменных смол. Ионит (анионит или катионит) загружается в фильтр между двумя перфорированными (с отверстиями) тарелками. В ответном фланце находятся два штуцера для ввода и вывода сточных вод.

На чертеже представлена установка для очистки сточных вод от тяжелых металлов.

На этой установке

1 - анионообменный фильтр (анионит);

2 - ершовый смеситель;

3 - тонкослойный отстойник (осветлитель воды);

4 - катионообменный фильтр (катионит).

Проведение регенерационных процессов обоих фильтров стандартное и на схеме не показано.

Фильтрование через сильноосновную анионообменную смолу в ОН--форме приводит к превращению всех солей в соответствующие основания. Степень этого превращения зависит от многих параметров, в том числе от скорости фильтрования. Слабоосновные аниониты в ОН--форме не могут использоваться в предлагаемом способе, т.к. при рН>7 это неэффективно.

Для завершения реакции образования гидроокисей металлов фильтрат поступает в статический смеситель. Время пребывания в смесителе для стоков, содержащих тяжелые металлы, должно быть не менее 30 мин.

Несмотря на то что в смесителе отсутствуют какие-либо движущиеся части, подобная конструкция обеспечивает многократную перестройку поля скоростей потока.

Продолжительность отстаивания в типовом отстойнике для сточных вод, содержащих гидроокиси металлов, не менее 2-х часов. Уменьшение высоты слоя отстаивания позволяет снизить турбулентность потока, в результате чего снижается время отстаивания.

Осветленная вода поступает в ионообменный фильтр, заполненный катионитом в Н+-форме. При этом оставшиеся в растворе металлы сорбируются ионитом.

Пример конкретного выполнения
Состав сточных вод гальванического участка
Наименование катионовКонцентрация мг-экв/лНаименование анионовКонцентрация мг-экв/л
Никель1,0Сульфаты1,0
Медь0,5Хлориды0,6
Цинк0,4Цианиды0,3
Σ (K)1,9Σ (A)1,9

рН сточных вод - 7,76.

В предлагаемой установке анионитный фильтр-1, катионитный

фильтр-1

Высота фильтра 1400 мм,

Диаметр фильтра 315 мм,

Объем анионита 50 л,

Объем катионита - 50 л.

Рабочая емкость анионита составляет примерно 800 г-экв/м3.

Рабочая емкость катионита составляет примерно 570 г-экв/м3.

При пропускании сточных вод через сильноосновный анионит в ОН--форме образуются гидроокиси соответствующих металлов. Это можно схематично представить следующим уравнением:

2R4NOH+Zn2++2Cl-→R4NCl+Zn(OH)2.

Образовавшиеся гидроокиси металлов удаляются из очищаемых стоков путем осаждения.

НаименованиерН начала образования гидроокисирН максимального выделениярН растворения гидроокисиПроизведение растворимости
Гидроксид никеля (NiOH)26,09,25-10,0-2·10-15
Гидроксид меди Cu(OH)25,38,0-9,5Более 9,02,·10-13
Гидроксид цинка Zn(OH)25,28,0-10,512,0-13,01,8·10-13
Остаточная концентрация ионов после осветления воды в отстойнике
НаименованиеКонцентрация мг-экв/л
Никель0,05
Медь0,15
Цинк0,11

Осветленная вода при пропускании через катионитовый фильтр доочищается от ионов тяжелых металлов:

2RSO3Н+Zn2++ОН-→(RSO3)2Zn+Н2O.

Предлагаемая установка для очистки сточных вод от тяжелых металлов позволяет увеличить продолжительность работы между регенерациями катионитового фильтра примерно до 90 часов. Благодаря практически полной очистке сточных вод из-за предотвращения проскоков вредных веществ предлагаемая установка обеспечивает улучшение экологической обстановки на производстве.

Установка для очистки сточных вод от тяжелых металлов ионообменными фильтрами, включающая анионитовый фильтр с сильноосновным анионитом, смеситель и осветлитель воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит катионитовый фильтр с сильнокислотным или слабокислотным катионитами в H+-форме, расположенный после осветлителя воды, выполненного с перегородками в виде коаксиально расположенных усеченных конусов, разделяющих внутреннее пространство на тонкие слои, а смеситель, в который сточная вода поступает после сильноосновного анионообменного фильтра, представляет собой цилиндрическую трубу с расположенными в ней винтовыми элементами в форме скрученных под углом плоских лево- и правозагнутых пластин, чередующихся по всей длине трубы, причем анионитовый фильтр выполнен с сильноосновным анионитом в OH--форме.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды. .

Изобретение относится к электрохимическим очистителям воды. .

Изобретение относится к электрохимическим очистителям воды. .

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях.

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях.

Изобретение относится к термической деаэрации жидкости и может быть применено для удаления неконденсирующихся газов, главным образом кислорода и свободной углекислоты, из питательной воды паротурбоустановки.

Изобретение относится к области рекуперации водных растворов технических моющих средств (ТМС). .

Изобретение относится к области рекуперации водных растворов технических моющих средств (ТМС). .
Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно очистке грунта, почвы, бетона, строительных конструкций, песчаных пляжей, пирсов от загрязнений горючими ракетного топлива, нефтепродуктами, на предприятиях промышленности, базах хранения, станциях перекачки и заправки нефтепродуктов, при эксплуатации и утилизации техники, рекультивации мест проливов загрязнителей.

Изобретение относится к области обеззараживания воды и касается биоцидной бромсодержащей композиции в твердом состоянии, которая получена удалением воды из водного раствора или суспензии продукта, полученного в воде из (A) (i) хлорида брома, (ii) смеси хлорида брома и брома, (iii) брома и хлора при мольном отношении Br 2 к Cl2, равном, по меньшей мере, 1, или (iv) хлорида брома, брома и хлора в таких соотношениях, что общее мольное отношение Br2 к Cl 2 равно, по меньшей мере, 1; и (В) (i) соли щелочного металла сульфаминовой кислоты и/или сульфаминовой кислоты и (ii) гидроксида щелочного металла, где значение рН указанного водного раствора или суспензии равно, по меньшей мере, 7 и атомное отношение азота к активному брому из (А) и (В) составляет более 0,93 и где указанная композиция получена распылительной сушкой водного раствора или суспензии, причем указанная композиция находится в форме порошка или тонкоизмельченных частиц.

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды. .

Изобретение относится к электрохимическим очистителям воды. .

Изобретение относится к электрохимическим очистителям воды. .

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях.

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях.

Изобретение относится к термической деаэрации жидкости и может быть применено для удаления неконденсирующихся газов, главным образом кислорода и свободной углекислоты, из питательной воды паротурбоустановки.

Изобретение относится к области рекуперации водных растворов технических моющих средств (ТМС). .

Изобретение относится к области рекуперации водных растворов технических моющих средств (ТМС). .
Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно очистке грунта, почвы, бетона, строительных конструкций, песчаных пляжей, пирсов от загрязнений горючими ракетного топлива, нефтепродуктами, на предприятиях промышленности, базах хранения, станциях перекачки и заправки нефтепродуктов, при эксплуатации и утилизации техники, рекультивации мест проливов загрязнителей.

Изобретение относится к области обеззараживания воды и касается биоцидной бромсодержащей композиции в твердом состоянии, которая получена удалением воды из водного раствора или суспензии продукта, полученного в воде из (A) (i) хлорида брома, (ii) смеси хлорида брома и брома, (iii) брома и хлора при мольном отношении Br 2 к Cl2, равном, по меньшей мере, 1, или (iv) хлорида брома, брома и хлора в таких соотношениях, что общее мольное отношение Br2 к Cl 2 равно, по меньшей мере, 1; и (В) (i) соли щелочного металла сульфаминовой кислоты и/или сульфаминовой кислоты и (ii) гидроксида щелочного металла, где значение рН указанного водного раствора или суспензии равно, по меньшей мере, 7 и атомное отношение азота к активному брому из (А) и (В) составляет более 0,93 и где указанная композиция получена распылительной сушкой водного раствора или суспензии, причем указанная композиция находится в форме порошка или тонкоизмельченных частиц.

Изобретение относится к очистке производственных сточных вод, содержащих взвешенные вещества, нефтепродукты, ПАВ, ионы железа и хрома, и может быть использовано для очистки сточных вод промышленных предприятий, имеющих в своем составе гальванические производства

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано в черной и цветной металлургии, в химической и других отраслях промышленности

Наверх