Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам очистки производственных сточных вод и может быть использовано для обработки сточных вод преимущественно гальванического производства, а также в гидрометаллургии цветных металлов. Целью изобретения является сокращение объема осадка, упрощение способа и сокращение времени отстаивания. Для осуществления способа фильтрование воды проводят через восстановитель, в качестве которого используют стружки железа и титана в соотношении 1:(3-5), фильтруют со скоростью 1,8-2,5 л/ч при PH 1-2, нейтрализуют, отстаивают и отделяют осадок. Способ позволяет в результате уплотнения структуры осадка увеличить скорость отстаивания, повысить производительность способа и обеспечить возможность повторного использования очищенной воды. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 4 С 02 F 1/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"емм I .!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4337255/28-26 (22) 02.12.87 (46) 07.12.89. Бюл. М 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (72) Р,В,Вергунов, Н ° Е.Коробчанская и Е.А.Короткова (53) 663,632,54(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 882951, кл, С 02 F !/70, 1982. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ

ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к способам очистки производственных сточных вод и может быть использовано для обработки сточных вод преимущественно гальванического производства, а

Изобретение относится к способам очистки производственных сточных вод и предназначено для обработки сточных вод, преимущественно, гальванического производства в металлообрабатывающей, приборостроительной, радиоэлектронной отраслях, а также в гидрометаллургии цветных металлов, Целью способа является сокращение объема осадка, упрощение способа и сокращение времени отстаивания.

Способ очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов включает фильтрование воды через восстановитель, в качестве которого используют металлическую смесь, одним из ее компонентов берут железо, а в качестве другого компонента — титан или его сплав, причем используют стружку железа и стружку титана в соотноше„„80„„1213 также в гидрометаллургии цветных металлов, Целью изобретения является сокращение объема осадка, упрощение способа и сокращение времени отстаивания. Для осуществления способа фильтрование воды проводят через восстановитель, в качестве которого используют стружки железа и титана в соотношении 1:(3-5), фильтруют со скоростью 1,8-2,5 л/ч при рН 1-2, нейтрализуют, отстаивают и отделяют осадок. Способ позволяет в результате уплотнения осадка увеличить скорость отстаивания, повысить производительность способа и обеспечить воэможность повторного использования с

Щ очищенной воды. I з.п,ф-лы, 2 табл. нии от 1:3 до 1:5, фильтрование воды ведут со скоростью 1,8-2,5 л/ч при рН среды в пределах 1-2, Структура осадка гидроксидов тяжелых металлов, образующихся при обработке сточных вод на стружке титана или его сплавов, более плотная, чем при обработке на железной или алюминиевой стружке, объем осадка меньше, а скорость уплотнения больше. Кроме того, после обработки сточной воды на стружке из титана или его сплавов (например, ВТ-I, ВТ-22) ее санитарно-гигиенические свойства лучше по сравнению с водой, обработанной на стружке из алюминия, Объясняется это тем, что гидроксид титана выпадает в осадок при рН 2. При стоянии он подвергается старению, приобретает кристаллическую структуру и,1527183 становится практически нерастворимым ни при каких условиях, в том числе и при подщелачивании при нейтрализации обработанной сточной воды. Поэтому остаточные содержания титана в обработанной воде ничтожно малы, и в отличие от известного способа доочистка ее при сбросе в канализационную систему не нужна, 1О

Восстановитель, т.е ° смесь иэ стружки железа и стружки титана или его сплавов, например ВТ-I, при весовом соотношении компонентов от 1:3 до 1:5 в пересчете на чистый титан загружают в проточный реактор и через него фильтруют подлежащую очистке природную или сточную воду, причем соотношение объема воды и восстановителя должно составлять 1:1. Скорость фильтруемой воды поддерживают в пределах 1,8-2,5 л/ч, при этом рН выдерживают в пределах 1-2 путем добавления серной или соляной кислоты.

Пример I. В проточный реак- 25 тор из оргстекла объемом 400 см заэ . гружают смесь стружки железа и стружки сплава титана (ВТ-1) в соотношении 1:4. Сточную воду, содержащую

6+

60 мг/л Cr, фильтруют через восстановитель (соотношение объема воды и восстановителя 1:1) со скоростью 3,5 л/ч, причем величину рН среды поддерживают равной 1,7, Затем анализируют остаточное содержание

Cr в обработанной воде. Содержание

6+ 35

Cr после обработки 8,0 мг/л. После

6+ обработки воду в объеме 300 см нейтрализуют до рН = 7,0. Объем осадка через 5 мин после нейтрализации

265 см, через I ч отстаивания 95 см .

Пример 2. Способ осуществляют в условиях примера 1, но фильтрование производят со скоростью

3,0 л/ч. Содержание Cr после очист- 45 ки 2,5 мг/л. Объемы осадка после нейтрализации и отстаивания в течение

5 мйн и далее до 60 мнн то же, что и в примере 1.

Пример 3. Способ осуществ- 50 ляют в условиях примера 1, но фильтрование производят со скоростью

6+

2,5 л/ч, Содержание Сг после очистки (0,1 мг/л, Пример 4. Способ осуществляют в условиях примера 3, но содержание Cr в обрабатываемой сточной воС+ де 80 мг/л. Содержание Cr + после очистки 10 мг/л. Объемы осадка после нейтрализации и отстаивания те же.

Пример 5. Способ осуществляют в условиях примера 4, но фильтрование производят со скоростью

2,0 л/ч ° Содержание Cr после очи6+ стки 1,5 мг/л. Объемы после нейтрализации и отстаивания те же.

Пример 6. Способ осуществляют в условиях примера 4, но фильтрование производят со скоростью

6+

1,8 л/ч. Содержание Cr после очистки (0,1 мг/л. Объемы осадка после нейтрализации и отстаивания те же.

Пример 7. Способ осуществляют в условиях примера 4, но соотношение железной и титановой стружки в смеси восстановителя I:3. Содержание Cr после очистки (О,! мг/л, 6+

Объем осадка через 5 мин после нейтЪ ралиэации обработанной воды 295 см через 60 мин отстаивания 150 см э

Пример 8. Способ осуществляют в условиях примера 4, но соотношение железной и титановой стружки в смеси восстановителя I:5. Содержание Сг после очистки 14,5 мг/л, 61

Объем осадка через 5 мин после нейтрализации обработанной воды 260 см через 60 мин отстаивания 85 см э

Пример 9. Способ осуществляют в условиях примера 3, но рН обрабатываемой воды поддерживают равной 2,8, Содержание Cr после очи6 стки 3,0 мг/л. Объемы осадка после нейтрализации обработанной воды через 5 мин 265 см, через 60 мин от 5 стаивания 95 см

Пример 10. Способ осуществляют в условиях примера 3, но рН обрабатываемой воды поддерживают равной 2,0, Содержание Cr6 после очистки 0,1 мг/л. Объемы осадка после нейтрализации обработанной воды через 5 мин 265 см, через 60 мин

Ъ отстаивания 95 см

Пример 11. Способ осуществляют в условиях примера 3, но рН обрабатываемой воды поддерживают равной I 0. Содержание Cr6+ после очистки <0,1 мг/л. Объемы осадка при отстаивании после нейтрализации воды через 5 мин 265 см, через 60 мин

95 см

П -р и м е р 12. Способ осуществляют в условиях примера 3, но рН обрабатываемой воды поддерживают рав5 ной Oi5. Содержание Cre+ после очистки О,I мг/л. Объемы осадка при отстаивании после нейтрализации обрабатываемой воды через 5 мин 265 с через 60 мин 95 см

Результаты испытаний приведены в табл.l °

Наиболее эффективно процесс очис ки проходит при следующих услониях: при соотношении стружки железа и титана в смеси восстановителя 1:4, скорости фильтрации 1 8-2 5 л/ч при

1 Р

J рН среды в пределах 1-2. Подогрев не требуется. При соотношении железной и титановой стружки Ъ1:4 (например

I:

:3) ускоряется реакция восстановлеб+ ния Cr, но увеличивается объем образовавшегося после нейтрализации сточной воды осадка. При соотношении железной и титановой стружки (1:4 (например, I:5) замедляется реакция восстановления Cr, что делает спо6+ соб менее производительным. Подкисление обрабатынаемой сточной воды до рН = 1-2 резко увеличивает окислительно-восстановительный потенциал системы эа счет активации поверхности стружки. Дальнейшее подкисление (до pH (I) уже не дает значительного повышения окислительно-восстановительного потенциала системы и одновременно с этим требует значительных затрат кислоты, в связи с чем нецелесообразно, В табл.2 представлены данные по обработке сточных вод содержащих бб

У

Сг, медь, цинк и никель с применением стальной, алюминиевой стружки, стружки из сплава титана ВТ-1, смеси железной стружки и стружки иэ сплава титана ВТ-1 в соотношении 1:4, смеси железной и алюминиевой стружки в соотношении 1:3 в стационарном режиме при подкислении обрабатывае-. мой воды до рН > 1,7, а также смеси порошка железа и алюминиевой стружки в соотношении 1:3 с подогревом о до 80 С, на при рН = 7,0 согласно известному способу.

Из данных табл.2 видно, что наибольшая степень восстановления при данных условиях на металлической стружке у ионов Cr и у цинка (100X) хуже у ионов никеля (65-82,5X) и еще хуже у меди (25X). Наибольшая производительность процесса восстановления ионов тяжелых металлов в

6 4

l частности Cr с применением в качеl527l83 стве восстановителя стальной стружки, наименьшая — с применением в качестЭ не восстановителя стружки из сплава м, титана. Объем образовавшегося после нейтрализации обработанной на стружке сточной воды осадка больше всего с применением стальной стружки и меньше всего с применением стружки из сплава титана. Добавление к стружке из титанового сплава стальной стружки в соотношении по объему стружки 4:I сокращает время восста6+ нонления Cr с 2 ч до 10 мин; Объяс15 няется это тем, что при смешении титановой и стальной стружки образуются железо-титановые гальванические пары, снижающие пассивацию поверх-. ности, свойственную титановым спла20 нам, и реакция восстановления ионов тяжелых металлов интенсифицируется.

Объем осадка, образовавшегося в результате обработки ноды на смеси титановой и стальной стружки с последующей нейтрализацией до рН = 7, меньше чем с применением как стальной, так и смеси алюминиевой и стальной стружки.

Рентгеноструктурный анализ образо30 вавшихся осадков показывает, что включения титана уплотняют структуру осадка, в результате чего увеличивается скорость его отстаивания. Восстанов6t ление Cr происходит с применением смеси железного порошка и алюминиевой стружки в соотношении I:3 с подогревом обрабатываемой сточной воды до о

80 С при рН 7 по известному способу при этом время обработки больше по

4р сравнению с применением в качестве восстановителя железной и титаноной стружки в соотношении 1:4 и без подогрева, но с подкислением до рН 1,7.

Кроме того, постоянный подогрев об45 рабатываемой сточной воды (поскольку процесс идет в непрерывном режиме) требует значительных энергозатрат.

Поэтому процесс восстановления ионов тяжелых металлов с подкислением обра5р батываеИой сточной воды до рН = 2

У является более производительным. Способ целесообразен для очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, мг/л: Cr 6 80; цинк < 60; ни6+ кель и медь - 15. После нейтрализации обработанной сточной воды до рН=

6,5-9,0 каким-либо щелочным реагентом (например, щелочью, известью, кальцинированной содой) осадок отделяют от

1527183

Таблица!

С+

Содеркание Cr мг/л

Состав смеси восСкорость рв фильтро- среды ваиия ° л/и

СоотноОбаем осадка после неЛтрелиэации сточноЯ воды, см, после

Ъ отстаивания

Темпера тура среды, юС

Опыт становителя в соотнонении ванне обаема

I иое

Остаточ воды и восста» новитеСтрунка келеэ&

Струнка титаноное

5 мин 60 мнн вого сплава ля в реакторе

I:I

1:I

1l l

1:1

I:1

1:1

I:I

1 . I

I:1

I:I

I:1

1:1

2:!

3:1 ! .2

2

4

6

7 в

9 ! о

11

12

13

l4

4

4

4

3

4

4

4

3 5

3„О

2,5

2,5

2,О

I,В

2 5

2,5

2>$

2,$

2,5

2,5

2,5

2,5

2 5

1,7

1,7

147

I 7

1,7

1,7

1,7

1,7

2,Â

2,О

I,О

0,5

1,7

I 7

1,7

2$

60 во во во во во

6О

6О

26$

265

В5

9$

265

95 жидкости, применяя типовые тонкослойнь!е отстойники, а затем типовые иловые фильтрующие аппараты (например, ФПАКИ).

Способ экономически выгоден, так как основан на использовании металлической стружки, являющейся отходом производства, причем стружка иэ сплавов титана практически не расходуется I ð в процессе очистки. Сокращение объема образующегося при нейтрализации сточной воды осадка и повышение скорости его отстаивания (уплотнения) способствуют уменьшению габаритов используемых для его кондиционирования отстойников и фильтров и увеличивают их производительность, Кроме того, сточная вода, обработанная с использованием смеси стальной и титановой 2р стружки, является более "чистой" в санитарно-гигиеническом отношении, что расширяет воэможности ее повтор- ного испольэонания.

Формула и з о бр ете ния

1 ° Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий фильтрование через восстановительсмесь металлов, содержащую железо, с последующей нейтрализацией, отстаиванием и отделением осадка, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения объема осадка, упрощения способа и сокращения времени отстаивания, в качестве восстановителя используют смесь стружек железа и титана н массоном соотношении 1:3,5.

2, Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что фильтрование ведут со скоростью I 8-2,5 л/ ч при рН 1"2, в,о

2,5 с0,1 о,о

1,5 с0,! еО,I

14,5

3,О

О,l

c0, I с0,1

3В сО,I

1527183

O

I и е» к о

3е к

С 4! и о

1 «

Cl Z

В v

) к 1

) о

I az о к и

У к ь

an ФЧ

О Ф! Ф о

Оа ь л

»Ъ

) 1

) »Ъ о

Оа

Ф ° чЪ

О ОЪ 40

ФЧ Ч 44

ФФЪ

ФЧ

ФФ\

ФФЪ

Ф Ъ

Ф 4 б !

»

1 C

О к о о о о, о о

1 о

Ю о

О чъ о

Ф °

»Ъ

4 °

ЧФ ФЪ

ФЧ Ф ° 1

»Ъ

Ф 4

I ю

I Iб

) о

Ъ л о

an

Са4

ФФЪ л аО

a/l

Са4

4О

1 «

1 аа

gl

1 I б ! 4

»Ъ

»Ъ

ФФЪ

ФЪ

»Ф

ФФЪ о

У о о б

» т ь о

Ю о о о о о о о о

1О и

» о и

5 о

v a

5 5 о и б ч

14

О к л

И В

I 1 о v о

4п й

Ф о, 1 45

CO л о и л л

И В

В о и л

И В

I I о и и

I о

1 о

»Ъ

an л

С5 о

В

j к о е

Z e IC о л

1; з1 о

3 C5tCI ОС56 еФоеееоо

»Ъ о о о

МЪ

Ю о

° л

О

С!

° n

О о

Ф Ъ ь

Ф" Ъ о

Ф о

Ф

I

Ф о -1

Ou5 ал

5

Фк т 44 лоа

ФВ -5 к

Q I к

v и ко м

В л

8 5I

О В о о

3! .

o caВ I о u ° к е Фк т еоа к к

1 В

В В

uI-т е и

tL

1. л

В °

О т к а

Д l4 а

f» и л к

В ° к т д а

I В"

v к о v

45 °

В

К В к г« ао и

1. ° О

c5R и и к ао с

° °

j5..

В е «л

В е Ф и В е

) k .

4!V 41

v °

V Il о о с Фu Q

z! *

1: а

1

С4 1

1

1 с!

1 й!

КI

ao I

Ol — — -

)

1

I !

1

I о

44 о

8

1 у

5 и I б о с

1 N

К К *1 е е 1»

oz)

: P

DI 1о

z e

) и о о л D о Ф Ъ

Ъ

ФЧ о о

Ъ л ч ФФЪ О ° lO Оа