Способ очистки хром-или циансодержащих сточных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< н789411 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 021078 (21) 2668271/29-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.1280. Бюллетень ¹47

Дата опубликования описанию 2 3.12.80

{51)М. Кл.

С 02 F 1/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 628,349

1(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Вишневецкий,, Г.Е, Золотова, П, П. Кондратйев-. и Ю. П. Беличенко

Г;Ленин градское с пециали зированное управление Промсвязьэнергоналадка (71) Заявитель

t (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ХРОМ- ИЛИ ЦИАНСОДЕРЖЗЩИХ

СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к способам очистки промышленных сточных вод, конкретно к обе эвоживанию хромсодержаших и циансодержаших сточных вод и может быть использовано при обработке сточных вод производств гальванических покрытий.

Окислительно-восстановительные реакции обезвоживания хромсодержаших и циансодержаших сточных вод ведут периодически или непрерывно в реакторах периодического или непрерывного действия соответственно.

При периодическом обезвоживании

s реак тор периодического де йств ия, после заполнения его об -ема необезвреженными стоками, вводят порции реагентов до окончания окислительновосстановительной реакции при интенсивном перемешивании стоков с поступаюшими реагентами, затем реактор опорожняют, после чего заполняют очередной порцией необезвреженных стоков и т.д. (1).

Укаэанный способ характеризуется значительными потерями времени на заполнение и опорожнение реакционного объема и, как следствие, низкой производительностью. Для сохранения средней скорости протекания стоков дополнительно используют всевозможные сборники — накопители и усреднители расхода в сочетании с двумя реакторами, работаюшими поочередно.

При непрерывном обезвреживании в реактор непрерывного действия стоки поступают в соответствии с режимами стокообраэования, при этом поступление необезвреженных стоков во

10 времени совмешено с отводом.обезвреженных (количество отводимых стоков равно количеству поступакших).

В соответствии с указанным режимом работы реактора непрерывно вводят реагенты и осушествляют перемешивание обезвреженной и необеэвреженной фаз, а также вводимых реагентов. Реагенты вводят, исходя из условия снижения концентрации обезвреживаемого

20 ингредиента до сачитарной нормы, что в условиях, переменных по расходу и концентрациям стоков, представляет значительную трудность в части опре» деления скорости ввсда реагента, Для

25 устранения указанного недостатка ис« пользуют усреднители расхода и концентрации.

Однако использование эффективно работающих среднесменных усредните30 лей повышает стоимость способа и тре739411 бует выделения дополнительных производственных площадей,а необходимость обеспечения постоянной скорости ввода реагента снижает надежность способа, так как регулирующие устройства, обеспечивающие необходимую скорость поступления реагента, но времени самопроизвольно меняют свое сечение из-эа засорений, зарастания, коррозии и т,д.

Известен также способ очистки эа

Ьряэненных жидкостей, содержащих ионы © хромовой кислоты или циан-ионы.

По этому способу загрязненная жид кость поступает в реактор непрерывно или порциями. Одновременно вводят н реактор реагенты, которые, 15 перемешиваясь с загрязненной жидкостью с помощью перемешинающего устройства, работающего при поступлении стоков„ обезвреживают ее. Скорость ввода реагента восстановителя, ф (окислителя) регулируют путем замера окислительно-восстановительного потенциала жидкости (стоков) в реакторе. При поступлении необезвреженных стоков в реактор, обезвреженные стоки из него отводят.

Концентрация обеэвреживаемых ингредиентов (Cr, CN ) в реакторе не может превышать санитарную норму (0,1 мг/л) и приборы, измеряющие окислительно-восстановительный потенциал контролируемой среды, должны регистриронать изменения концентрации Cr или CN (в пределах 00,1 мг/л) в условиях многокомпонентных растворов, каковыми являются

35 промышленные сточные воды при наличии и реакторе избыточного (не прореагиронавшегося, но обеспечивающего полноту прохождения окислительноносстанонительной реакции) реагента 40 н количестве 5-100 мг/л н зависимости от концентрации поступающего на обезнрежинание ингредиента и состава используемого реагента.. Требуемая высокая чувствительность потенциометрических приборов, .работающих в неблагоприятных условиях многокомпонентных агрессивных жидкостей, обуславливает низкую надежность приведенного способа. Обезвреживание стоков без приборов экспресс-анализа указанный способ не допускает, так как требуется корректировка скорости ввода реагента-восстановителя (окислителя) в сботнетствиц с изменением характеристик поступающего стока (2).

Кроме того известен способ очистки хромсодержащих и циансодержащих сточных нод, при котором загрязненные сточные воды непрерывно поступают в реакционный объем реактора, pac- @) считанный на 30-40-минутное пребывание в нем стоков. Часть полезной емкости реактора (10-15%) является камерой смешения, куда автоматически непрерывно подают реагенты, при негде V>

t) 2 реакционный объем реактора) длительность ламинарного режима; длительность турбулентного режимау прерывном перемешивании стоков, т.е. при постоянном турбулентном режиме.

Полноту обезвреживания стоков обес-. печивают значительным избытком ре-. агента и непрерывно контролируют приборами концентрацию обеэврежинаемых ионов. Качество процесса обезвреживания периодически контролируют химическим анализом (3) .

Однако этот способ не гарантирует от проскоков необезвреженных ингредиентов в зону усреднения из-за малого времени пребывачия стоков (3-5 мин) н камере смешения, что не обеспечивает .высокую надежность указанного способа. Кроме того, автоматическое введение химических реагентов требует (высокой чувствительчости приборов и корректировки скорости ввода реагентов в соответствии с изменением концентрации ингредиентов поступающего стока, что в условиях многокомпонентных жидкостей снижает надежность укаэанного способа и требует использования дополнительного оборудонания для усреднения приходящих стоков, что усложняет способ, повышает его стоимость и требует выделения доголнительных производственных площадей. В этом случае полнота обезвреживания стоков может быть достигнута лишь при значительной передоэировке вводимого реагента, что недопустимо по санитарным нормам, так как создает дополнительное загрязнение химическим реагентом обезвреженной жидкости.

Цель изобретения — упрощение технологического процесса и повышение надежности очистки. укаэачная цель достигается тем, что согласно способу обезвреживания хромсодержащих или циансодержащих сточных вод,. включающему введение химического реагента в сточные воды, непрерывно поступающие в реакционный объем реактора, и обеспечение полноты очистки, в реакторе создают попеременно турбулентный и ламинарный режим, и длительность последнего определяют по полному вытеснению сточной водой реакционного объема ранее очищенной воды, при этом введение химического реагента осуществляют во время турбулентного режима, а полноту обезвреживания обеспечивают остаточной концентрацией реагента в ранее очищенной воде при ламинарном режиме, которую определяют по формуле

789411 стоками за счет вытеснения очищенных ранее стоков в объем V> Перемешивание стоков отсутствует.

Турбулентный режим. Происходит окислительно-восстановительный про5 цесс при интенсивном перемешивании жидкости и вводе реагентов, Продол-. жительность турбулентного режима меньше времени, по истечении которого при максимальной скорости поступления очищаемого ингредиента неочищенный ингредиент появляется после реактора.

В основу способа положено условие опт z (<) !

5 где V — объем очищенной во г

C„« — максимальная концентрация очищаемого ингредиента;

Ч вЂ” объем очищенной води;

K — коэффициент избытка реаге нта.

Создание в реакторе попеременно турбулентного и ламинарного режимов при непрерывном поступлении сточных вод упрощает способ очистки, так как исключается необходимость непрерывного перемешивачия стоков и непрерывного ввода химического реагента, а также обеспечения постоянной скорости ввода реагента, что устраняет необходимость использования дополнительного оборудования — усреднителей, сборников-накопителей и т,д. в условиях, переменных по расходу и концентрациям стоков.

Периодическая очистка непрерывно поступающих сточных вод позволяет вводить химический реагент с любой ;ф возможной скоростью до окончания окислительно-восстановительного процесса, независимо от исходных характеристик поступающего стока, что повышает надежность очистки и позволяет упростить технологическую схему эа счет ликвидации сборников-усреднителей.

Обеспечение полноты очистки сточенных вод по остаточной концентрации вводимого реагента в ранее очищенной воде при ламинарном режиме повышает надежность и качество очистки, так как наличие остаточной концентрации реагента исключает проскоки хром- и цианионов в очищенную жид- 3 кость и обеспечивает минимальчую концентрацию реагента в очищенной воде на выходе иэ реактора, Остаточная концентрация вводимого реагента (тот избыток реагента, кото- 49 рый используют в процессе дважды) обеспечивает полноту очистки стока в турбулентном режиме и очищает часть вновь поступающего стока в ламинарном режиме, что исключает перерасход вводимого реагента и является экономически целесообразным. Дискретность процесса очистки позволяет определить при необходимости дозу реагента посредством лабораторного химического анализа и не требует точных приборов экспресс-анализа, так как окислительно-восстановительный процесс ведут при значительных исходных концентрациях очищаемого ингредиента, что для автоматизации процесса обезвреживания предельно упрощает управление им и позволяет производить надежный контроль качества очистки сточных вод.

В исходном состоянии реактор эа- у полняют сточными водами с избытком реагента С » „, перемешивание отсутствует.

Ламинарный режим. Заполняют реакционный объем Ч вновь поступающими ды, равный 0,2-0,5 объема реактора;

Q — максимальная скорость поступления сточных вод, л/мин;

C „ — максимальная концентрация очищаемого ингредиента, мг/л;

С вЂ” остаточиая концентрация реагента в очищенном стоке, мг/л;

С .— минимальная концентрация ос в остаточного реагента, обеспечивающая полноту очистки загрязнения <0 1 ????>

=5-100 мг/л; — продолжительность турбулентного режима, мин;

К вЂ” коэффициент избытка реагента,определяет отношение количества очищаемого ингредиента к соответствующему количеству активного вещества реагента;

К=0,05-0,5.

Иэ условия (1) следует, что максимальное количество очищаемого ингредиента (Cr, СМ ), внесенное эа ,время в объем Ч, должно быть очищено реагентом с концентрацией

С т, находящимся в очищенном стоке объемом Ч . Таким образом, С . в очищенном стоке определяют, исходя ,из экстремальных характеристик поступающего на очистку стока при времени tg продолжительности окислительно-восстановительного процесса (турбулентного режима).

Q<p y »+й <<<

Сост КМ (t»+t ) K V

В свою очередь продолжительность ламинарного и турбулентного режима зависит от максимальной скорости поступления сточных вод

789411 откуда продолжительность ламинарного режима составляет Ч ф, — — -Ь

О, Продолжижельйость турбулентного режима t зависит от принятого способа контроля и управления вводом реагентов (химическими экспрессанализами или контрольно-измерительными приборами, вручную из метриков или автоматически дозирующими системами)..

Технология способа заключается в следующем, В исходном состоянии реактор проточного типа с полупогруженной перегородкой заполнен очищенными стоками, Концентрация реагента в реакционном объеме V составляет С

В объеме V после обезвреживанйя стоков в соответствии с условием (1) концентрация реагента составляет

Сост ajar

Через. время t объем V заполняют неочищенным стоком с концентрацией

С„с, Обезвреженный сток с концентрацией Со „вытесняют в объем

V>, В течение™мвремени t< вводят реа ген ты при ин тенсивном пе ремещивании стоков перемешивающим устройством. За счет поступления стоков в количестве Qt часть очищаемых стоков в том же количестве при непрерывно уменьшающейся концентрации очищаемого ингредиента поступает в объем Ч, снижая концентрацию реагента в нем до С, m„.п, По истечении времени t в реакционном объеме V стоки очйщены, концентрация реагента соответствует Св т щ ..В объеме V очищаемый ингредиент отсутствует, концентрация остаточного реагента С с „„,„, очистка закончена, Реактор находится в исходном состоянии в начале ламинарного режима.

Способ ос ущес твляют следующим образом, Предварительно определяют экстре,мальные характеристики очищаемых хромсодержаших и циансодержащих сточных вод.

Из гальванического цеха поступают хромсодержащие сточные воды с максимальным расходом О=8м/3 ч и максимальной концентрацией Сг+ C„ „=

-110 мг/л, Для стабилизации значения рН используют серную кислоту, +3

Восстановление Сг до Cr осуществляют бисульфитом натрия, Контроль отсутствия Cr+ и доэирование бисульфата натрия осуществля ют автоматически с помощью сигнализатора наличия шестивалентного хрома СХ-1 рН среды устанавливают автоматически рН-метром рН-261 .

При очистке цианидов основные принципы и технологическая схема полностью сохраняются, изменения касаются применяемых реагентов, технологических режимов, а также приборов экспресс-анализа.

Для стабилизации значения рН используют каустическую соду. Окисление цианидов осуществляют гипохлоритом натрия, Контроль отсутствия цианидов и дозирование гипохлорита натрия производят автоматически сигналиэатором наличия цианидов СЦ-1 рН среды стабилизируют рН-метром рн 261

СfvKH иэ цеха гальванических покрытий самотеком поступают в реакционный объем Ч=6 м . По истечении .л времени t< -продолжительности лами15 нарного режима (для Cr 6- 28 мин, для CN — 28,5 мин), отсчитываемого программным реле времечи через электромагнитный клапан в пристенные барботеры, создающие один циркуляционЯ ный поток, подают сжатый воздух.Начинается турбулентный режим, продолжающийся время tg (для Cr - 2 мин, для CN — 1,5 мин) . При этом автоматически, по сигналу датчика рН вводом необходимой порции кислоты (щелочи), стабилизируют в технологических пределах значение рН стока (для

Cr+ pH 0=2,0, для CN рН=11,0) и подают реагент восс тая овитель (окислитель) до окончания окислительновосстановительной реакции, Окончание окислительно-восстановительной реакции регистрируется потенциометрическим, датчиком Cr-метра (CN-метра) и соответствует точке эквивалентчости, Необходимый избыток реагента вводят за счет запаздывания срабатывания электро@ицированного вентиля дозатора реагента.

После окончания окислительно-вос40 становительной реакции прекращают перемешивание стоков. Заканчивается. турбулентный режим, начинается ламинарный .

За время t< турбулеитного режима в реакционный, объем Ч поступает Qt> стоков из гальванического цеха °

270 л - для Cr+6,200 л -.для CN

Соответствующее количество очищаемых стоков за это же время поступа 0, ет из реакционного объема Ч4 в объем

V2 и обезвреживается эа счет остаточного реагечта с концентрацией С снизив значение концентрации реагента в объеме V для ИаНВО - 50 мг/л, NaOC1-5 мг/л.

Очищенная вода на выходе из реактора содержит концентрацию ионов Cr

+( или CN С О, 1 мг/л, n p H M e p 1. Режим работы установки при очистке хромсодержащих сточ® ных вод определяют следующим образом. Продолжительность турбулентного режима окислительно-восстановительного процесса и стабилизации значения рН -— 2 мин при Сис

6 110 мг/л (из опыта наладкй очистных

789411

10 1 Сисл о (t. + Ф. ) ч К

ЬО где сооружений). Очистку ведут в реакторе объемом V=10 м с полупогруженной перегородкой, делящей объем реактора на реакционный объем =б м и объем V ранее очищенного стока., составляющий 4 м .

Учитывая невозможность абсолютного разделения очищенной и неочищенной фаз, фактически реакционный объем -V«T.å. объем поступившего в ламинарном режиме стока уменьшают в полтора раза по отношению к геометрическому объему части реактора до полупрогруженной перегородки - до

4 м, при этом ос тавшиес я 2 м явЪ ляются зоной раздела фаз.

Минимальная концентрация реагента C«»„.„äëÿ NaHSO> при РН среды, равносм™2, составляет 50 мг/л. Избыток реагента при восстановлении 1 мг .Cr+4 принят 7 мг.

Определяем необходимое значение

С0ьтв очищенном стоке; оно равно

51 Mr/ë.

Таким образом, наличие в очищенном стоке избытка реагента 51 мг/л обеспечивает полноту очистки стоков, концентрация остаточного реагента колеблется от 50 до 101 мг/л, причем на дальнейшую обработку поступают стоки с С«,„,< =50 мг/л, При этом продолжительность ламинарного режима составляет 28 мин.

П р и м е ь 2. При очистке циансодержащих сточных вод режим1 определяют аналогично примеру 1. Продолжительность трубулентного режима t> стабилизации значения РН в технологических пределах (11,0) и окисление цианидов составляет 1,5 мин, Очистку ведут в реакторе объемом

V=10 м с полупогруженной перегород-. кой, делящей объем реактора на реакционный объем Ч =бм и объем ранее очищенного стока, составляющий 4м, С учета-. невозможности абсолютного разделения очищенной и неочищенной фаз, принимают реакционный объем Ч, =4M5.

При этом оставшиеся 2 м являютЪ .ся зоной раздела фаэ, Минимальная концентрация активцрго хлора ОС1, обеспечивающего концентрацию Ся < 0,1 мг/л при рН=11, составляет 5 мг/л.

Избыток реагента при окислении

1 мг CN имеет 3 мг ОС1

Определяют необходимое значение

С ©тв очищенном стоке — lб,5 мг/л.

Таким образом, наличие в очищен ном стоке избытка реагента 16,5 мг/л обеспечивает полноту очистки стоков, концентрация остаточчого реагента колеблется от 21,5 до 5 мг/л, причем на дальнейшую обработку поступают стоки с концентрацией реагента, близкой к 5 мг/л.

Продолжительность ламинарного режима составляет 28,5 мнн.

Испытания предлагаемого способа очистки хромсодержаших или циансодержащих сточных вод показывают, что очищенная вода на выходе нз реактора содержит 0,1 мг/л ионов хро5 ма или циана в зависимости от посту-. пающего ингредиента, что соответствует требованиям санитарных норм

СССР, а также содержит минимальную концентрацию химического реагента в пределах 5-100 мг/л.

Предлагаемый способ позволяет предельно упростить технологический процесс очистки сточных вод, так как не требует приборов высокой чувствительности, усреднителей расхода и

15 концентрации, постоянной скорости ввода реагента, и позволяет периодически вводить химический реагент при непрерывном поступлении сточных вод с любой возможной скоростью до

20 окончания окислительно-восстановительного процесса, независимо от исходных характеристик поступакн1его стока.

Надежность способа обусловлена определением тухнологнческих режимов работы, исходя из экстремальных характеристик поступающих стоков, и обеспечивается остаточной концентрацией вводимого. реагента в ламинар.ном режиме, исключающей проскоки хрома или циан-ионов в обезвреженную жидкость.

Испытания показывают высокую надежность очистки предлагаемого способа и простоту его в эксплуатации, что позволяет использовать данный способ на очистных сооружений.

Формула изобретения

Способ очистки хром- или циансодержащих сточных вод, включающий

4() введение химического реагента в сточные воды, непрерывно поступающие в реакционный объем реактора, и обеспечение полноты очист:<и, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью

45 упрощения технологического процесса и повышения надежности, в реакторе создают попеременно турбулентный и ламинарный режимы и длительность последнего определяют по полному вытеснению сточной водой рэакционного объема ранее очищенной воды, при этом введение химического Реагента осуществляют во время турбулентного режима, а полноту очистки обеспечивают остаточной концентрацией реагелта в ранее очищенной воде при лами" нарном режиме, которую определяот по формуле реа кцн он ный объ ем р еа к тора; — длит ель нос т ь лами н арногo режима;

789411

Составитель Г.Лебедева

Редактор B.Æèëåíêî Техред M.Петко Корректор И, Иуска

Заказ 8962/20, Тираж 1020 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óèãîðîä, ул,Проектная, 4 — длительность . турбулентного режима;

С - „- максимальная концентраци я очищаемого ингредиента; — объем очименной воды;

K — коэффициент избытка реагента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.СНИП 11-32-74, 2, Акцептованная заявка Японии

Р 49-8541, кл. С 02 С 5/02 (91С 91) °

3. Яковлев С.В. Канализация. И., Стройиздат, 1975, с.531 (прототип) .