CS203441B1

CS203441B1 - Method of preparing active ferric suspension from ferrous salts for treatment of water and device for making the method

Info

Publication number: CS203441B1
Application number: CS511578A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Moravec; Artur Brodsky
Original assignee: Jaroslav Moravec; Artur Brodsky
Priority date: 1978-08-03
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1981-03-31

Description

Vynález pojednává o způsobu přípravy železité suspenze vhodné pro čištění znečištěných vod a o příslušném zařízení, ve kterém se suspenze připravuje z železnatých solí.The present invention relates to a process for the preparation of a ferric suspension suitable for the purification of polluted water and to an apparatus in which the suspension is prepared from ferrous salts.

V současné době se soli dvojmocného železa Fe²⁺ používají k čištění vod buď přímým dávkováním¹ do znečištěné vody nebo se nejprve v roztoku oxidují pomocí chlóru Ch na soli železité s trojmocným iontem železa Fe³⁺, které se potom dávkují do¹ znečištěné vody. V obou případech dochází ve znečištěné vodě nejprve k hydrolýze iontů železa Fe²⁺ nebo Fe³⁺ a potom ke koagulaci nečistot vody vzniklými produkty hydrolýzy. Část nečistot se odstraňuje rovněž adsorpcí na povrchu vzniklých vloček hydroxidů Fe(0H)2 nebo Fe(0H]3. Přímé dávkování železnatých solí lze použít pouze pro alkalické znečištění vody a poskytuje nižší efekty čištění než použití se současnou oxidací železnatého iontu Fe²⁺ působením chlóru Ch. Oxidované železnaté soli na soli železité lze použít pro čištění jak v kyselé oblasti, tak v alkalické oblasti znečištěných vod á poskytují uspokojivé efekty. Jejich nevýhodou jsou však zvýšené náklady spojené s nutností současného dávkování chlóru, požadavek přesného dávkování do znečištěné vody a ve studených vodách či vodách s níz203441 kou solností i průnik nezreagovaných železitých iontů Fe⁵⁺ do vyčištěné vody.Currently, Fe ²⁺ ferric salts are used to purify water either by direct dosing ¹ into the polluted water or are first oxidized in solution with chlorine Ch to iron (III) Fe ³⁺ salts which are then dosed into ¹ contaminated water. In both cases, iron ions of Fe ²⁺ or Fe ^{3+ are} first hydrolyzed in the polluted water and then coagulation of the water impurities with the resulting hydrolysis products. Some impurities are also removed by adsorption on the surface of the formed Fe (0H) 2 or Fe (0H) 3 hydroxides. Direct dosing of ferrous salts can only be used for alkaline water contamination and provides lower purification effects than use with simultaneous oxidation of Fe ²⁺ Oxidized ferrous salts to ferric salts can be used for purification in both the acidic and alkaline areas of polluted water and provide satisfactory effects, but they have the disadvantage of increased costs associated with the need for simultaneous chlorine dosing, the need for accurate dosing into polluted water and cold waters or waters with low salinity and penetration of unreacted ferric ions Fe ⁵⁺ into purified water.

Jsou známy i způsoby katalytické oxidace železnatých iontů Fe²⁺ na železité ionty Fe³⁺ v roztoku s použitím vzdušného kyslíku O2, kde se snižují náklady oproti použití chlóru Ch. Tento způsob oxidace vzduchem však vyžaduje použití speciálního katalyzátoru, je časově náročnější než oxidace chlórem Ch a neodstraňuje ostatní nedostatky dávkování roztoků solí trojmocného železa Fe³⁺.Methods for catalytic oxidation of Fe ²⁺ ions to Fe ³⁺ ions in solution using atmospheric oxygen O 2 are also known, where costs are reduced compared to the use of chlorine Ch. However, this method of air oxidation requires the use of a special catalyst, is more time-consuming than chlorine oxidation Ch, and does not eliminate the other drawbacks of Fe ³⁺ ferric salt solution solutions.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob přípravy aktivní železité suspenze ž železnatých solí k čištění vody, který je vyznačený tím, že se vodný roztok železnaté soli nejprve zaikalizuje na pH — 7,5 až 11,0 přídavkem alkalizačního činidla, směs se uvede ve styk se vzduchem, načež se vzniklé hydratované železité oxidy ve vodní suspenzi aktivují působením minerální kyseliny, která se přidá v množství potřebném k ustavení pH = 1 až 5.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a process for the preparation of an active ferric suspension of ferrous salts for water purification, characterized in that the aqueous solution of the ferrous salt is first rendered pH-7.5 to 11.0 by the addition of an alkalizing agent, the mixture is brought into contact with air. then the hydrated ferric oxides formed in the aqueous suspension are activated by the action of a mineral acid which is added in an amount necessary to adjust the pH = 1 to 5.

K provádění způsobu přípravy aktivní železité suspenze se použije zařízení podle vynálezu, které je tvořeno reakční nádrží a aktivační nádrží, které jsou pro míchání vybaveny rozvodem vzduchu nebo mechanickým michadlem a jsou propojeny buď potrubím nebo otvorem v propustné přepážce. Re203441 akční nádrž je vybavena přívodem roztoku železnaté soli a přívodem roztoku alkalizačního‘ činidla. Aktivační nádrž je vybavena odtokem suspenze, Do míst mezi aktivační a reakční nádrž je zaústěno potrubí pro přívod aktivační kyseliny.To carry out the process for the preparation of the active ferric suspension, a device according to the invention is used which consists of a reaction tank and an activation tank, which are equipped for mixing with an air distribution or mechanical stirrer and connected either by a duct or an opening in a permeable septum. The Re203441 action tank is equipped with a ferrous salt solution inlet and an alkalizing agent solution inlet. The activation tank is equipped with a slurry drain. A pipeline for the activation acid supply is provided between the activation tank and the reaction tank.

Železitá suspenze, vytvořená způsobem podle vynálezu a železnatých solí, má výhody při dalším použití k čištění vod oproti použití samotných solí železnatých nebo i předem oxidovaných na železité. Aktivní železitá suspenze je účinná pro čištění vod jak v alkalické, tak i v kyselé a neutrální oblasti pH. Její zvýšenou dávkou do· čištěné vody se dociluje buď vyšší efekt v odstranění znečišťujících látek z vody nebo· zkrácení potřebné doby pro čištění. Její použití pro čištění vod je ekonomicky výhodnější a bezpečnější než použití solí trojmocného železa Fe³⁺.The ferric slurry formed by the process of the present invention and the ferrous salts has the advantages of being used for purification of water over the use of ferrous salts or even pre-oxidized to ferric salts. The active ferric suspension is effective for purifying water in both alkaline, acid and neutral pH ranges. By increasing the amount of water added to the treated water, either a greater effect is achieved in removing pollutants from the water or reducing the time required for cleaning. Its use for water purification is more economical and safer than using Fe ³⁺ ferric salts.

Aktivní železitá suspenze také nevykazuje potíže při čištění studených vod a vod s nízkou solností. Její použití zde dovolí potřebné odstranění organického· znečištění bez průniku iontů trojmocného železa Fe³⁺. Pří dočištění odpadních vod lze aplikací aktivní železité suspenze docílit odstranění koloidního· zákalu.Also, the active ferric slurry does not present difficulty in purifying cold and low salt water. Its use here allows the necessary removal of organic contamination without the penetration of Fe ³⁺ ferric ions. When the wastewater is treated, the colloidal haze can be removed by applying an active ferric suspension.

Na přiložených obrázcích jsou nakreslena příkladná zařízení k provádění způsobu podle vynálezu.In the accompanying figures, exemplary devices for carrying out the method according to the invention are illustrated.

Na obrázku č. 1 je zařízení tvořené reakční nádrží 1 a aktivační nádrží 2. Do· reakční nádrže 1 je zaústěno potrubí pro· přívod 9 roztoku železnaté soli a potrubí pro přívod 10 alkalizačního činidla. Rozvod 3 vzduchu je zaústěn do spodní části reakční nádrže 1. Potrubí 3 propojuje reakční nádrž 1 s aktivační nádrží 2. Přívod 12 aktivační kyseliny je zaveden do propojovacího potrubí 5. Míchadlo 4 je zabudováno do aktivační nádrže 2. Aktivační nádrž je vybavena odtokem! 11.In Figure 1, the apparatus consists of a reaction tank 1 and an activation tank 2. The reaction tank 1 is connected to a piping for the inlet 9 of the ferrous salt solution and a piping for the inlet 10 of the alkalizing agent. The air distribution 3 is connected to the lower part of the reaction tank 1. Piping 3 connects the reaction tank 1 to the activation tank 2. The activation acid supply 12 is introduced into the connecting line 5. The agitator 4 is built into the activation tank 2. The activation tank is equipped with a drain! 11.

' V zařízení uvedeném na obrázku č. 1, se provádí příprava aktivní železité suspenze následujícím postupem podle vynálezu. Vodný roztok železnaté soli vtéká do· nádrže 1 přívodem 9. Roztok nebo suspenze alkalizačního činidla vtéká do nádrží 1 přívodem 10. Zde se tyto dvě tekutiny homogenizují mícháním vzduchem, který je přiváděn rozvodem 3, přičemž, současně dochází k oxidaci železnatých sloučenin na železité. Vzniklá suspenze kontinuálně odtéká potrubím 5, kde je do ní přívodem 12 přidávána aktivační kyselina. Míchadlem 4 se docílí homogenizace kyseliny v suspenzi a vzniklá aktivní železitá suspenze odtéká přepadovým odtokem 11.In the apparatus shown in Figure 1, the preparation of the active ferric suspension is carried out by the following process of the invention. The aqueous solution of the ferrous salt flows into the tank 1 via the inlet 9. The alkalizing agent solution or suspension flows into the tanks 1 through the inlet 10. Here, the two fluids are homogenized by mixing the air supplied through the manifold 3 while simultaneously oxidizing the ferrous compounds to ferric. The resulting slurry flows continuously through line 5, where the activating acid is added via line 12. Stirring of the acid in the slurry is achieved by the stirrer 4 and the resulting active ferric slurry flows through the overflow effluent 11.

Na obrázku č. 2 je příkladné provedení zařízení tvořené, blokem reakční nádrže 1 a aktivační nádrže 2, přičemž prostory obou nádrží jsou od sebe odděleny nornou přepážkou 7. Prostor aktivační nádrže 1 je ještě rozdělen na dva dílčí prostory přelivnou hranou 14. Jeden dílčí prostor je vybaven mechanickým míchadlem 13. Druhý dílčí prostor je vybaven rozvodem 3 vzduchu. Do reakční nádrže jsou zaústěny přívod 9 roztoku železnaté soli a přívod 10 alkalizačního činidla. Do místa pod nornou přepážkou 7 je zaústěn přívod 12 aktivační kyseliny. Aktivační nádrž 2 je vybavena mechanickým míchadlem 4 a odtokem 11.Figure 2 shows an exemplary embodiment of a device consisting of a block of reaction tank 1 and activation tank 2, wherein the spaces of the two tanks are separated by a baffle 7. The space of the activation tank 1 is further divided into two partial spaces by overflow edge 14. One partial space is equipped with a mechanical stirrer 13. The second compartment is equipped with air distribution 3. An inlet 9 of the ferrous salt solution and an inlet 10 of the alkalinizing agent open into the reaction tank. The activation acid supply 12 leads to a location below the normal partition 7. The activation tank 2 is equipped with a mechanical stirrer 4 and an outlet 11.

V zařízení uvedeném na obrázku č. 2 se provádí příprava aktivní železité suspenze podle vynálezu následujícím postupem? Vodný roztok železnaté suspenze vtéká do prvého oddělení reakční nádrže 1 přívodem 9. Roztok nebo suspenze alkalisačního činidla přitéká tam přívodem 10. Obě tekutiny jsou homogenisovány míchadlem 13, a odtékají ve formě suspenze do druhého prostoru reakční nádrže 1 přes přelivnou hranu 14. Zde přichází suspenze dó styku se vzduchem, který je dmychán rozvodem 3. Vzniklé hydratované železité oxidy kontinuálně odtékají otvorem 6 do aktivační nádrže 2, přičemž je na ně působeno kyselinou, která se do suspenze dávkuje a přivádí přívodem 12. Míchadlem 4 se dociluje homogenizace kyseliny v suspenzi a vzniklá aktivní železitá suspenze se odvádí odtokem 11.In the apparatus shown in Figure 2, the preparation of the active ferric suspension according to the invention is carried out by the following process? The aqueous ferrous suspension solution flows into the first compartment of the reaction tank 1 via inlet 9. The alkalizing agent solution or suspension flows in via inlet 10. Both fluids are homogenized by the stirrer 13, and flow as a slurry into the second compartment of the reaction tank 1 over the spillway 14. The resulting hydrated ferric oxides continuously flow through the orifice 6 into the activation tank 2 and are treated with the acid which is dosed into the slurry and fed through the inlet 12. The agitator 4 achieves homogenization of the acid in the slurry and the resulting active ferric suspension is discharged via outlet 11.

PřikladlHe did

Při diskontinuálním postupu se připraví nasycený roztok síranu železnatého FeSCh ve vodě rozpuštěním 2,65 kg FeSCh do· 10 kg vody při teplotě 20 °C. Zvlášť se připraví nasycený roztok hydroxidu vápenatého Ca (OH)2 rozpuštěním 1,65 kg hydroxidu vápenatého Ca (OH) 2 do 1000 kg vody při teplotě 20 °C. V nádrži s trubkovým rozvodem vzduchu se 100 kg nasyceného roztoku hydroxidu vápenatého smíchá se 2 kg nasyceného roztoku síranu železnatého, čímž se ustaví pH — 9,1 a z roztoku se začne vylučovat pevná táze hydroxidu železnatého Fe(OH)2 ve formě hnědozelené suspenze. K suspenzi sé přidá ještě postupně 5 kg nasyceného roztoku hydroxidu vápenatého ža současného dmychání vzduchu v množství 0,005 m³/s pod hladinu suspenze. Vzduchem se suspenze míchá 30 minut. Bez přerušení dmychání vzduchu se do suspenze přidá 0,25 kg kyseliny sírové H2SO4. V suspenzi se vytvoří pH = 1,6. Suspenze se míchá vzduchem ještě 4 minuty, načež se přidá do 5 m³říční vody a homogenizuje mícháním 30 minut. Vytvořené vločky kalu se z vody odstraní filtrací pískovým filtrem. Filtrát obsahuje pouze 8 % z původních barvotvorných látek říční vody a pouze 2 % z původního: mikrobiologického znečištění. Příklad 2In the batch process, a saturated solution of FeSO4 in water is prepared by dissolving 2.65 kg FeSCl2 to 10 kg water at 20 ° C. In particular, a saturated solution of Ca (OH) 2 is prepared by dissolving 1.65 kg of Ca (OH) 2 calcium into 1000 kg of water at 20 ° C. In a tubular air distribution tank, 100 kg of saturated calcium hydroxide solution is mixed with 2 kg of saturated ferrous sulfate solution to establish a pH of 9.1, and a solid iron (II) hydroxide Fe solid phase precipitate begins to precipitate as a brown-green suspension. 5 kg of saturated calcium hydroxide solution are added to the suspension in succession, while simultaneously blowing air at a rate of 0.005 m ³ / s below the suspension level. The suspension was air stirred for 30 minutes. 0.25 kg of H2SO4 are added to the suspension without interruption of air blowing. A pH of 1.6 is formed in the suspension. The suspension is stirred in the air for 4 minutes, then added to 5 m ^{3 of} river water and homogenized by stirring for 30 minutes. The formed sludge flakes are removed from the water by filtration with a sand filter. The filtrate contains only 8% of the original coloring agents of river water and only 2% of the original: microbiological contamination. Example 2

Při kontinuálním postupu se využívá zařú zení znázorněné na obrázku č. 1, které je vhodné pro menší úpravy vody nebo· zařízení znázorněné na obrázku č. 2, které je vhodné pro· větší úpravny vody.In the continuous process, the apparatus shown in Figure 1 is suitable for smaller water treatment plants or the apparatus shown in Figure 2 is suitable for larger water treatment plants.

Aktivní železitá suspenze se připravuje v zařízení uvedených na obrázku č. 1 a na obrázku č. 2 pro čištění vody v množství 120 m³/s.The active ferric suspension is prepared in the facilities shown in Figure 1 and Figure 2 for the purification of water at 120 m ³ / s.

Do reakční nádrže 1 se uvádí přívodem 9 roztok síranu železnatého FeSCU v množství 0,061 m³/s o koncentraci 100 kg/m³FeSOí.7H2O.Into the reaction tank 1, a solution of 0.061 m ³ / s of ferrous sulfate and a concentration of 100 kg / m ^{3 of} FeSOí.

Přívodem 10 roztoku alkalizačního činidla je dávkována vápenná voda v množství 1 m³/ /s o koncentraci 22 mol/m³ Ca(OH)2. Objem reakční nádrže je míchán vzduchem, který je dmychán do rozvodu 3.By supply 10 of the alkalizing agent solution, lime water is metered in an amount of 1 m ³ / s with a concentration of 22 mol / m ^{3 of} Ca (OH) 2. The volume of the reaction tank is mixed with air, which is blown into manifold 3.

Přívodem 12 aktivační kyseliny se dávkuje kyselina sírová v množství 0,044 m³/s o koncentraci 5 % H2SO4. V aktivační nádrži 2 je protékající suspenze míchaná mechanickým míchadlem 4 a je odváděna odtokem 11 do upravované vody.Sulfuric acid was metered in at a rate of 0.044 m ³ / s at a concentration of 5% H 2 SO 4 by feeding 12 of the activating acid. In the activation tank 2, the slurry flowing through is stirred with a mechanical stirrer 4 and is discharged via a drain 11 into the treated water.

Efekty v čištění vody jsou stejné jako u příkladu 1.The effects in water purification are the same as in Example 1.

Claims

SUBJECT

A process for the preparation of an active ferric suspension from ferrous salts for purifying water, characterized in that the aqueous solution of the ferrous salt, for example ferrous sulfate, is basified to a pH of 7.5 to 11.0 by the addition of an alkalizing agent such as calcium or sodium hydroxide, The hydrated ferric oxides formed in the aqueous suspension are activated by treatment with a mineral acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid which is added in an amount necessary to adjust the pH to 1 to 5.

Device for carrying out the method according to the invention, characterized in that it consists of a reaction tank (1j) and an activation tank (2), which are equipped with an air distribution (3) or a mechanical stirrer (4) and connected either by a pipe (5) or an opening (6) formed in the permeable septum (7), the reaction tank (1) is equipped with a ferrous salt solution inlet (9) and an alkalizing agent solution inlet (10), the activation tank (2) is equipped with a suspension outlet (11) to and a supply line (12) of activating acid is connected to the conduit (5) or the opening (6) or to their close proximity in the activation tank (2).