CS230868B1 - Method of alkalic waste water neuralization by carbon dioxide and device to prform the method - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ republika (18) POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 230868 (11) (BII (51) Int. Cl.’ C 02 F 1/86 (22) Přihlášené 06 05 82(21) (PV 3280-82) OftAO PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (40) Zverejnené 25 11 83 (45) Vydané 15 11 86 POGORIELOV KONSTANTIN ing., PRIEVIDZA, ZAMIŠKA STEFAN ing.,(75) BYSTRICANY, JAROŠEK KAROL ing., NOVÁKY, BUJALKA VLADIMÍR ing.,

Autor výnálezu PRIEVIDZA, LEDNICKÝ VILIAM ing., BOJNICE (54) Spůsob neutralizácie alkalických odpadných vůd kysličníkem uhličitýma zariadenie na jeho prevádzanie 1

Vynález rieši neutralizáciu alkalickýchodpadných vod s obsahom hydroxidu vápe-natého pomocou odpadného kysličníka uhli-čitého s vysokoteplotnej pyrolýzy benzínualebo z kárových plynov za súčasného vyde-1’ovania uhličitanu vápenatého.

Pri sledovaní čistoty odpadových vůd vý-znamný problém predstavujú alkalické od-padové vody, prevažne z chemického, drevo-spracujúceho, ale aj potravinářského a mé-ho priemyslu. Najjednoduhším spůsobom u-žívaným pri neutralizácii alkalických odpa-dových vod je pridávanie dostupných kyse-lin, váčšinou v zriedenom stave, najma ky-seliny chlorovodíkovej. Výhodou tohoto spů-sobu je dobrá regulovatetnost neutralizácie,príp. likvidácia zriedených kyselin, ktorýchkoncentrovanie je neúnosné. Hlavnou nevý-hodou je zvyšovanie soínosti odpadovýchvůd, v případe kyseliny chlorovodíkovejchloridov, ktoré sú sice váčšinou velmi dob-ré rozpustné, ale ťažko oddělitelné. Vzhía-dom na posun ťažiska riešenia odpadov odekonomických k ekologickým, podobné rie-šenia sa stávajú viac neúnosnými, najmas ohíadom na hydrologické podmienky vnasej vlasti, kde recipienty odpadových vodsa vymačujú všeobecne nízkou riediacou ka-pacitou. Z uvedeného dóvodu je vhodné vy-užívat odpadný kysličník uhličitý, ktorý vy- 2 tvář a pri reakcii s alkáliami uhličitanové ahydrouhličitanové ionty, ktoré je možno zaurčitých podmienok z vůd oddělovat, resp.ích rovnováha sa ustaluje v recipiente vurčitých hraniciach.

Zvyčajným zdrojom alkality odpadovýchvůd v priemysle vo velkom meradle okremhavárii bývajú zbytky vápenného mliekasuspenzie Ca (OH) 2, ktůrá sa pre svoju cenua dostupnost hojné využívá v priemysle prirůzných operáciach. Preto sme sa v ďalšomzaoberali alkalickými odpadovými vodami sobsahom Ca(OH)2 ako hlavnej příčiny al-kality.

Rovnováha —-CO32-, — HCOr, H2CO3 vo vo-dách je závislá najma od pH, obsahu vápe-natého katiónu, teploty, koncentrácií jed-notlivých rovnovážných zložiek, príp. niek-torých dalších vplyvov. Vypúšťané odpadovévody majú obsahovat' také množstvá uhliči-tanov, aby nedochádzalo v rieke k dalšímposunom rovnováhy v prospěch CaCOo, t. j.k vypadávaniu zrazeniny mimo systémy čis-tenia odpadových vod. Pri neutralizácii li-mitujúcou hranicou je pH, ktoré je v zmys-le platnej CSN určené pre všetky vypúšťanéodpadne vody v hranici 6,5—8,5 jednotiekpH, ako aj teplota odpadných vod, ktorá ne-smie spůsobiť znatelné zvýšenie teploty vo-dy v recipiente. 230868 230868 V súvislosti s vynálezom sa zistilo, že naj-vhodnejším systémom na neutralizáciu od-padných vod s obsahom Ca (OH) 2 s kyslič-níkom uhličitým je dvojstupňový neutrali-začný systém, kde v prvom stupni neutrali-zácia prebieha až do pH 9—10, pričom do-chádza k vyzrážaniu uhličitanu vápenatého,ktorý sa z vod oddělí a v druhom stupnineutralizácia prebieha až na požadované pH6,5-8,5, pričom vzniká rozpustný hydrouhli-čitan, ktorý postupuje ďalej do recipientu.Stanovenie hranice konečného pH 1. stupňaje dané možnosťami oddelenia vyzrážanýchvločiek CaCO3, ktoré sú ovplyvnené o. i. ne-čistotami a charakterom odpadných vůd, po-užitím flokulantov, priestormi na sedimen-táciu ap.

Specifickým problémom riešenia odpad-ných vod sú vody z chemického podniku,kde sú k dlspozícii alkalické vody zo zdro-jov: — vápenné vody z výroby acetylénu z kar-bidu, — vápenné vody z vyššie uvedeného zdrojapo využití na zmydefňovanie (hydrolýzu)pri výrobě chlórovaných uhlovodíkov apropylénoxidu, ktoré okrem Ca(OH}2 ob-sahujú dalšie prímesy. Na neutralizáciuje možné využití odpadný CO2 z vysoko-teplotnej pyrolýzy benzínu, ako aj kúro-vé plyny s obsahom CO2.

Uvedenú problematiku rieši sposob ne-utralizácie alkalických odp. vod s CO2 vzmysle vynálezu. Odpadně alkalické vody sobsahom hydroxidu vápenatého s pH 8,0 až14,0 s výhodou 11—12 sa vyčistia od suspen-dovaných častíc, napma Ca(OH)2 sedimen-táciou a ďalej sa neutralizujú v prvom stup-ni plynom s obsahom kysličníka uhličitéhomin. 90% a iných plynov neovplyvňujúcichpH vody ako je vzduch, kyslík a/alebo du-sík na pH 9—10, pričom vzniklý vyzrážanýkal CaCOá sa oddělí a sedimentáciou zahustína ďalšie použitie a vyčírené vody sa ne-utralizujú v druhom stupni na pH 6,5—8,5za vzniku rozpustného hydrouhličitanu a' vedú do recipienta.

Zariadenie na neutralizáciu pozostáva zneutralizačných reaktorov, odlučovača a se-dimentačných nádrží, pričom potrubie napřívod odpadných vod je napojené do sedi-mentačnej nádrže Ca(OH)2, ktorá je spoje-ná potrubím na odvod vody do prvého ne-utralizačného reaktora, na ktorý je napoje-né potrubie na přívod kysličníka uhličitéhoa potrubie na odvod vody do odlučovača,do ktorého sú napojené potrubia na odvodvody do druhého neutralizačného reaktoraa kalu do sedimentačnej nádrže CaCCb, kto-rá je opatřená potrubím na odvod CaCOs a potrubím na odvod vody do druhého ne-utralizačného reaktora, ktorý je ďalej opa-třený prívodom CO2 a vývodom neutralizač-nej vody. Na takomto zariadení je možnéoddělit zvlášť sedimentovaný Ca (OH )2 a vy-zrážaný CaCOs, a tým ich ďalej využit.

Zariadenie je schematicky znázorněné naobrázku 1. Odpadně vody obsahujúce sus-pendovaný Ca (OH) 2 sa privádzajú potrubím1 do sedimentačnej nádrže Ca (OH )2 2, zktorej odchádzajú po usadení suspenzie po-trubím 3 do prvého neutralizačného reak-tora 4, do ktorého sa přidává kysličník uhli-čitý potrubím 5 a ktorý je spojený potrubím6 na odvod vod s odlučovačom 7, kde saoddělí vyzrážaný kal, ktorý postupuje po-trubím 8 do sedimentačnej nádrže CaCOs 9,kde sa odoberá uhličitan vápenatý 10 a kto-rý je spojený potrubím na odvod vyčírenýchvod 12 s druhým neutralizačným reaktorom13, do ktorého taktiež potrubím 11 z odlu-čovača postupujú vyčírené vody a ktorý jeopatřený výstupom 13 na odvod neutrali-zovaných vod.

Nasledujúce příklady ilustrujú, ale ne-vymedzujú možnosti použitia. Příklad 1

Odpadně vody z výroby acetylénu z karbi-du vápnika o obsahu 10% Ca (OH )2 sa od-sadia v usadzovacej nádrži a číra vápennávoda o pH 12 a obsahu Ca+2 914 mg/1 saspracovávala na jednostupňovom neutrali-začnom zariadení.

Odpadnou vodou sa po usadení nerozpust-ného podielu v usadzovacej nádrži naplnilneutralizačný reaktor. Reaktor je 2-metrováplechová rúra s konickým dnom so spod-ným výpustom, z hornej strany otvorená,s možnosťou analytickej kontroly neutrali-zovanej vody. Po naplnění reaktora vodouo 12 pH a obsahu Ca2+ 914 mg/1 sa začalcez rozptyfovaciu ružicu privádzať do vodykysličník uhličitý o konc. 93,3 %, zbytokhlavně vzduch. Premiešavanie vody sa pod-pořilo cirkulačným čerpadlom.

Proces tejto diskontinuálnej neutralizácievody sa kontrolaval zapojeným pH-metroma odberom vzoriek tak, že sa přívod kyslič-níka uhličitého zastavil pri určitej hodnotěpH, stanovilo sa množstvo vyzrážaného uhli-čitanu a vo filtráte koncentrácia —OH-,—CO3-, —HCO3-, a Ca2+ -iónov. Suspenziaz reaktora sa vypustila do usadzovacej ná-drže, kde sa vyzrážaný uhličitan vápenatýsedimentoval. Reaktor sa znovu naplnil vá-pennou vodou a neutralizácia sa odstavilapri inom pH. 230868 5 6 Výsledky takýchto pokusov sú uvedené v nasl. tabuíke pH Vyzrážaný OH- Analýza neutr, vody Ca2+

CaCOs (mval/1) CO32- HCO3" (mg/1) (mg/1) (mval/1) (mval/1) 11,0 1855 1,58 10,6 1912 0 10,0 1930 0 9,0 1992 0 8.4 1889 0 8,0 1556 0 7.5 1070 0 Z uvedenej tabulky je zřejmé, že najlepšievýsledky sa dosiahli pri pH 9,0—10,0. Prinižšom pH vzrastá podiel rozpuštěného uhli-čiatnu a klesá množstvo zrazeniny. Příklad 2

Alkalická vápenná voda po usadení ne-rozpustilého podielu ako u příkladu 1 sakontinuálně privádzala cez prietokomer dohornej časti reaktora uvedeného v predoš-lom příklade a protiprúdne cez plynovýprietokomer sa zavádzal do vody koncentro-vaný kysličník uhličitý (100%). Pomocouzapojeného pH-metra sa nastavil poměr kys-ličníka a vody tak, aby v reaktore (I. stu- I. stupeň 13,46 0 140,4 12,06 0,7 114,2 11,06 2,21 — 6,44 3,10 71,4 1,40 10,55 78,5 0 16,78 150,1 0 24,7 299,8 peň) sa udržiavala 9 pH. Konštantná výškahladiny vody v reaktore bola udržiavaná re-gulovaným odberom čerpadla, ktoré odvá-dzalo suspenziu na plachetkový filter, kdesa vyzrážaný uhličitan separoval. Přefiltro-vaná voda o pH 9 sa viedla do druhéhostupňa neutralizácie, kde sa v rovnakomreaktore ako u prvého stupňa upravila hod-nota pH tým istým kysličníkom na 7,0 pH.V druhom stupni uhličitan vápenatý sa užnevyzrážal a zneutralizovaná voda vyhovo-vala požiadavkám čistoty odpadných vód.Nasledujúca tabulka uvádza priemerné hod-noty získané pri kontrole odvádzanej vodyz prvého aj z druhého stupňa neutralizácie. pH Vyzrážaný CaCO3 (mg/1) Výstupná voda Ca2+ (mg/1) CO32" (mval/1) HCO3- (mval/1) 9,0 1990 6,4 3,0 70,4 II. stupeň pH Vyzrážaný Vystupujúca voda CaCO3 CO32“ HCO3- Ca2+ (mg/1) (mval/1) (mval/1) (mg/1) 7,0 0 0 10,4 70,2 Příklad 3

Jednostupňovou neutralizáciop ako u pří-kladu 1 sa podobným sposobom, ale s 90% -ným kysličníkom uhličitým upravovali alka-lické odpadové vody z chemického podni-ku s nasledovným zložením:

Diskontinuálna neutralizácia bola ukonče-ná pri 11,0, 10,3, 8,8 a 8,0 pH. Množstva vy-zrázeného uhličitanu vysušeného pri 105 °Ca hodnoty rozpuštěných ionov OH-, HCO3“a Ca2+ vo filtráte boli pri patřičných pHnásledovně:

Ca2+: 624,7 5 mg/1 Cl~: 1923 mg/1 pH: 11,8 PH Vyzrážaný CaCOs OH“ (mg/1) (mval/1) 11,0 774 0,796 10,3 827 0 8,8 663 0 8,0 638 0

Vystupujúca voda CO32" HCO3- Ca2+ (mval/1) (mval/1) (mval/1) 0,595 0 289,2 0,298 0,298 278,4 0,198 0,696 282,0 0,099 1,689 303,4 230868 8 Přítomnost příměsí v odpadových vodáchznižuje množstvo vypuštěného Ca(OH)a atým znižuje nároky na množstvo kysličníkauhličitého.

Dosahované výsledky svedčia o podobnýchzáveroch ako v příklade 1. Příklad 4

Odpadná voda za spojených vápennýchodpadov sa po usadení nerozpustného po-dielu prevažne hydroxidu vápenatého kon-tinuálně privádzala cez prietokomer do vnú-tornej rúry síojaceho reaktora, do ktorejje zo spodu napojený přívod 90°/o-ného CO2s možnosťou automatickej regulácie privá-dzaného množstva tak, aby pH sa udržiavalopri 9—10. Vnútorná rúra z oboch koncovotvorená je závěsně uchytené o vonkajšiurúru s konickým dnom tak, aby hladiny vo-dy v oboch rúrach sa vyrovnávali a vytvoře-ná suspenzia sa po premiešaní vzduchommohla zo spodu reaktora odvádzat do usa-dzovacej veže. Vnútorná rúra v reaktore máslúžiť k lepšiemu premiešavaniu a tým aj k využitiu kysličníka. Suspenzia v priestoremedzi rúrami sa premiešava vzduchom po-mocou dmýchadla, aby došlo len koaguláciivyzrážaných častíc a k ich rýchlejšiemu u-sadeniu. Odvod suspenzie z prvého stupňado usadzovacích nádrží sa uskutočňoval čer-padlom tak, aby hladina v reaktore bola stá-le rovnaká. V usadzovacej nádrži sa po 4-ho-dinovej zdržnej době usadili prakticky všet-ky vyzrážané částice, ktoré vo formě kalusa odvádzali na skládku. Usadzovacia nádržv tomto příklade představuje pódia schema-tického obrázku 1 pod č. 7, 8 a 9 jeden člá-nok neutralizačného zariadenia. Vyčírenávoda o 9 pH sa odvádzala z hornej častiusadzovacej nádrže do druhého neutralizač-ného stupňa, dvojmetrovej stojatej rúry zospodným prívodom kysličníka uhličitého tejistej koncentrácie ako pri prvom stupni. Tusa upravila voda kysličníkom uhličitým na7 pH. Takto upravená voda sa vypúšťala dorecipienta. V nasledujúcej tabulke sú uvedené prie-merné hodnoty důležitých parametrov ne-utralizácie na vyššie uvedenom zariadení.

Vstupná voda do 1. stupňa: pH OH" (mval/1) O > υβ HCO3" (mval/1) Ca2+ (mg/1) 12,1 27,3 5,0 0 9630 Výstup z 1. stupňa: pH Vyzrážaný Po sedimentácii a suš. pri 105 °C OH" CO3?- HCO3- Ca2+ (mg/1) (mval/1) (mval/1) (mval/1) (mg/1) 9,15 1850 0 1,0 0,75 8854 Výstup z 2. stupňa: PH Vyzrážaný (mg/1) pH Do recipientu OH" (mval/1) CO32" (mval/1) HCO3-(mval/1) Ca2+ (mg/1) 7,2 0 0 0 2,16 8862

Claims (2)

1. 230868 9 10 PREDMET

   1. Spdsob neutralizácie alkalických odpad-ných vůd s obsahom suspendovaného aleborozpustného hydroxidu vápenatého vyznače-ný tým, že alkalické odpadové vody sa od-sadia od suspendovaného hydroxidu vápe-natého a ďalej sa neutralizujú v prvom stup-ni plynným kysličníkom uhličitým o kon-centrácii min. 90%, pričom zvyšok tvořívzduch alebo jeho zložky, na pH 9—10,0, pri-čom vzniklý vyzrážaný kal uhličitanu vápe-natého sa oddělí a zahustí sedimentáciou avyčírené vody sa neutralizujú plynom s ob-sahom kysličníka uhličitého minimálně 90%,pričom zvyšok sú plyny neovplyvňujúce pHvody ako vzduch, dusík, kyslík a v druhomstupni tým istým plynom na pH 6,5—8,5.
2. 2. Zariadenie na neutralizáciu alkalickýchodpadových vod podlá sposobu uvedenomv bode 1 pozostávajúce z neutralizačných VYNALEZU reaktorov, odlučovača a sedimentačných ná-drží vyznačené tým, že potrubie na přívododpadových vod (1) je zaústěné do sedimen-tačně j nádrže hydroxidu vápenatého (2),ktorá je spojená potrubím na odvod vody doprvého neutralizačného reaktora (4), naktorý je napojené potrubie na přívod kys-ličníka uhličitého (5) a potrubie na odvodvody (6) napojené do odlučovača (7), doktorého sú ďalej napojené potrubie na od-vod vody [12] vedúce do druhého neutra-lizačného reaktora (13) a potrubie (8) naodvod kalu vedúce do sedimentačnej nádržeuhličitanu vápenatého (9), opatrenej vývo-dom uhličitanu vápenatého (10) a spojenejpotrubím (11) s druhým neutralizačnýmreaktorom (13), ktorý je ešte opatřený po-trubím na přívod kysličníka uhličitého (14)s výpustom na neutralizovaná vodu (15). 1 list výkresov