CS257658B1 - Způsob odstraňování těžkých kovů z odpadních vod - Google Patents

Abstract

Řeší se odstraňování těžkých kovů, zejména z odpadníoh vodvprooesem koagulace. Provádí se dvoustupňovým mícháními přičemž se v prvním stupni do roztoku dávkuje neutralizační činidlo za současné homogenizace roztoku mícháním při hodnotéoh gradientu 0 « 100 až 1000 s-1 po dobu 2 až 20 minut a ve druhém stupni se roztok meohanioky míchá po dobu 20 až 50 minut, při G v rozmezí 80 000 až 300 000, načež se provede separace kalů.

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování těžkých kovů z odpadních vod·

Větžina čisticích stanic odpadních vod využívá k odstranění těžkých kovů z roztoků toho, že v alkalická oblasti pH vytváří ve vodě nerozpustná hydroxidy Či hydratovaná oxidy· Tin vlastně vzniká koloidní .disperse· Pro odstranění Částic koloidně disper- . «ováných je nutno využít jejich schopnosti koagulovat· Při neutralizaci odpadních vod vznikají koloidní částice hydroxidů těžkých kovů. Jádro koloidní částice je tvořeno mikročásticemi hydroxidů, na jejich povrchu se seskupují ionty vytvářející vnitřní iontovou ‘ vrstvu· Jde o iontovou adsorpci, která se řídi Panethovým-Pajansovým pravidlem· Tato vnitřní iontová vrstva udílí koloidnímu jádru , elektrický náboj, jež závisí na podmínkách vzniku vrstvy· Elektrostatickými silami je pak poutána vnější iontová vrstva, tím vzniká elektrická dvojvrstva· Část táto dvojvrstvy při pohybu Částic prostředím ulpívá na Částici a část se pohybuje s kapalinou, každá však má velikostně stejný náboj, ale opačného znaménka* Vzniklá rozhraní vykazuje určitý elektrokinetický potenciál, jež se nazývá zeta potenciál. Jeho hodnota se obvykle pohybuje v rozmezí od $0 do 100 mV. Při poklesu pod 30 mV nastává pomalá koagulace částic a při hodnotách zeta potenciálu kolem nuly, dochází k rychlá koagulaci· Relativní stálost koloidních disperzí působí řada faktorů:

- elektrický náboj, který částice nese, hráni současně nabitým částicím v adhezi,

- lyosféra - tj· vrstva disperzního prostředí poutaného k povrchu částic adsclpel vytváří kolem Částice ochranný obal· V případě vodního prostředí jde o hydratační vrstvu, která se může vytvořit jen u hydroflíních koloidů,

- ochranný koloid - jehož adsorpci se na povrchu mlčely vytváří ochranný obal·

Pokud má dojít ke koagulaci Částic, je nutno porušit faktor způsobující jejich stabilitu· Vlastní proces koagulace má dvě odliáně Části. V prvnif fázi dochází k agregaci částic na základě Brownova pohybu o nazývá se perikinetioká koagulace·

Po nárůstu velikosti Částic tak, že se začíná uplatňovat sedimentace, nastává ortokinetieká koagulace· V této fázi je nárůst částic urychlován střetáváním Částic z různou sedimentační rychlosti (vertikální ortokinetieká koagulace). Rychlostní spád mezi dvěma horizontálními vrstvami je nazýván rychlostním gradientem £· Vliv rychlostního gradientu na počet setkání částic pak matematicky formuloval Smoluehovski. Perlkinetická koagulace je zkracována zvýšenou turbulencí promíchávané směsi· Pro vytváření velkých vloček, tj· zráni suspenze, však turbulence nesmi přestoupit určité diskrétní hodnoty, neboi pak dochází k opětnému rozbíjení již utvořených velkých vloček·

Pro určeni nejvhodnějšího dodávaného gradientu ve vločkovacích nádržích tyla odvozena řada matematických vztahů· Jedním ze základních vztahů jé vzorec pro výpočet rychlostního gradientu a příkonu:

t· we χ je viskozita

Py jo práce vykonaná za jednotku času v jednotce objemu O je rychlostní gradient·

Hodnota gradientu vyjadřuje účinnost míchání, avšak neurčuje její dobu. Tuto zahrnuje tzv· Campovo Číslo Ca:

Ca · G · t kde t je doba míchání (vločkování)·

Ve všech současných čisticích stanicích je však celý proces veden pouze jako proces neutralizace bez ohledu na nutnost zrání suspenze. Tím dochází ke značnému vynášení těžkých kovů do odtoku·

Uvedené nelostatky odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že proces koagulace se provádí za dvojstupňového míchání, přičemž v prvním stupni se do odpadní

- 3 vody dávkuje jako neutralizační činidlo hydroxid sodný, pro úpravu odpadní vody na pH 8 až 11 a současně es roztok homo«al genizuje mícháním při hodnotách, gradientu O * 100 až 1000 s po dobu 2 až 20 minut, a ve druhém stupni se roztoklmechanlcky míchá při hodnotě gradientu 6 « 80 000 až 300 000 po dobu 20 až 50 minut, načež ee provede separace kalů.

Vyšší účinek vynálezu se projevuje sejména v tom, Že ee podstatně omezuje vyná&sní těžkých kovů z ro&toků do odtoku, konkrétně u čištění odpadních vod, přičemž tento způsob umožňuje i odstraňování mikročástic kalu z těchto vod·

Postup praktického využití vynálezu spočívá v tom, Že v prvním stupni se dú odpadní vody dávkuje jako neutralizační Činidlo roztok hydroxidu sodného, draselného nebo vápenatého při rychlém míchání, aby se dosáhlo dokonalé homogenizace celé směsi· Míchání může být mechanické nebo je možno provádět dávkování ejektorem do potrubí o přisávánía do Čerpadla· Ve druhé fázi úpravy pak dochází ke zrání kalu - flokulaci -, kdy ee do vloček ebalují i mikročástice kalu· V tomto stupni je nutno reakční směs mechanicky pomaleji míchat, nejlépe dřevěnými pádly· .

V případě použiti polyflokulantú jě nutné provést jejích dávkování na závěr rychlého Míchání· Po skončení pomalého mícháni nesmí již být směs na sedimentaci přečerpávána, aby nedošlok rozbití Vytvořených vloček· Přípustné je pouze přspouětěni samospádem·

Doba sedimentace je pak různá podle charakteru vzniklého kalu· Příklad 1

Odpadní voda obsahovala Ni -54 mg.1“¹, Cu - 27,3 mg·!*¹,

Cr - 50 mg.l”¹ při pH 3,7 a byla upravena přídavkem 30 % roztoku NaOH na pH 8,3 při rychlém míchání Ca * 120 000· V konci rychlého mícháni byl nadávkován polyflokulant Pre stol 2934 v množství 2 mg.l”¹. Doba t 300 s · Poté následovala fáze pomalého míchání, doba t 1500 s, Ca 110 000 a sedimentace po dobu 1,5 hodiny·

V odebraných vzoreíeh po skončení úpravy vody byly zjlfttěny tyto koncentrace} Ni - 0,07 mg·!“¹, Cr*¹³“ - 0,03 mg.l“¹, Cu - 0,05 mg^l“¹· Stejně zpracovaná odpadní voda,eve které byla vynechána fáze pomalého mícháni, vykazovala tyto zbytkové koncentrace: Ni - 0,27 mg·!“*, _CrXII ~ 005 mg.l“¹, Cu - 0,1 mg·!“¹·

Příklad 2

Odpadní voda obsahovala Cu - 200 mg.l“¹, Za ~ 48 mg.l“¹,

P* - 3,5. Pro rychlé mícháni bylo Ca * 150 000, -i * 400 s a pro pomalé míchání bylo Ca « 200 000, t « 1800 s. Hodnota pH byla upravena na hodnotu 8,7 pomocí dávkování KaOH. Po dvouhodinové době sedimentace byly nalosony zbytkové koncentraeo (bos použití polyflokulantu) Cu * 0,1 mg.l , Zn - 0,1 mg.l , pH 8,5. Při vynechání fáze pomalého míchání byly nalesoay tyto zbytkové koncentrace: Cu - 0,28 mg.l“¹ t Zn - 0,32 mg.l“¹. Příklad 3

Odpadní voda obsahovala Ni - 30 mg.l**¹, Zn - ¢2 mg.l“¹,

Po - 20 mg.l“¹. Hodnota pH byla upravena vápenným mlékem na hodnotu 9,1 při rychlém mícháni během 600 s, Ca · 200 000, v jeho závěru byl dávkován polyflokulant na bázi polyakrylamidu

2,5 mg.l**¹. Pomalé míchání trvalo 1800 a·, Ca 140 000. Vzorky byly analyzovány po dvouhodinové sedimentaci, zbytková koncentrace byla Mi - 0,12 mg.l“¹, Zn -0,1 mg.l“¹, Pe - 0,03 mg.l“¹. Stejným způsobem zpracovaný vzorek bas použití pomalého míchání obsahoval vyěěi zbytkové koncentrace: Mi - 0,21 mg.l“¹,

Za - 0,2 mg.l*¹ a Po - 0,04 mg.l“¹.

Claims (1)

1. Způsob odstraňování těžkých kovů s odpadních vod jejich noutrallsací sa tvorby neroapustných hydroxidů případně hydratovaných oxidů v alkalické oblasti pH a následující koagulací! vysnačujíei se tím» že se provádí sa dvoustupňového nícháni» přičemž v prvním stupni se do odpadní vody dávkuje jako neutralisační činidlo hydroxid alkalického kovu nebo kovů alkalických semin» například hydroxid aodný» pro ápravu odpadní vody na pH 8 až 11 a současně se rostok homogenisuje mícháním při hodnotách gradientu G · 100 až 1000 s”¹ po dobu 2 až 20 minut» a ve druhém stupni se rostok mechanicky míchá při hodnotě gradientu G « 80 000 až 300 000 po dobu 20 až $0 minut» načež ee provede separace kalů.