RO127012A2

RO127012A2 - Procedeu pentru epurarea avansată a levigatelor şi apelor reziduale cu conţinut de metale grele

Info

Publication number: RO127012A2
Application number: ROA201000639A
Authority: RO
Inventors: Teodor Velea; Doina Stanciu; Vasile Predica; Petrică Cristian Lungu; Valer Nicolae Zaroschi; Marius Constantin Mirica; Mirela Ioana Iorga
Original assignee: Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Metale Neferoase Şi Rare - Imnr; Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Fizica Laserilor, Plasmei Şi Radiaţiei; Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Electrochimie Şi Materie Condensată - Incemc Timişoara
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-01-30

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu pentru epurarea levigatelor şi a apelor reziduale cu conţinut de ioni de metale grele. Procedeul conform invenţiei constă din tratarea apelor reziduale în două trepte, prin coagulare şi flotare la un pH de 10...13, într-o celulă de electroliză cu catod de fier şi anod consumabil, din aluminiu sau fier, sub formă de bară, la o densitate de curent de 500...550 A/mp, o tensiune de până la 30 V, timp de 10...60 min, la temperatura ambiantă, urmată de purificare în celulă de descărcare cu bule de oxigen cu debit de 2...5 l/min, introdus prin electrozi perforaţi imersaţi în lichid, utilizând pulsuri de înaltă tensiune de 1...3 kV, cu rată de repetiţie de 15...25 kHz, timp de 10...15 min, cu obţinerea unor ape purificate ce se încadrează în valorile limită admisibile pentru evacuare în receptori naturali sau ape de canalizare.

Description

Invenția se referă la un procedeu de epurare a levigatelor și a apelor reziduale prin care se realizează îndepărtarea avansată a ionilor de metale grele și este destinat utilizării în domeniul metalurgiei, mineritului, chimiei și construcțiilor de mașini.

Sunt cunoscute, procedeul clasic de tratare a apelor reziduale slab acide prin care are loc reducerea ionilor de As, Sb și Cu sub formă de sulfuri prin adaosuri de compuși ai sulfului (Na2S, NaHS), urmată de precipitarea hidrolitică a ionilor de metale grele Cu, Ni, Fe, Zn, Pb etc. prin adaosuri de substanțe alcaline cum ar fi NaOH, Na2CO3 , CaCO3 și Ca(OH)2 și procedeul care utilizează schimbători de ioni

Aceste procedee prezintă o serie de dezavantaje:

nu este asigurată eliminarea ionilor de metale grele sub valorile limită admisibile la evacuare în receptori naturali NTPA-011/2002 sau în rețelele de canalizare și direct în stațiile de epurare NTPA-002/2002 îndepărtarea ionilor de metale grele se face la pH-uri ale soluției de până la 9, fapt care necesită după epurare o tratare suplimentară prin acidulare la pH 7 cu acid sulfuric pur necesită instalații cu gabarit mare la procedeele cu schimbători de ioni, aceștia se regenerează periodic, obținând eluate, care constituie noi poluanți și trebuie tratați.

De asemenea se cunosc numeroase procedee și instalații pentru epurarea apelor menajere și a celor reziduale industriale în special a apelor galvanice uzate bazate pe diferite tehnici cum ar fi: tratarea prin ozonare în prezența unui catalizator aflat sub formă de pulbere sau sub formă de extrudate, tratarea prin adausuri de agenți de coagulare și flotație , tratarea prin electrocoagulare - electroflotație utilizând anod din Al sau Fe consumabili, tratarea cu ajutorul ultrasunetelor în prezența unui agent de coagulare care asigură coagularea și flocularea , purificarea utilizând descărcările luminiscente în bule de gaz (plasma) și purificarea biologică. Procedeele menționate mai sus prezintă o serie de avantaje și dezavantaje cum ar fi:

- sunt aplicate pentru diferite tipuri de ape reziduale menajere sau industriale, impurificate cu substanțe anorganice și organice

- pentru procedeele cu agenți de coagulare: se introduc odată cu cationii metalici utili procesului și anioni care impurifică soluți^j

1CIUL rr w fir _{NTRU 1NVENȚ|| Ș| MÂRC|}

Cere:.; .... brevet de invenție

Nr. OoGÎO

Data depozi ..2 3₁;07; Μΐδ

^-2010-00639-2 3 ~07“ 2010

- pentru procedeele cu agenți de coagulare generați in-situ (electrocoagulare): purificarea nu este completă, sânt îndepărtate doar impuritățile înglobate (prin coprecipitare sau înglobare mecanică) în flocoanele formate.

Nici unul din aceste procedee, aplicate singular nu rezolvă corespunzător purificarea levigatelor și a apelor reziduale de metale grele

Scopul invenției este de a promova un procedeu de epurare a levigatelor și a apelor reziduale cu conținut de metale grele care să asigure următoarele deziderate:

îndepărtarea avansată a ionilor de metale grele (As, Cu, Pb, Sb, Zn, Cr, Ni, Cd) recircularea, cel puțin parțială a apelor în circuitul tehnologic, și/sau evacuarea în rețelele de canalizare ale orașului sau în receptori naturali a apelor purificate.

costuri relativ scăzute și posibilitatea automatizării complete

Problema tehnică , pe care o rezolvă invenția, este de a promova un procedeu integrat de epurare a levigatelor și apelor reziduale care se face în două etape, prin flotație folosind electroflotocoagularea cu anozi din Al sau Fe urmată de epurarea avansată în descărcări luminiscente în bule de gaz ( oxigen)- plasma.

In continuare invenția este prezentată cu referire la figura 1 care reprezintă fluxul tehnologic al procedeului.

Procedeul de epurare a levigatelor și apelor reziduale conform invenției cuprinde următoarele faze:

1. Separarea ionilor prin electroflotocoagularea: levigatele sau apele reziduale sunt tratate la un pH bine stabilit, într-un reactor (celulă electrochimică) prevăzut cu anod din aluminiu sau fier și catod din fier conectate la o sursă de curent continuu reglabilă, când are loc coagularea și flotarea ionilor de metale și a impurităților aflate in suspensie și colectarea lor la suprafața lichidului sub forma unei spume.

2. Filtrarea suspensiei: spuma colectată de la suprafața lichidului este filtrată cu obținerea unei soluții care se recirculă la celula de electroliză și a unui precipitat cu conținut de metale grele care poate fi introdus la topirea concentratelor sau deșeurilor oxidice cu conținut de metale.

3. Filtrarea soluției purificate: soluția evacuată din celula de electroliză este filtrată cu obținerea unei soluții care se tratează în continuare în reactorul cu plasmă și a unui precipitat.

4. Separarea avansată a ionilor în plasmă gaz: soluția filtrată provenită de la tratarea prin electroflotocoagulare este preluată în reactorul de purificare în plasmă și supusă impulsurilor electrice de înaltă tensiune generate in prezența unui flux de gaz oxidant (oxigen, aer). Plasma creată în interiorul bulelor de gaz din aproprierea catodului determină realizarea de condiții catalitice care facilitează interacția gaz-lichid. Plasma inițiază reacții chimice de oxidare, reducere, producere de nano-particule, extracția metalelor din lichid, etc.

/x- 2 01 0-00639-2 3 -07“ 2010

5. Filtrarea soluției tratate în plasma-gaz: soluția evacuată din reactorul de purificare este filtrată și introdusă în circuitul de evacuare în receptori naturali sau rețele de canalizare.

Se dau în continuare două exemple de realizare a invenției conform fluxului tehnologic prezentat în figura nr. 1

Exemplu nr. 1

2000 ml de soluție levigat obținută de la levigarea zgurilor rezultate de la topirea reducătoarea grilelor și pastelor sulfato-oxidice, care conține 1,92 mg/1 As; 0,2 mg/1 Cu; 1,4 mg/l Pb; 4,5 mg/1 Sb; 0,67 mg/1 Zn; 0,10 mg/1 Ni; a fost tratată prin alimentare continuă într-o celulă de electroliză de dimensiuni 100 x 20 x 1000 mm prevăzută cu catod din fier de formă plată (10 x 100 mm) și anod detașabil din aluminiu sau fier de formă rotundă ( d=3mm, L=100 mm ) alimentată la o sursă de curent continuu, la o densitate de curent de 600 A/m timp de 60 minute, la temperatura ambiantă. Soluția și precipitatul format, evacuate din celula de electroliză au fost filtrate. După proces a rezultat cca. 2,2 g precipitat care se poate recircula în procesul de topire a deșeurilor cu conținut de plumb și o apă impură care se tratează în continuare în reactorul cu plasmă alimentat cu impulsuri de înaltă tensiune:2-3 kV, frecvența de repetiție a impulsurilor: 21 KHz, factorul de încărcare 50%, fluxul de oxigen: 31/min, durata tratamentului cu descărcări electrice pulsate de înaltă tensiune: 15 minute.

După filtrare a rezultat o apă care conține: < 0,01 mg/1 As; < 0,2 mg/1 Cu; < 0,2 mg/1 Pb; 1,6 mg/1 Sb; 0,28 mg/1 Zn; < 0,1 mg/1 Ni

Exemplu 2

2000 ml de apă impurificată obținută de la neutralizarea acidului sulfuric rezidual rezultat de la dezmembrarea bateriilor de acumulator uzați, care conține 0,2 mg/1 As; 0,018 mg/1 Cu; 1,23 mg/1 Pb; l,79mg/l Sb; 0,43 mg/1 Zn; 0,11 mg/1 Ni a fost tratată prin alimentare continuă într-o celulă de electroliză alimentată la o sursă de curent continuu, la o densitate de curent de 600 A/m² timp de 60 minute, la temperatura ambiantă. Soluția și precipitatul format, evacuate din celula de electroliză au fost filtrate. După proces a rezultat cca. 1,5 g precipitat care se recirculă în procesul de topire a deșeurilor cu conținut de plumb și o apă impură care se tratează în continuare în reactorul cu plasmă cu impulsuri de înaltă tensiune: 1-1.5 kV, frecvența de repetiție a impulsurilor: 15 KHz, factorul de încărcare : 50%, fluxul de oxigen: 21/min, durata tratamentului cu descărcări electrice pulsate de înaltă tensiune: 10 minute.

După filtrare a rezultat o apă care conține: < 0,01 mg/1 As; < 0,01 mg/1 Cu; < 0,05 mg/1 Pb; 0,44 mg/1 Sb; 0,042 mg/1 Zn; < 0,05 mg/1 Ni

Claims

REVENDICĂRI

1 .Procedeu pentru epurarea avansată a levigatelor și apelor reziduale cu conținut de ioni ai metalelor grele (As, Cu, Pb,Sb, Zn, Na,Ca) , caracterizat prin aceea că, levigatele și apele reziduale din metalurgia plumbului secundar sunt purificate în două trepte , prin coagulare și flotare la un pH cuprins între 10-13, într-o celulă de electroliză cu catod de fier cu suprafață plată (10x100 mm) și anod de aluminiu sau fier sub formă de bară ( d = 3 mm și L= 100 mm), consumabili, la o densitate de curent de cca. 500 - 650 A/m², tensiune în domeniul 0-30V, timp de 10 - 60 minute, la temperatura ambiantă, urmată de purificarea în celula de descărcare în bule de gaz (oxigen; 2-5 1/min) introduse prin electrozi perforați imersați în lichid, utilizând pulsuri de înaltă tensiune 1- 3 kV cu rata de repetiție 15-25 kHz, timp de 10-15 minute.
2. Procedeu conform revendicării 1 caracterizat prin aceea că apa rezultată după epurare are un conținut de metale grele de : < 0,01 mg/1 As; < 0,2 mg/1 Cu; < 0,2 mg/1 Pb; 1,6 mg/1 Sb; 0,28 mg/1 Zn;