RU2174107C1 - Способ нейтрализации и очистки сточных вод - Google Patents
Способ нейтрализации и очистки сточных водInfo
- Publication number
- RU2174107C1 RU2174107C1 RU2000105003A RU2000105003A RU2174107C1 RU 2174107 C1 RU2174107 C1 RU 2174107C1 RU 2000105003 A RU2000105003 A RU 2000105003A RU 2000105003 A RU2000105003 A RU 2000105003A RU 2174107 C1 RU2174107 C1 RU 2174107C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peat
- treated
- wastewater
- reagent
- stage
- Prior art date
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 title claims description 11
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 title claims description 8
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 title claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 47
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 30
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L Calcium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000001112 coagulant Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 16
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 10
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims description 5
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 claims description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 10
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 101700037166 TSHR Proteins 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 4
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 3
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003472 neutralizing Effects 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960005069 Calcium Drugs 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N Sodium sulfide Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H Aluminium sulfate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 description 1
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper(II) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 1
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L Zinc hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- LQPNKCGIYXREIT-UHFFFAOYSA-L dipotassium;bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylate Chemical compound [K+].[K+].C1C2C=CC1C(C(=O)[O-])C2C([O-])=O LQPNKCGIYXREIT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxyl anion Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 229920000117 poly(dioxanone) Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 230000001340 slower Effects 0.000 description 1
- 239000001187 sodium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к способу нейтрализации и очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов одного вида с большой концентрацией, и может быть использовано на предприятиях искусственного волокна, цветной металлургии, заводах металлоизделий и гальванических производств. Очистку сточных вод производят в два этапа, при этом на первом этапе сточные воды обрабатывают торфощелочным реагентом при массовом соотношении ионов тяжелых металлов одного вида к торфощелочному реагенту как 1 - (1 - 1,3), в котором торфощелочной реагент представляет собой фильтратный раствор едкого натра, пропущенный через гранулы торфа, далее обработанные сточные воды перемешивают и отстаивают до рН 6,4 - 6,95, а на втором этапе их обрабатывают известковым молоком до рН 8,75 - 9,25, при перемешивании и отстаивании с отделением образовавшегося осадка и с последующим обесцвечиванием. Целесообразно гранулы торфа предварительно обрабатывать 0,1н. раствором соляной кислоты с последующей обработкой их 0,1 - 1н. раствором едкого натра до полного насыщения торфяных гранул ионами натрия. Для обесцвечивания сточных вод используют метод двухстадийной коагуляции алюминийсодержащими коагулянтами с добавлением флокулянта с последующим отстаиванием, отделением образовавшегося осадка и фильтрованием. Сточные воды могут быть обесцвечены также путем двухстадийного озонирования с последующей сорбцией. Способ обеспечивает нейтрализацию и повышение степени очистки кислых стоков от ионов тяжелых металлов при сокращении расхода щелочных реагентов. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к способу нейтрализации и очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов одного вида с большой концентрацией, и может быть использовано на предприятиях искусственного волокна, цветной металлургии, заводах металлоизделий и гальванических производств.
Обычно нейтрализация производственных сточных вод совмещается с их очисткой от ионов тяжелых металлов.
Известен способ нейтрализации и очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов путем добавления известных щелочных реагентов (раствора гидроксида кальция, едкого натра, карбоната кальция, карбоната натрия и других) и образования труднорастворимых гидроокисей в узком интервале - для меди pH 8 - 10, для цинка pH 9,0 - 9,2 [Очистка производственных сточных вод: Учеб. 0 - 95 пособие для вузов /С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, Ю. В.Воронов; Под ред. С.В.Яковлева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1985. - С. 104 - 105]. Если сточные воды получаются щелочными, их при необходимости после отделения осадка нейтрализуют технической серной кислотой.
При одновременном наличии в стоках ионов меди, цинка, хрома, никеля оптимальным диапазоном pH при обработке известными щелочными реагентами является pH 8,75 - 9,25, так как в этом диапазоне достигается более полный перевод указанных ионов в форму гидроокисей. Однако при этом не достигается высокого качества очистки стоков. Так, при очистке кислых сточных вод гальванических производств едким натром до pH 9,2; 9,0; 8,75 при исходной концентрации, например, ионов цинка соответственно 12,5; 34,7; 41,8 мг/л остаточная концентрация этих ионов в стоках составила соответственно 2,8; 2,9; 3,7 мг/л [А. с. СССР 778181 А МКИ C 02 F 1/62, опублик. 15.09.83 Бюл. N 34]. Эффект очистки этих стоков соответственно составил 77,6; 91,6; 91,1%.
Недостатком способа является не соответствие очищенных стоков нормативным требованиям приема их в системы канализации населенных пунктов или выпуска в водоемы.
Для рыбохозяйственных водоемов предельно допустимое содержание (ПДС), например, по никелю и цинку составляет 0,01 мг/л, по меди 0,001 мг/л. Возникает необходимость применения дополнительных методов очистки стоков, например, дорогостоящего метода ионного обмена на искусственных катионитах или дополнительного ввода других реагентов.
Также недостатками являются использование известных щелочных реагентов в больших количествах (например, для извлечения из одного литра кислых стоков ионов цинка едким натром расходуется щелочного реагента в массовом соотношении цинк - едкий натр = 1 - 6,0). Другим недостатком также является необходимость строгого соблюдения значений интервала реакции среды обрабатываемого стока, чтобы не создавать условий для растворения амфотерных гидроксидов (например, гидроксидов цинка, гидроксидов меди).
Использование в известных способах очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов [А. с. СССР 981248, МКИ C 02 F 1/58, опублик. 15.12.82 Бюл. N 46, Заявка Великобритании N 2116537, кл. C 02 F 1/62, 1983, Заявка ФРГ N 2536969 кл. C 07 В 29/00, 1977, А. с. СССР 778181 А МКИ C 02 F 1/62, опублик. 15.09.83 Бюл. N 34] для доочистки гидрофосфата натрия, сульфида натрия, сульфида натрия совместно с флокулирующими агентами приводит к значительному дополнительному загрязнению и засолению очищаемых стоков, к повышению их токсичности.
Известна способность торфа (бурого угля) к ионному обмену, обусловленная наличием в его структуре органических соединений активных функциональных групп (COOH, OH и др.). Обмен ионов в торфе протекает в эквивалентных количествах и обратимо. Частица торфа в водной среде всегда имеет отрицательный заряд, что обуславливается диссоциацией функциональных групп и диффузией ионов водорода в дисперсную среду [Физика и химия торфа: Учеб. Пособие для вузов /И. И. Лиштван, Е.Т.Базин, Н.И.Гамаюнов, А.А.Терентьев. - М.: Недра, 1989. - С. 73-79, C.115-116, С.131-135].
На этом основано использование торфа (бурого угля) для очистки стоков от металлов (тяжелых металлов).
Известен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов при обработке их гуминовыми веществами, выделенными из торфа. Показана эффективность использования гуминовых веществ для осаждения из сточных вод ионов ртути при массовом соотношении металл - гуминовое вещество = 1 - 50 и более [Патент Японии N 52- 29996 кл. 13(9) F2, B 01 D 15/00, опубл.05.08.77].
В [А. с. СССР 1736948 А1 МКИ C 02 F 1/62 опублик. 30.05.92 Б.И. N 20] показано, что при добавлении к 1 литру сточной воды pH 3,85, содержащей 54,7 мг/л ванадия, гуминовых веществ, при массовом соотношении ванадий - гуминовое вещество = (1 - 50; 1 - 72,4) была получена сточная вода с pH соответственно 8,6; 9,1 и с остаточным содержанием ванадия 0,5; 2,0 мг/л. Здесь в качестве гуминовых веществ использовались 1 мас.% водные растворы аммонийных солей гуминовых кислот, выделенных из торфа с pH 9,3 [А. с. СССР 1736948 A1 МКИ C 02 F 1/62 опублик. 30.05.92 Б.И. N 20].
Однако известные способы имеют ряд недостатков. Повышение количества гуминовых веществ усложняет технологию очистки и снижает ее эффективность. Кроме того, использование в больших количествах гуминовых веществ и аммонийных солей гуминовых кислот (в соотношении 1-50 и более) вызывает вторичное загрязнение сточной воды гуматами, фульвокислотами, гиматомелановыми кислотами, примесями сахаров, пектиновых веществ и других.
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту очистки является известный способ очистки сточных вод от вольфрама. При обработке их химическим реагентом 0,5 - 4%-ным водным раствором гумата калия или аммония при массовом соотношении вольфрам - гуматы = 1-(1,2-4). Степень извлечения вольфрама из стоков составила 73,4 - 97,4%, реакция среды очищаемых стоков pH 1-2 [А.с. СССР 1758023 A1 МКИ C 02 F 1/62 опублик. 30.08.92 Б.И. N 32].
Несмотря на преимущества этого способа очистки стоков от металла, на его простоту, сравнительно небольшую стоимость при сохранении высокой степени извлечения металла, экологическую безопасность, не требующего применения токсичных веществ, он также имеет ряд недостатков. Хотя снижено количественное (массовое) соотношение использования реагента для очистки стоков по сравнению с использованием гуминовых веществ в 41,7 - 12,5 раз, но оно (соотношение 1 - (1,2-4)) еще велико, что приводит к загрязнению очищаемых стоков фульвокислотами и высоко- и низкомолекулярными органическими соединениями. Так как технология получения гуматов аммония или калия несовершенна, то вместе с гуматами в очищаемых стоках могут быть в значительных количествах мелкие фракции негидролизуемого остатка торфа (угля). Эффект очистки стоков от металла (вольфрама) высок, но он не достигает норм предельно допустимого содержания (для вольфрама 0,0008 мг/л). Для выпадения в осадок гуматов вольфрама в очищаемые стоки добавляется несколько капель концентрированной соляной кислоты, в результате чего pH очищенных стоков равна 1-2. Таким образом, очищенные от вольфрама стоки имеют сильно кислую среду, т.е. имеют большую коррозийную активность к материалам труб и требуют подщелачивания. В известном способе очистки не предусмотрено извлечение фульвокислот (они поступают в очищаемые стоки вместе с реагентом - гуматами), которые обуславливают окрашивание очищаемых стоков в желто-коричневый цвет и могут быть частично осаждены Ca(ОН)2 только лишь в щелочной среде при pH > 8 [Физика и химия торфа: Учеб. Пособие для вузов /И.И. Лиштван, Е.Т. Базин, Н. И. Гамаюнов, А. А. Терентьев. - М.: Недра, 1989. -С. 73-79, C.115-116, C. 131-135].
Задачей изобретения является разработка нового способа нейтрализации и очистки сточных вод, позволяющего нейтрализовать и повысить степень очистки кислых стоков от ионов тяжелых металлов одного вида, до требуемых предельно допустимых норм очистки с меньшим расходом щелочного реагента и с наименьшим содержанием в нем примесей, а также сделать данный способ доступным в производственных условиях. Поставленная задача достигается тем, что в способе нейтрализации и очистки сточных вод путем обработки их щелочным реагентом, согласно изобретению очистку сточных вод проводят в два этапа, при этом на первом этапе сточные воды обрабатывают торфощелочным реагентом при массовом соотношении ионов тяжелых металлов одного вида к торфощелочному реагенту как 1 - (1-1,3), в котором торфощелочной реагент представляет собой фильтратный раствор едкого натра, пропущенный через гранулы торфа, далее обработанные сточные воды перемешивают и отстаивают до pH 6,4 - 6,95, а на втором этапе их обрабатывают известковым молоком до pH 8,75 - 9,25 при перемешивании и отстаивании с отделением образовавшегося осадка и с последующим обесцвечиванием. Целесообразно гранулы торфа предварительно обрабатывать 0,1 н. раствором соляной кислоты с последующей обработкой их 0,1 - 1 н. раствора едкого натра до полного насыщения торфяных гранул ионами натрия. Для обесцвечивания сточных вод используют метод двухстадийной коагуляции алюминийсодержащими коагулянтами с добавлением флокулянта с последующим отстаиванием, отделением образовавшегося осадка и фильтрованием. Сточные воды могут быть обесцвечены также путем двухстадийного озонирования с последующей сорбцией. Использование на первом этапе торфощелочного реагента, по сравнению с 2%-ным водным раствором гумата калия или аммония, дает преимущества. Так как торфощелочной реагент является раствором едкого натра, содержащего растворимые торфяные гуматы натрия, частично гуминовые кислоты и частично вынесенные в фильтрат частицы гранулированного торфа, то в нем содержится мало примесей - мелких частиц торфа. Причем предварительно гранулированный торф обрабатывается 0,1 н. соляной кислотой для полного удаления из него природно-сорбированных ионов и легкогидролизуемых соединений. Потом он обрабатывается 0,1 - 1 н. раствором едкого натра до полного насыщения гранул торфа ионом натрия. Поэтому благодаря высокому содержанию в растворе торфощелочного реагента, раствора едкого натра (с pH, равного pH обрабатываемому раствору едкого натра при натрийнасыщении торфяных гранул) и растворимых торфяных гуматов натрия для нейтрализации и очистки стоков его расходуется намного меньше по сравнению с известными реагентами. Например, для нейтрализации и очистки стоков от ионов цинка вискозных производств торфощелочного реагента расходуется по сравнению с едким натром (известным щелочным реагентом) в 6,0 - 4,6 раза меньше, а по сравнению с известным 2%- ным водным раствором гумата калия или аммония в 1,2 - 3,1 раза меньше.
Целесообразность использования торфощелочного реагента (ТЩР) при массовом соотношении металл - ТЩР = 1 - (1-1,30) состоит в том, что при добавлении торфощелочного реагента в кислые стоки до начальной реакции среды pH 4,1 - 5,25 в очищаемых сточных водах происходят следующие процессы: образование гидроксидов металла и их диссоциация по типу основания, ионный обмен и сорбция металла в гуминовых кислотах торфа и гуматах натрия и осаждение образующихся нерастворимых гуматов металла в виде бурых хлопьев.
2NaOH + Me2+ ---> Me(OH)2 + 2Na+
Me(OH)2 ---> Me2+ + 2ОH-
2Hum - COOH + Me2+ ---> Hum - COOMeOOC - Hum ↓ + 2H+
R - COOH + Na+ ---> Hum - COONa + H+
2HumNa + Me2+ ---> Hum - COOMeOOC - Hum ↓ + 2Na+
Причем интенсивность процесса образования торфяных гуматов металла превышает другие происходящие химические процессы, что приводит к быстрому повышению реакции среды в очищаемых стоках до pH 6,4 - 6,95. По достижению в очищаемых стоках этого значения pH интенсивность процесса образования торфяных гуматов металла замедляется, наступает равновесное состояние, переходящее к преобладанию процессов образования гидроокислов металла и их осаждения в виде осадка.
Me(OH)2 ---> Me2+ + 2ОH-
2Hum - COOH + Me2+ ---> Hum - COOMeOOC - Hum ↓ + 2H+
R - COOH + Na+ ---> Hum - COONa + H+
2HumNa + Me2+ ---> Hum - COOMeOOC - Hum ↓ + 2Na+
Причем интенсивность процесса образования торфяных гуматов металла превышает другие происходящие химические процессы, что приводит к быстрому повышению реакции среды в очищаемых стоках до pH 6,4 - 6,95. По достижению в очищаемых стоках этого значения pH интенсивность процесса образования торфяных гуматов металла замедляется, наступает равновесное состояние, переходящее к преобладанию процессов образования гидроокислов металла и их осаждения в виде осадка.
Поэтому целесообразно заканчивать первый этап очистки при достижении в очищаемых стоках pH 6,4 - 6,95.
Для увеличения скорости образования и осаждения гидроксидов металлов и для частичного снижения окрашивания очищаемых стоков, частичного снижения содержания фульвокислот (окрашивание стоков происходит при добавлении торфощелочного реагента) и снижения расхода торфощелочного реагента, на втором этапе очистки добавляется известковое молоко. При этом также образуются нерастворимые гуматы кальция, происходит осаждение насыщенных кальцием частиц торфа, имеющихся в водной среде в небольшом количестве.
Образование максимального количества осадка гидроксида металла происходит в очищаемых стоках при pH 8,75 - 9,25. Поэтому на втором этапе очистки известковое молоко вводят в очищаемые стоки до pH 8,75 - 9,25.
Таким образом, при использовании торфощелочного реагента и известкового молока для нейтрализации и очистки кислых стоков от ионов тяжелых металлов в очищаемых стоках одновременно идут реакции как ионного обмена, так и образования и осаждения гидроксидов металла. В результате чего достигается нейтрализация очищаемых стоков при высокой степени их очистки.
После отстаивания и отделения ранее образовавшегося осадка очищаемые стоки целесообразно подвергать обесцвечиванию двумя различными способами.
По первому способу для снижения цветности очищаемых стоков и остаточного содержания в них ионов металла в виде катионов и анионов (образующиеся при диссоциации в щелочной среде амфотерного гидроксида) целесообразно эти стоки подвергать обработке минеральными коагулянтами. Наилучшее обесцвечивание достигается в узкой области оптимальных значений pH, которая определяется видом коагулянта, щелочностью стоков, концентрацией и свойствами окрашивающих веществ. Например, оптимальные значения pH для сернокислого алюминия составляют 4,5 - 6,2. Они совпадают с наилучшими условиями формирования высокозаряженных гидроксокомплексов (для гидроксида алюминия диапазон значений pH, при которых происходит полное осаждение, равен 5,5 - 7,0).
При этом целесообразно и эффективно использовать метод двухстадийного коагулирования алюминийсодержащим реагентом. На первой стадии в очищаемые стоки добавляется алюминийсодержащий коагулянт до pH 4 - 4,5. Происходит формирование алюминийгидроксокомплексов. На второй стадии коагулирования для корректировки значений pH добавляется известковое молоко до pH 6,2, что приводит к образованию хлопьев с коагулированной взвесью и выпадению их в осадок. После образования положительно заряженной коллоидной системы под действием Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения и электростатических сил взаимодействия происходит адсорбция как положительно заряженных катионов металла, так и отрицательно заряженных частиц гуминовых веществ и анионов металла на поверхности этой коллоидной системы. Затем очищаемые стоки подвергают отстаиванию для отделения осадка.
После отстаивания, для снижения остаточного содержания коллоидных частиц, обуславливающих остаточную цветность, эти стоки целесообразно подвергать фильтрованию через колонку с зернистой загрузкой или через фильтровальные материалы на природной основе. В результате чего в фильтрате снижается остаточная цветность. Причем реакция среды в очищаемых стоках составляет pH 6,5 - 7.
Желательно на стадии коагуляционной обработки очищаемых стоков, для ускорения образования и осаждения хлопьев скоагулированной взвеси и сокращения потребности в коагулянтах, применять органические высокомолекулярные флокулянты природного происхождения. Например, при очистке цветных стоков целесообразно применять альгинатсодержащие флокулянты с дозой 0,1 - 1 мг/л при pH менее 6,8.
Также наряду с методом двухстадийного коагулирования для обесцвечивания стоков вторым способом целесообразно применять метод озонирования. Благодаря сильным окислительным свойствам озона он применяется для очистки высокоцветных сточных вод. Рекомендуется обрабатывать высокоцветные сточные воды озоном в щелочной среде с последующей сорбцией на активном угле. Причем для повышения степени очистки при снижении расхода озона и увеличения сорбционного цикла обработку озоном ведут в две стадии. На первой стадии до сорбции озон вводят в количестве 12 - 20 мг/л, а после сорбции на второй стадии в количестве, обеспечивающем соотношение расхода озона до и после сорбции 2-3 - 1-2. Причем очищенные стоки имеют нейтральную реакцию среды.
Нейтрализацию кислых стоков и при этом получаемый эффект их очистки при использовании торфощелочного реагента и известкового молока, а также обесцвечивание очищенных стоков методами двухстадийного коагулирования и двухстадийного озонирования можно проследить на примерах очистки кислых промстоков вискозных производств от ионов цинка.
Пример 1. Очистку кислых промстоков вискозных производств (pH 2,6, цветностью 75 град.) от ионов цинка с концентрацией 146,3 мг/л, содержащих примеси, производят в два этапа. Сначала к одному литру промстоков добавляют торфощелочной реагент (ТЩР) при массовом соотношении цинк - ТЩР = 1 - 1,30. После перемешивания начальная реакция среды в стоках составляет pH 5,25, цветность 1410 град. После отстаивания в течение 2 ч реакция среды составляет pH 6,4. Происходит образование и осаждение нерастворимых гуматов цинка в виде бурых хлопьев. В верхних слоях очищаемых стоков уже содержится 75,4 мг/л ионов цинка. Эффект очистки стоков составляет 48,5%. На втором этапе в очищаемые стоки добавляют 19,5 мл 2% известкового молока (при соотношении Zn2+ начал - Ca2+ = 1- 1,45) до pH 9,25, перемешивают и отстаивают. Спустя один час происходит изменение реакции среды до pH 8,7. Наблюдается образование бело- желто-коричневого осадка в виде гуматов кальция и цинка. При этом цветность снижается до 1200 град., а содержание ионов цинка - до 0,05 мг/л, т. е. степень извлечения из сточных вод от ионов цинка при добавлении щелочных реагентов составляет 99,9%. Далее, после отделения образовавшегося осадка, стоки обрабатывают алюминийсодержащим коагулянтом до pH 4,5 (с дозой коагулянта 138,5 мг/л). После формирования алюминийгидрокомплексов добавляют 9,5 мл 2% известкового молока до pH 6,2 для образования осадка с коагулированной взвесью. Затем стоки подвергают отстаиванию в течение 20 - 30 мин для отделения образовавшегося осадка. В результате чего в очищаемых стоках цветность составляет 210 град., а содержание ионов цинка не обнаружено. Затем очищенные стоки подвергают фильтрованию через фильтровальный материал на природной основе. Наблюдалось снижение цветности в фильтрате до 58 град. Реакция среды в фильтрате составляет pH 7,5.
Таким образом, эффект очистки стоков с применением торфощелочного реагента, а затем известкового молока с дальнейшим обесцвечиванием методом двухстадийного коагулирования по цинку составляет 100%, при этом снижение цветности 96%, реакция среды очищенных стоков нейтральная.
Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что для обесцвечивания стоков используется метод двухстадийного озонирования. После отделения образовавшегося осадка, полученного при обработке воды щелочными реагентами в два этапа, очищаемые промстоки цветностью 1200 град. с pH 8,7 обрабатывают 20 мг/л озона, что соответствует 3 ч из соотношения расхода озона до и после сорбции 3 - 2. Цветность снижается на 20% и составляет 960 град. Затем промстоки подают на сорбционные фильтры со скоростью 6 м/ч. Высота угольной загрузки 3 м. В качестве загрузки используют активный уголь. Эффективность сорбционной очистки составляет по цветности 70%. Цветность сточных вод после сорбции 288 град. После сорбции промстоки обрабатывают 13 мг/л озона, что соответствует 2 ч из соотношения 3 - 2. При этом цветность промстоков снижается на 8% и составляет 265 град. Суммарный эффект очистки промстоков, очищаемых от цветности методом двухстадийного озонирования, составляет 98% при расходе озона 33 мг/л. Причем реакция среды очищенных промстоков равна pH 6,6, содержание ионов цинка ниже норм ПДС.
Таким образом, эффект очистки стоков с применением торфощелочного реагента, а затем известкового молока с дальнейшим обесцвечиванием методом двухстадийного озонирования по цинку составляет 99,9%, при этом снижение цветности - 81%, реакция среды очищенных стоков нейтральная.
Остальные примеры 3 - 7 по очистке промстоков приведены в таблице.
Данный способ очистки и нейтрализации сточных вод экологически безопасен, доступен и может быть достаточно широко реализован в производственных условиях на имеющихся типовых установках.
Claims (4)
1. Способ нейтрализации и очистки сточных вод путем их обработки щелочным реагентом, отличающийся тем, что очистку сточных вод проводят в два этапа, при этом на первом этапе сточные воды обрабатывают торфощелочным реагентом при массовом соотношении ионов тяжелых металлов одного вида к торфощелочному реагенту как 1 - (1 - 1,3), в котором торфощелочной реагент представляет собой фильтратный раствор едкого натра, пропущенный через гранулы торфа, далее обработанные сточные воды перемешивают и отстаивают до рН 6,4 - 6,95, а на втором этапе их обрабатывают известковым молоком до рН 8,75 - 9,25, при перемешивании и отстаивании с отделением образовавшегося осадка и с последующим обесцвечиванием.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулы торфа предварительно обрабатывают 0,1 н. раствором соляной кислоты, а затем - 0,1 н. раствором едкого натра до полного насыщения торфяных гранул ионами натрия.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обесцвечивание осуществляют методом двухстадийной коагуляции алюминийсодержащими коагулянтами с добавлением флокулянта с последующим отстаиванием, отделением образовавшегося осадка и фильтрованием.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обесцвечивание осуществляют путем двухстадийного озонирования с последующей сорбцией.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2174107C1 true RU2174107C1 (ru) | 2001-09-27 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111825234A (zh) * | 2019-04-16 | 2020-10-27 | 山东雅美科技有限公司 | 一种粘胶纤维生产废水预处理中和工艺方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.РУБИН. Химия промышленных сточных вод. - М.: Химия, 1983, с.262-267. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111825234A (zh) * | 2019-04-16 | 2020-10-27 | 山东雅美科技有限公司 | 一种粘胶纤维生产废水预处理中和工艺方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2801933C (en) | A process for reducing the sulfate concentration in a wastewater stream | |
US5266210A (en) | Process for removing heavy metals from water | |
US4422943A (en) | Method for precipitation of heavy metal sulfides | |
US5370800A (en) | Method for removing metal compounds from waste water | |
SG179388A1 (en) | An integrated selenium removal system for waste water | |
US5372726A (en) | Compound for the treatment of water polluted with metal ions, process for its production and application | |
US4118319A (en) | Treatment of sludge | |
US6936177B2 (en) | Method for removing metal from wastewater | |
CN111635050A (zh) | 一种高矿化度矿井水处理的方法及装置 | |
RU2174107C1 (ru) | Способ нейтрализации и очистки сточных вод | |
JP2002205077A (ja) | 有機性汚水の処理方法及び装置 | |
JP2001239273A (ja) | ホウ素およびフッ素含有水の処理方法 | |
CN109626623A (zh) | 一种含铜和氨氮废水的处理工艺 | |
JPS61161191A (ja) | 重金属イオン含有液の処理方法 | |
RU2792510C1 (ru) | Способ очистки многокомпонентных промышленных сточных вод, содержащих цинк и хром | |
CH652707A5 (it) | Procedimento per l'eliminazione del mercurio da acque di scarico. | |
JP4022909B2 (ja) | 銅含有水の処理方法 | |
CN105923707B (zh) | 一种脱硫废水震动膜处理方法及装置 | |
CN113461202B (zh) | 一种高磷、高钙镁资源化处理方法 | |
CN114620854B (zh) | 一种氧化法生产橡胶硫化促进剂工艺废水的处理方法 | |
RU2465215C2 (ru) | Способ очистки кислых многокомпонентных дренажных растворов от меди и сопутствующих ионов токсичных металлов | |
RU2747686C1 (ru) | Способ очистки воды от комплексных соединений тяжелых металлов | |
BG61968B1 (bg) | Средство за обработка на отпадъчни материали и метод заполучаването му | |
RU2170708C1 (ru) | Способ получения реагента для нейтрализации и очистки сточных вод | |
JP3346708B2 (ja) | ホウ素含有廃水の処理方法 |