RU2186036C1 - Method and apparatus for purifying sewage water from metal salts - Google Patents
Method and apparatus for purifying sewage water from metal salts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186036C1 RU2186036C1 RU2001107336/12A RU2001107336A RU2186036C1 RU 2186036 C1 RU2186036 C1 RU 2186036C1 RU 2001107336/12 A RU2001107336/12 A RU 2001107336/12A RU 2001107336 A RU2001107336 A RU 2001107336A RU 2186036 C1 RU2186036 C1 RU 2186036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibrous material
- peat
- exchanger
- anion exchanger
- cation exchanger
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к очистке сточных вод от солей металлов, особенно производственных сточных вод предприятий химической, металлургической, коксохимической, машиностроительной и других отраслей промышленности. The invention relates to the treatment of wastewater from metal salts, especially industrial wastewater from chemical, metallurgical, coke, mechanical engineering and other industries.
Наиболее известным способом, предлагающим повторное использование очищенной воды, является ионный обмен. Ионный обмен позволяет обессоливать воду с одновременной очисткой ее от ионов металлов и других токсичных примесей. Он обладает достаточной универсальностью и мало чувствителен к изменениям в производственных процессах. Сущность данного способа очистки состоит в последовательном пропускании водного раствора солей тяжелых металлов через катионообменник в H+ -форме и анионообменник в OH- -форме с последующей их регенерацией. В качестве ионитов (катионитов и анионитов) используются нерастворимые в воде высокомолекулярные соединения, обладающие ионообменными свойствами [Гребенюк В. Д., Соболевская Т.Т., Махно А.Г. Состояние и перспективы развития методов очистки сточных вод гальванических производств //Химия и технология. - 1989. - т. 11, 5 - С. 407-421].The best known method of reusing purified water is ion exchange. Ion exchange allows you to desalinate water while purifying it from metal ions and other toxic impurities. It has sufficient versatility and is little sensitive to changes in production processes. The essence of this purification method consists in sequentially passing an aqueous solution of heavy metal salts through a cation exchanger in the H + form and an anion exchanger in the OH - form, followed by their regeneration. Water-insoluble high-molecular compounds with ion-exchange properties are used as ion exchangers (cation exchangers and anion exchangers) [Grebenyuk V. D., Sobolevskaya T. T., Makhno A. G. State and prospects of development of wastewater treatment methods of galvanic production // Chemistry and Technology. - 1989. - T. 11, 5 - S. 407-421].
Известно устройство для осуществления очистки сточных вод от солей металлов в виде последовательно установленного катионообменника и анионообменника, в котором катионообменная загрузка выполнена из ионита Н+-форме и анионообменная загрузка - из ионита в ОН--форме. В процессе очистки сточных вод регенерация анионообменника проводится 2-4%-ными растворами едких щелочей, а регенерация катионообменника 2 -6%-ными растворами минеральных кислот [Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. - Л.: Химия, 1983. - 295 с.].A device is known for carrying out wastewater treatment from metal salts in the form of a series-mounted cation exchanger and anion exchanger in which the cation exchange charge is made of H + form ion exchanger and the anion exchange load is made of ion exchanger in OH - form. In the process of wastewater treatment, the regeneration of the anion exchanger is carried out with 2-4% solutions of caustic alkalis, and the regeneration of the cation exchanger with 2-6% solutions of mineral acids [Ashirov A. Ion-exchange treatment of wastewater, solutions and gases. - L .: Chemistry, 1983. - 295 p.].
Общим недостатком данного способа очистки и устройства для его осуществления является использование синтетических смол - дорогих искусственных материалов, производство которых сопряжено с загрязнением окружающей среды вредными веществами. A common disadvantage of this method of cleaning and device for its implementation is the use of synthetic resins - expensive artificial materials, the production of which is associated with environmental pollution by harmful substances.
Известно, что использование торфа, как природного материала и волокнистых нетканых материалов на природной основе, обладающих сорбционно-ионообменными свойствами, в качестве загрузок в ионообменных колонках, позволяет заменить дорогие синтетические смолы, на доступные и широко распространенные в различных регионах местные материалы. It is known that the use of peat as a natural material and naturally-based fibrous nonwoven materials with sorption-ion exchange properties as charges in ion-exchange columns allows replacing expensive synthetic resins with available and widespread local materials in various regions.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технологической сущности и достигаемому эффекту очистки является способ очистки сточных вод от солей металлов путем последовательного пропускания водного солевого раствора рН 4,0-6,5 со скоростью 5,5 м/ч через катионообменник с загрузкой из гранулированного торфа и анионообменник [Извлечение ионов тяжелых металлов из сточных вод гальванических производств гранулированным торфом /Л.Р. Чистова, Л. М. Рогач, Т.В. Соколова, В.С. Пехтерева //Торфяная промышленность. - 1990. - 2 - С. 25-28]. Closest to the claimed invention in terms of technological nature and the achieved cleaning effect is a method of treating wastewater from metal salts by successively passing an aqueous salt solution of pH 4.0-6.5 at a speed of 5.5 m / h through a cation exchanger loaded from granular peat and anion exchanger [Extraction of heavy metal ions from wastewater of galvanic production by granular peat / L.R. Chistova, L.M. Rogach, T.V. Sokolova, V.S. Pekhtereva // Peat industry. - 1990. - 2 - S. 25-28].
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство, выполненное в виде последовательно установленного катионообменника с загрузкой из гранулированного торфа и анионообменника с загрузкой. Гранулированный торф в катионообменнике располагается на слое активированного угля. Рабочая емкость такого устройства по катионам металлов составляет 220 г-экв/м3. Предусматривается регенерация загрузки из гранулированного торфа раствором серной кислоты с расходом 0,1 г-экв/л. При ухудшении рабочих характеристик гранулированный торф выгружается из фильтра и далее используется в качестве коммунально-бытового топлива для нужд малой энергетики [Извлечение ионов тяжелых металлов из сточных вод гальванических производств гранулированным торфом /Л.Р. Чистова, Л.М. Рогач, Т.В. Соколова, В. С. Пехтерева //Торфяная промышленность. - 1990. - 2 - С. 27-28].Closest to the claimed invention in technical essence is a device made in the form of a sequentially installed cation exchanger with loading from granular peat and an anion exchanger with loading. Granular peat in a cation exchanger is located on a layer of activated carbon. The working capacity of such a device for metal cations is 220 g-eq / m 3 . It provides for the regeneration of the load from granular peat with a solution of sulfuric acid with a flow rate of 0.1 g-eq / L. When performance deteriorates, granular peat is discharged from the filter and then used as a household fuel for the needs of small energy [Extraction of heavy metal ions from wastewater from galvanic plants by granular peat / L.R. Chistova, L.M. Rogach, T.V. Sokolova, V.S. Pekhterev // Peat industry. - 1990. - 2 - S. 27-28].
Недостатком данного способа очистки и устройства для его осуществления является невысокая обменная емкость загрузки по катионам металлов. Также, не предусматривается защита фильтровальной загрузки от биологического обрастания, так как наряду с растворенными солями тяжелых металлов в сточной воде могут находиться органические загрязнения. The disadvantage of this method of purification and device for its implementation is the low exchange capacity of the charge for metal cations. Also, protection of the filter load from biological fouling is not provided, since along with dissolved salts of heavy metals in organic waste water there may be organic contaminants.
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки сточных вод и продление фильтроцикла ионообменных фильтров при использовании природных сорбционно-ионообменных материалов. The objective of the invention is to increase the efficiency of wastewater treatment and extending the filter cycle of ion-exchange filters using natural sorption-ion-exchange materials.
Поставленная задача достигается тем, что сточные воды в катионообменнике подвергают аэрированию, а в анионообменнике - окислению. Причем сточные воды в катионообменнике аэрируют воздухом, а в анионообменнике окисляют озоном или хлорной водой. Сточные воды через катионообменник и анионообменник пропускают со скоростью 0,1-30 м/ч. The problem is achieved in that the wastewater in the cation exchanger is subjected to aeration, and in the anion exchanger - to oxidation. Moreover, the wastewater in the cation exchanger is aerated with air, and in the anion exchanger it is oxidized with ozone or chlorine water. Wastewater is passed through a cation exchanger and an anion exchanger at a speed of 0.1-30 m / h.
Устройство для осуществления очистки сточных вод от солей металлов, включающее последовательно установленные - катионообменник с загрузкой в виде гранулированного торфа, и анионообменник с загрузкой, согласно изобретения, в катионообменнике загрузка выполнена в виде последовательно расположенных слоев, образованных из нетканого волокнистого материала на основе природных волокнистых веществ и высушенного гранулированного торфа, который расположен между слоями нетканого волокнистого материала, а в анионообменнике загрузка выполнена из нетканого волокнистого материала, под которым размещена фильтровальная зернистая загрузка. Причем высушенный гранулированный торф и нетканый волокнистый материал предварительно обработаны раствором минеральной кислоты - 0,01-1 н. раствором соляной или серной кислоты, а затем сформованы путем последовательной укладки материалов. В катионообменнике высота высушенного гранулированного торфа выполнена от 40 до 4000 мм, а высота каждого слоя нетканого волокнистого материала выполнена от 2 до 40 мм. Причем высушенные гранулы торфа выполнены размером от 1 до 10 мм. В анионообменнике высота слоя нетканого волокнистого материала выполнена от 2 до 2000 мм, высота слоя фильтровальной зернистой загрузки - от 10 до 4500 мм. Кроме того, слой фильтровальной зернистой загрузки выполнен, например из кварцевого песка, гравия, гранитного щебня, антрацита, керамзита или дробленых горелых пород, с диаметром частиц от 0,2 до 70 мм. Нетканый волокнистый материал фрактальной структуры получен путем осаждения суспензии из природных волокнистых веществ, например древесной целлюлозы сульфитной или сульфатной варки, хлопкового линта, камвольного кнопа. A device for the treatment of wastewater from metal salts, comprising sequentially installed - a cation exchanger with a load in the form of granular peat, and an anion exchanger with a load, according to the invention, in a cation exchanger the load is made in the form of successive layers formed from non-woven fibrous material based on natural fibrous substances and dried granular peat, which is located between the layers of nonwoven fibrous material, and in the anion exchanger and from a nonwoven fibrous material, under which a filter granular load is placed. Moreover, the dried granular peat and non-woven fibrous material are pre-treated with a solution of mineral acid - 0.01-1 N. a solution of hydrochloric or sulfuric acid, and then formed by sequential stacking of materials. In the cation exchanger, the height of the dried granular peat is made from 40 to 4000 mm, and the height of each layer of non-woven fibrous material is made from 2 to 40 mm. Moreover, the dried peat granules are made from 1 to 10 mm in size. In the anion exchanger, the layer height of the nonwoven fibrous material is made from 2 to 2000 mm, the layer height of the filter granular load is from 10 to 4500 mm. In addition, the filter granular loading layer is made, for example, of quartz sand, gravel, granite crushed stone, anthracite, expanded clay or crushed burned rocks, with a particle diameter of from 0.2 to 70 mm. Non-woven fibrous material of a fractal structure is obtained by precipitation of a suspension from natural fibrous substances, for example, sulphite or sulphate pulp, cotton lint, worsted button.
Очистка сточных от солей металлов и устройство для ее осуществления выполняются следующим образом. Так как в образовании катионообменника используется предварительно высушенный гранулированный торф, полученный методом окатывания, то это дает следующие преимущества. Преимущества состоят в том, что для получения гранулированного торфа используется верховой торф высокой степени разложения, по сравнению с низинным торфом, он имеет однородную структуру пор с меньшими размерами. В процессе окатывания торфа и последующего высушивания в производственных условиях при складировании россыпью, улучшаются его физико-механические свойства, увеличивается его насыпная плотность, уменьшается набухаемость, возрастают прочностные свойства природного сорбента, становится однородным фракционный состав. При этом сохраняются: естественная пористость торфа (порозность 85-87%), сорбционная активность (емкость) и ионообменные свойства. Причем сорбционные характеристики предварительно высушенного гранулированного торфа возрастают при уменьшении размера фракций. При среднем размере фракций от 1 до 10 мм гранулированный торф имеет высокую поглотительную способность при наименьшем гидравлическом сопротивлении фильтрату. Кроме того, при использовании торфяных гранул с другими размерами фракций может привести к резкому ухудшению сорбционно-фильтровальных свойств торфяной загрузки. Целесообразно также, перед использованием гранулированный торф обрабатывать, например 0,01-1 н. раствором соляной или серной кислоты, для полного удаления из него природно-сорбированных ионов и легкогидролизуемых соединений, что приводит к увеличению обменной емкости катионообменной загрузки. Sewage treatment from metal salts and a device for its implementation are as follows. Since the pre-dried granulated peat obtained by the pelletizing method is used in the formation of the cation exchanger, this gives the following advantages. The advantages are that high-decomposition peat is used to produce granular peat, compared to low-lying peat, it has a uniform pore structure with smaller sizes. In the process of peat peeling and subsequent drying under industrial conditions during bulk storage, its physical and mechanical properties improve, its bulk density increases, swelling decreases, the strength properties of the natural sorbent increase, and the fractional composition becomes uniform. At the same time, natural peat porosity (porosity of 85-87%), sorption activity (capacity) and ion-exchange properties are preserved. Moreover, the sorption characteristics of pre-dried granulated peat increase with decreasing fraction size. With an average fraction size of 1 to 10 mm, granular peat has a high absorption capacity with the least hydraulic resistance to the filtrate. In addition, when using peat granules with other sizes of fractions, it can lead to a sharp deterioration in the sorption and filtering properties of peat loading. It is also advisable, before using granular peat to process, for example, 0.01-1 N. a solution of hydrochloric or sulfuric acid, to completely remove naturally sorbed ions and easily hydrolyzable compounds from it, which leads to an increase in the exchange capacity of the cation exchange charge.
Также, для увеличения сорбционно-ионообменной емкости катионита, целесообразно использовать нетканый волокнистый материал на природной основе, состоящий из отходов целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности. При этом такой нетканый волокнистый материал желательно получать путем осаждения суспензии, после дозирования и смешения исходных компонентов (наполнителя и связующего). Причем суспензию осаждают на сетчатую перегородку тремя равными частями с разными скоростями, соответствующими выбранному режиму давления. При этом происходит полное связывание волокон наполнителя связующим компонентом за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. Вследствие чего, получается фильтровальный материал объемного действия с высокой сорбционно-активной емкостью, имеющий фрактальную структуру, характеризующуюся закономерным уменьшением размеров пор от входа к выходу фильтруемой воды (пористостью на входе - 90,8-92,7%, на входе - 83,8-84,1%). При этом целесообразно в качестве исходных компонентов использовать природные волокнистые вещества, например древесную целлюлозу сульфитной или сульфатной варки (в качестве связующего), хлопковый линт, камвольный кноп (в качестве наполнителя). Причем получается фильтровальный материал практически стойкий во всех полярных и неполярных средах, за исключением концентрированных минеральных кислот и некоторых активных комплексообразователей, а также механически прочный при высоких динамических нагрузках. Кроме того, данный материал обладает незначительной обменной емкостью по отношению к катионам металлов до 50 г-экв/м3 и значительной емкостью по отношению к анионам - до 500 г-экв/м3. Желательно перед использованием, нетканый волокнистый материал обрабатывать, например 0,01 - 1 н. раствором соляной или серной кислоты для, полного удаления из него сортированных в процессе получения катионов.Also, to increase the sorption-ion exchange capacity of cation exchange resin, it is advisable to use non-woven fibrous material on a natural basis, consisting of waste from the pulp and paper and textile industries. Moreover, it is desirable to obtain such a nonwoven fibrous material by precipitation of the suspension, after dosing and mixing of the starting components (filler and binder). Moreover, the suspension is deposited on the mesh wall in three equal parts with different speeds corresponding to the selected pressure mode. In this case, the filler fibers are completely bound by the binder component due to the electrostatic forces of intermolecular interaction. As a result, a volumetric filter material with a high sorption-active capacity is obtained, having a fractal structure, characterized by a regular decrease in pore size from the inlet to the outlet of filtered water (porosity at the inlet - 90.8-92.7%, at the inlet - 83.8 -84.1%). At the same time, it is advisable to use natural fibrous substances as initial components, for example, wood pulp of sulfite or sulfate cooking (as a binder), cotton lint, worsted knop (as a filler). Moreover, the filter material is practically stable in all polar and non-polar environments, with the exception of concentrated mineral acids and some active complexing agents, and also mechanically strong at high dynamic loads. In addition, this material has an insignificant exchange capacity with respect to metal cations of up to 50 geq / m 3 and a significant capacity with respect to anions of up to 500 geq / m 3 . It is preferable to use non-woven fibrous material to process, for example 0.01 - 1 N. a solution of hydrochloric or sulfuric acid for complete removal of cations sorted in the process of obtaining it.
Для получения высокой эффективности очистки сточных вод целесообразно в катионообменнике обработанную торфяную гранулированную загрузку располагать между слоями обработанного нетканого волокнистого материала с высотой загрузки торфа от 40 до 4000 мм и высотой каждого слоя нетканого волокнистого материала от 2 до 40 мм. Так как преимуществом заключения торфяной гранулированной загрузки между слоями волокнистого нетканого материала является то, что верхний слой этого материала помимо фильтровальных и сорбционно-ионообменных функций выполняет роль равномерного распределения обрабатываемой воды на поверхности адсорбента, а нижний слой - предотвращает вынос частиц торфяных гранул в фильтрат. За счет задерживания взвешенных веществ и органических примесей верхним слоем волокнистого материала, т.е. на начальной стадии фильтрования, основной ионообменный слой - обработанный гранулированный торф не засоряется, что приводит к увеличению прохождения ионообменных процессов, а в целом к увеличению рабочей емкости катионообменного фильтра. При этом высота слоев загрузки диктуется особенностями конструкций катионообменных установок, а также содержанием ионов металлов и других загрязнений в исходной сточной воде, подвергаемой очистке. To obtain high efficiency of wastewater treatment, it is advisable to place the treated peat granular charge in the cation exchanger between the layers of the processed nonwoven fibrous material with a peat loading height of 40 to 4000 mm and the height of each layer of nonwoven fibrous material from 2 to 40 mm. Since the advantage of concluding a peat granular charge between layers of fibrous nonwoven material is that the upper layer of this material, in addition to filtering and sorption-ion exchange functions, plays the role of uniform distribution of the treated water on the surface of the adsorbent, and the lower layer prevents the particles of peat granules from entering the filtrate. Due to the retention of suspended solids and organic impurities by the upper layer of fibrous material, i.e. at the initial stage of filtration, the main ion-exchange layer - the processed granular peat does not become clogged, which leads to an increase in the passage of ion-exchange processes, but in general to an increase in the working capacity of the cation-exchange filter. In this case, the height of the loading layers is dictated by the design features of cation-exchange plants, as well as the content of metal ions and other contaminants in the initial wastewater to be treated.
Целесообразно с экологической и технологической точки зрения в качестве анионообменных материалов использовать материалы на природной основе. Таким материалом является выше описанный нетканый волокнистый материал. Из-за наличия в данном материале недостатка, характеризующегося прогибанием в направлении потока жидкости (при фильтровании через него стоков), желательно этот материал располагать на поддерживающей основе. Поэтому в анионообменной установке, заранее обработанный раствором минеральной кислоты нетканый волокнистый материал укладывается высотой от 2 до 2000 мм на слой фильтровальной зернистой загрузки. Причем фильтровальная зернистая загрузка высотой от 10 до 4500 мм может состоять, например, из кварцевого песка, гравия, гранитного щебня, антрацита, керамзита или дробленых горелых пород, с диаметром частиц от 0,2 до 70 мм. It is advisable from an environmental and technological point of view to use materials on a natural basis as anion exchange materials. Such a material is the non-woven fibrous material described above. Due to the presence of a drawback in this material, characterized by deflection in the direction of the liquid flow (when filtering wastewater through it), it is desirable to place this material on a support basis. Therefore, in an anion exchange unit, a nonwoven fibrous material pre-treated with a solution of mineral acid is laid in a height of 2 to 2000 mm on a layer of filter granular charge. Moreover, the filter granular load with a height of 10 to 4500 mm can consist, for example, of quartz sand, gravel, crushed granite, anthracite, expanded clay or crushed burned rocks, with a particle diameter of 0.2 to 70 mm.
Также для повышения эффективности очистки, желательно сточные воды рН 4,0-6,5 пропускать через катионообменник со скоростью 0,1-30 м/ч. При несоблюдении данного диапазона рН обрабатываемой воды возникают негативные явления, связанные с повышением ХПК в фильтрате. Получаемый после прохождения через катионообменную установку, фильтрат кислой реакции среды (рН 2,5-6,0) пропускают через анионообменник с целью нейтрализации очищаемых стоков и снижения в них содержания анионов. При прохождении очищаемых стоков со скоростью 0,1-30 м/ч через выше описанный анионообменник, в них снижается содержание анионов и остаточное содержание катионов. В результате чего, очищенные от солей металлов стоки имеют нейтральную реакцию среды (рН 6,5-8,5) и сниженное содержание анионов. Also, to increase the cleaning efficiency, it is desirable to pass the wastewater pH 4.0-6.5 through the cation exchanger at a speed of 0.1-30 m / h. If this pH range of the treated water is not observed, negative phenomena occur associated with an increase in COD in the filtrate. Obtained after passing through a cation exchange unit, the filtrate of the acidic reaction of the medium (pH 2.5-6.0) is passed through an anion exchanger in order to neutralize the treated effluents and reduce the content of anions in them. With the passage of purified effluents at a speed of 0.1-30 m / h through the above-described anion exchanger, they decrease the content of anions and the residual content of cations. As a result, the effluents purified from metal salts have a neutral reaction of the medium (pH 6.5-8.5) and a reduced content of anions.
С целью предотвращения биологического обрастания ионообменников и дезинфекции обрабатываемых стоков, целесообразно в катионообменнике сточные воды подвергать аэрированию воздухом, в анионообменнике - окислению озоном или хлорной водой. Благодаря аэрации и двухступенчатому последовательному фильтрованию, а также вводу окислителя в фильтровальный слой загрузки анионообменника не происходит обрастания сорбционно-фильтровальных загрузок, и таким образом не возникает вторичного загрязнения обрабатываемых стоков. Кроме того, при вводе окислителя происходит минерализация органических веществ (они содержатся в очищаемой сточной воде наряду с растворенными солями металлов), которые в этом состоянии хорошо задерживаются пористой загрузкой. In order to prevent biological fouling of ion exchangers and disinfection of treated effluents, it is advisable to subject the wastewater in the cation exchanger to air aeration, and in the anion exchanger to oxidize it with ozone or chlorine water. Due to aeration and two-stage sequential filtering, as well as the introduction of an oxidizing agent into the filter layer of the anion exchanger charge, fouling of the sorption-filter charges does not occur, and thus secondary pollution of the treated effluents does not occur. In addition, when an oxidizing agent is introduced, organic substances are mineralized (they are contained in the treated wastewater along with dissolved metal salts), which in this state are well retained by the porous charge.
Преимуществом также является то, что гранулированный торф и нетканый волокнистый материал практически не разрушаются при длительной эксплуатации. Десятикратная регенерация торфяной гранулированной загрузки 0,01-2,5 н. раствором минеральной кислоты не приводит к значительной потере его сорбционно-ионообменной емкости. Однако дальнейшее использование торфяной гранулированной загрузки нецелесообразно, так как длительное ее использование сопровождается постепенным понижением способности очищать воду. Также торфяную гранулированную загрузку вместе с нетканым волокнистым материалом, который изготавливается из отходов промышленности, рекомендуется утилизировать путем получения качественного коммунально-бытового топлива для нужд малой энергетики. Кроме того, для фильтровальной зернистой загрузки рекомендуется предусматривать водовоздушную или водяную промывку. An advantage is also that granular peat and non-woven fibrous material are practically not destroyed during long-term operation. Ten-fold regeneration of peat granular load 0.01-2.5 N. a solution of mineral acid does not lead to a significant loss of its sorption-ion exchange capacity. However, the further use of peat granular loading is impractical, since its prolonged use is accompanied by a gradual decrease in the ability to purify water. Also, peat granular loading together with non-woven fibrous material, which is made from industrial wastes, is recommended to be disposed of by obtaining high-quality municipal fuel for small-scale energy needs. In addition, it is recommended that a water or water rinse be made for filter granular loading.
Желательно растворы, образующиеся при регенерации гранулированного торфа, подвергать электрохимической или реагентной обработке с целью извлечения металлов из элюатов. It is desirable that the solutions formed during the regeneration of granular peat be subjected to electrochemical or reagent treatment in order to extract metals from eluates.
Изобретение поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема устройства ионообменников для осуществления ими очистки стоков. The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of the device of ion exchangers for their sewage treatment.
Устройство выполнено следующим образом, оно включает: корпус 1 катионообменника, внутри которого расположены армированные сетки 2, между слоями 3 из обработанного нетканого волокнистого материала располагается слой ионообменной загрузки 4 из обработанных торфяных гранул. Внутри верхней части корпуса 1 катионообменника расположены патрубки 5, 6 распределительной или дренажной системы для подачи воздуха, исходной воды или регенерационного раствора и сбора отработанной промывочной воды, а в нижней части - патрубок 7 распределительной и дренажной системы для подачи промывочной воды и сбора обработанной воды или отработанного регенерационного раствора. Патрубок 7 для сбора обработанной воды связан трубопроводом 8 отвода обработанной воды из корпуса 1 катионообменника. Трубопровод 8 связан с трубопроводом 10 подачи воды в корпус 11 анионообменника. Внутри корпуса 11 анионообменника расположена армированная сетка 12, а также анионообменный слой 13 из обработанного нетканого волокнистого материала, располагаемого на слое 14 из фильтровальной зернистой загрузки. Снаружи боковой части корпуса 11 анионообменника расположен карман фильтра 15. Внутри корпуса 11 анионообменника расположены: в верхней части - патрубок 16 распределительной или дренажной системы для подачи обрабатываемой воды и сбора отработанной промывочной воды; в средней и нижней части - патрубки 17 распределительной системы для подачи окислителя; в нижней части - патрубок 18 распределительной и дренажной системы для подачи промывочной воды и сбора обработанной воды. Дренажные системы нижней части ионообменных фильтров состоят из перфорированных патрубков 7, 18 с поддерживающим гравийным слоем с размерами зерен от 1 до 40 мм. The device is made as follows, it includes: a cation exchanger body 1, inside which reinforced meshes 2 are located, between the layers 3 of the processed non-woven fibrous material there is a layer of ion-exchange charge 4 of the processed peat granules. Inside the upper part of the cation exchanger housing 1, there are nozzles 5, 6 of the distribution or drainage system for supplying air, source water or a regeneration solution and collecting spent washing water, and in the lower part there is a nozzle 7 of the distribution and drainage system for supplying washing water and collecting treated water, or spent regeneration solution. The pipe 7 for collecting the treated water is connected by a pipe 8 for discharging the treated water from the cation exchanger housing 1. The pipeline 8 is connected to the pipeline 10 for supplying water to the housing 11 of the anion exchanger. A reinforced mesh 12 is located inside the anion exchanger body 11, as well as an anion exchange layer 13 of processed non-woven fibrous material located on the layer 14 of the filter granular charge. Outside the lateral part of the anion exchanger housing 11 there is a filter pocket 15. Inside the anion exchanger housing 11 are located: in the upper part, a nozzle 16 of a distribution or drainage system for supplying the treated water and collecting the used wash water; in the middle and lower part - pipes 17 of the distribution system for supplying the oxidizing agent; in the lower part there is a pipe 18 of a distribution and drainage system for supplying flushing water and collecting treated water. The drainage systems of the lower part of the ion-exchange filters consist of perforated nozzles 7, 18 with a supporting gravel layer with grain sizes from 1 to 40 mm.
Способ очистки сточных вод от солей металлов осуществляется следующим образом: исходную воду по трубопроводу 19 подают низходящим потоком в корпус 1 катионообменника через патрубок 5 распределительной системы. Также, в верхнюю часть по трубопроводу 20 и патрубку 6 распределительной системы подают воздух. После насыщения воздухом, исходная вода, пройдя через армированную сетку 2, поступает для очистки на слои 3, 4 катионообменной загрузки. Поочереди, пройдя через все слои катионообменной загрузки, исходная вода обрабатывается. Далее обработанную воду, пройденную через армированную сетку 2, собирают и по патрубку 7 дренажной системы, а затем трубопроводу 8 отводят из корпуса 7 катионообменника. Путем перекачки жидкости насосом 9, обработанную воду по трубопроводу 10 подают низходящим потоком в корпус 11 анионообменника. В корпусе анионообменника обрабатываемая вода, пройдя через карман фильтра 15, патрубок 16 распределительной системы и армированную сетку 12, поступает для очистки на слой анионообменной загрузки 13. Проходя через слой анионообменной загрузки 13, данная вода обрабатывается. Далее для дальнейшей обработки, она проходит через слой 14 из фильтровальной зернистой загрузки, куда по трубопроводу 21 и патрубку 17 распределительной системы подают окислитель. Затем окончательно обработанную воду собирают и по патрубку 18 дренажной системы, и далее трубопроводу 22 отводят из корпуса анионообменника. The method of purification of wastewater from metal salts is carried out as follows: the source water is supplied through a pipe 19 in a downward flow to the cation exchanger housing 1 through the nozzle 5 of the distribution system. Also, air is supplied to the upper part via a pipe 20 and a pipe 6 of a distribution system. After saturation with air, the source water, passing through the reinforced mesh 2, is fed for cleaning to layers 3, 4 of the cation exchange charge. In turn, passing through all layers of the cation exchange charge, the source water is processed. Next, the treated water passed through the reinforced mesh 2 is collected and through the pipe 7 of the drainage system, and then the pipe 8 is diverted from the cation exchanger body 7. By pumping liquid to the pump 9, the treated water is piped through a conduit 10 to a downstream stream into the anion exchanger housing 11. In the anion exchanger housing, the treated water, passing through the filter pocket 15, the nozzle 16 of the distribution system and the reinforced mesh 12, is fed for cleaning to the anion exchange loading layer 13. Passing through the anion exchange loading layer 13, this water is processed. Further, for further processing, it passes through a layer 14 of a filter granular charge, where an oxidizing agent is supplied through a pipe 21 and a pipe 17 of the distribution system. Then, the finally treated water is collected through the pipe 18 of the drainage system, and then the pipe 22 is diverted from the anion exchanger body.
После окончания фильтроцикла ионообменных фильтров, предусматривают регенерацию и промывку их сорбционно-ионообменной загрузки. В корпусе 1 катионообменника ионообменные свойства загрузки восстанавливают путем подачи сверху вниз регенерационного раствора по трубопроводу 23 в патрубок 5 распределительной системы. Затем, пройдя через катионообменную загрузку 3, 4, отработанный регенерационный раствор собирают, и по патрубку 7 дренажной системы и трубопроводу 24 отводят из корпуса 1 катионообменника. Для промывки корпуса 1 катионообменника промывные воды восходящим потоком подают по трубопроводу 24 в патрубок 7 распределительной системы. Далее пройдя через катионообменную загрузку, отработанные промывочные воды собирают, и по патрубку 5 дренажной системы и по трубопроводу 23 отводят из корпуса 1 катионообменника. Аналогично, для промывки корпуса 11 анионообменника промывные воды восходящим потоком подают по трубопроводу 25 в патрубок 18 распределительной системы. Далее пройдя через анионообменную загрузку, отработанные промывочные воды собирают, и по патрубку 16 дренажной системы, а затем через карман фильтра 15 отводят по трубопроводу 26 из корпуса 11 анионообменника. After the end of the filter cycle of ion-exchange filters, regeneration and washing of their sorption-ion-exchange charge are provided. In the cation exchanger housing 1, the ion-exchange properties of the charge are restored by supplying a regeneration solution from top to bottom through a pipe 23 to the nozzle 5 of the distribution system. Then, after passing through the cation exchange charge 3, 4, the spent regeneration solution is collected, and the cation exchanger body 1 is withdrawn through the pipe 7 of the drainage system and the pipe 24. For washing the cation exchanger housing 1, the washing water is supplied in an upward flow through line 24 to the pipe 7 of the distribution system. Then, after passing through a cation exchange charge, the spent wash water is collected, and the cation exchanger body 1 is removed from the casing 5 of the drainage system and pipe 23. Similarly, to flush the anion exchanger body 11, the wash water is fed upward through a pipe 25 into the pipe 18 of the distribution system. Then, after passing through the anion exchange charge, the spent washing water is collected, and through the pipe 16 of the drainage system, and then through the filter pocket 15, it is withdrawn through a pipe 26 from the anion exchanger body 11.
Лучший вариант осуществления способа. The best option for implementing the method.
Катионообменную загрузку 3, 4 получают следующим образом. The cation exchange charge 3, 4 is prepared as follows.
Берут верховой торф высокой степени разложения (25%), влажностью 82% в количестве 1 кг и гранулируют его на тарельчатом грануляторе методом окатывания. Полученные таким образом шарообразные торфяные гранулы со средним размером 4 мм подвергают сушке в производственных условиях при складировании россыпью. Затем торфяные гранулы влажностью 13% обрабатывают 0,1 н. раствором соляной кислоты путем перемешивания в естественных условиях в течение 12 часов. После окончания обработки торфяные гранулы отделяют от раствора кислоты путем сливания раствора через сито с диаметром отверстий 1 мм. Таким образом, получают ионообменную загрузку 4. They take high peat decomposition peat (25%) with a moisture content of 82% in an amount of 1 kg and granulate it on a plate granulator by the pelletizing method. The spherical peat granules thus obtained with an average size of 4 mm are dried under production conditions when stored in bulk. Then peat granules with a moisture content of 13% are treated with 0.1 N. hydrochloric acid solution by stirring in vivo for 12 hours. After processing, peat granules are separated from the acid solution by draining the solution through a sieve with a hole diameter of 1 mm. Thus, an ion exchange charge 4 is obtained.
Также берут нетканый волокнистый материал, состоящий из хлопкового пуха и отходов целлюлозы, и нарезают его на куски с площадью, соответствующей площади размера фильтровальной колонки диаметром 40 мм. Затем данные куски нетканого волокнистого материала подвергают обработке также 0,1 н. раствором соляной кислоты в течение 12 часов путем замачивания. После окончания обработки раствор соляной кислоты отделяют от обрабатываемого материала путем сливания. Таким образом, получают обработанный нетканый волокнистый материал для слоя 3 катионообменной загрузки. A non-woven fibrous material, consisting of cotton fluff and cellulose waste, is also taken and cut into pieces with an area corresponding to the size area of a filter column 40 mm in diameter. Then these pieces of nonwoven fibrous material are also treated with 0.1 N. hydrochloric acid solution for 12 hours by soaking. After treatment, the hydrochloric acid solution is separated from the processed material by draining. In this way, a treated nonwoven fibrous material is obtained for the cation exchange charge layer 3.
Далее формируют катионообменную загрузку путем последовательной укладки компонентов в фильтровальной колонке диаметром 40 мм. При этом берут 50 г ионообменной загрузки 4 из обработанных торфяных гранул располагают их между слоями 3 из обработанного нетканого волокнистого материала. К фильтровальной колонке подводят распределительную систему трубопроводов 20, 6 для подачи в загрузку воздуха интенсивностью 3 м3/м3. Таким образом, получают корпус фильтра 1 с катионообменной загрузкой объемом 100 см3.Next, a cation exchange charge is formed by sequentially stacking the components in a filter column with a diameter of 40 mm. In this case, 50 g of the ion-exchange charge 4 are taken from the treated peat granules and placed between layers 3 of the processed non-woven fibrous material. A distribution system of pipelines 20, 6 is brought to the filter column to supply air with an intensity of 3 m 3 / m 3 . Thus, a filter housing 1 with a cation exchange charge of 100 cm 3 is obtained.
Далее, для получения слоя 13 из анионообменной загрузки берут нетканый волокнистый материал, а затем нарезают и обрабатывают его по выше описанному способу получения обработанного нетканого волокнистого материала для слоя 3 катионообменной загрузки. Further, to obtain layer 13 from the anion-exchange charge, a non-woven fibrous material is taken, and then it is cut and processed according to the above-described method for producing the processed non-woven fibrous material for the cation-exchange charge layer 3.
Также, для получения слоя 14 из фильтровальной зернистой загрузки, берут кварцевый песок диаметром зерен от 0,5 до 2 мм и гравий диаметром зерен от 2 до 5 мм и промывают их дистиллированной водой от различных загрязнений, и потом высушивают при температуре до 100oС.Also, to obtain layer 14 from the filter granular load, take quartz sand with a grain diameter of 0.5 to 2 mm and gravel with a grain diameter of 2 to 5 mm and wash them with distilled water from various contaminants, and then dry at a temperature of up to 100 o С .
Затем формируют слой 13 из анионообменной загрузки путем последовательной укладки компонентов в фильтровальной колонке диаметром 40 мм. При этом берут 2,8 г обработанного нетканого волокнистого материала и располагают его слоями на слой 14, загруженного на высоту 10 см из обработанного кварцевого песка и гравия. К фильтровальной колонке подводят распределительную систему трубопроводов 17, 21 для подачи в загрузку окислителя (озона) расходом 5 мг/л. Таким образом, получают корпус 11 фильтра с анионообменной загрузкой объемом 150 см3.Then a layer 13 is formed from the anion exchange charge by sequentially stacking the components in a filter column 40 mm in diameter. In this case, 2.8 g of treated non-woven fibrous material is taken and placed in layers on layer 14 loaded to a height of 10 cm from treated quartz sand and gravel. A distribution system of pipelines 17, 21 is brought to the filter column for supplying an oxidizing agent (ozone) to the charge with a flow rate of 5 mg / l. Thus, a filter housing 11 with an anion exchange charge of 150 cm 3 is obtained.
После сформирования устройства из корпусов 1, 11 фильтров с катионообменной и анионообменной загрузками проводят очистку сточных вод гальванических, вискозных производств и автотранспортного предприятия. С этой целью сточные воды количеством 10 л с реакцией среды рН 5,2 пропускают последовательно низходящим потоком со скоростью 5 л/ч•дм2 через предлагаемое устройство, а затем исследуют эффективность очистки стоков от имеющихся в них загрязнений. При этом очищаемые сточные воды до фильтрования содержали следующие виды загрязнений (по концетрации): взвешенные вещества - 240 мг/л, ХПК - 315 мгО/л, БПК5 - 120 мгО/л, цветность - 335 град., катионы металлов: Fе - 8,2 мг/л, Zn - 6,1 мг/л, Сu - 1,8 мг/л при солевом фоне Nа2SO4 - 1,9 г/л.After the formation of the device from the housings 1, 11 filters with cation exchange and anion exchange loads, wastewater treatment of galvanic, viscose and motor transport enterprises is carried out. To this end, waste water of 10 l with a pH of 5.2 is passed sequentially with a downward flow at a rate of 5 l / h • dm 2 through the proposed device, and then the efficiency of wastewater treatment from the contaminants present is investigated. At the same time, the filtered wastewater before filtering contained the following types of contaminants (by concentration): suspended solids - 240 mg / l, COD - 315 mgO / l, BOD 5 - 120 mgO / l, color - 335 deg., Metal cations: Fe - 8.2 mg / l, Zn - 6.1 mg / l, Cu - 1.8 mg / l with a salt background of Na 2 SO 4 - 1.9 g / l.
Результаты очистки сточных вод в сравнении с прототипом приведены в таблице. Анализ результатов исследования показывает, что по сравнению с прототипом ионообменная емкость устройства по катионам металлов предлагаемого способа очистки превышает 3,4 раза. Это свидетельствует о продлении времени фильтроцикла предлагаемых ионообменников. Степень извлечения из растворов солей катионов металлов, снижения взвешенных веществ, ХПК, БПК5, цветности также выше.The results of wastewater treatment in comparison with the prototype are shown in the table. Analysis of the results of the study shows that, compared with the prototype, the ion-exchange capacity of the device for metal cations of the proposed cleaning method exceeds 3.4 times. This indicates an extension of the filter cycle time of the proposed ion exchangers. The degree of extraction of metal cations from solutions of salts, reduction of suspended solids, COD, BOD 5 , and color are also higher.
Таким образом, заявляемые способ очистки и устройство ионообменников, обладающие высокой поглотительной емкостью, высокой механической прочностью и хорошей проницаемостью, являются экологически безопасными и достаточно доступными для реализации в производственных условиях на имеющихся типовых установках. Также данное изобретение может быть успешно применено на существующих установках по очистке производственных сточных вод и доочистке городских стоков. Thus, the inventive cleaning method and device of ion exchangers having a high absorption capacity, high mechanical strength and good permeability are environmentally friendly and sufficiently affordable for implementation in a production environment using existing typical installations. Also, this invention can be successfully applied to existing plants for the treatment of industrial wastewater and post-treatment of municipal wastewater.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001107336/12A RU2186036C1 (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Method and apparatus for purifying sewage water from metal salts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001107336/12A RU2186036C1 (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Method and apparatus for purifying sewage water from metal salts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2186036C1 true RU2186036C1 (en) | 2002-07-27 |
Family
ID=20247297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001107336/12A RU2186036C1 (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Method and apparatus for purifying sewage water from metal salts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2186036C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2498844C2 (en) * | 2011-11-24 | 2013-11-20 | Наталья Александровна Антонова | Filtration element for natural water cleaning |
| CN1515343B (en) * | 2003-01-11 | 2014-08-27 | 北京环能海臣科技有限公司 | Sewage treatment equipment by using coal as filtering material |
| CN108033607A (en) * | 2017-11-22 | 2018-05-15 | 湖南望隆企业管理咨询有限公司 | Comprehensive sewage treatment device |
-
2001
- 2001-03-19 RU RU2001107336/12A patent/RU2186036C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЧИСТОВА Л.Р., РОГАЧ Л.М., СОКОЛОВА Т.В., ПЕХТЕРЕВА В.С. Извлечение ионов тяжелых металлов из сточных вод гальванических производств гранулированным торфом. - Торфяная промышленность, 1990, № 2, с.25-28. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1515343B (en) * | 2003-01-11 | 2014-08-27 | 北京环能海臣科技有限公司 | Sewage treatment equipment by using coal as filtering material |
| RU2498844C2 (en) * | 2011-11-24 | 2013-11-20 | Наталья Александровна Антонова | Filtration element for natural water cleaning |
| CN108033607A (en) * | 2017-11-22 | 2018-05-15 | 湖南望隆企业管理咨询有限公司 | Comprehensive sewage treatment device |
| CN108033607B (en) * | 2017-11-22 | 2021-04-27 | 武汉恒合嘉创环境工程有限公司 | Sewage comprehensive treatment device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jagaba et al. | Derived hybrid biosorbent for zinc (II) removal from aqueous solution by continuous-flow activated sludge system | |
| Yusuff et al. | ZnCl2-modified eucalyptus bark biochar as adsorbent: preparation, characterization and its application in adsorption of Cr (VI) from aqueous solutions | |
| EA025602B1 (en) | Wastewater treatment system and process | |
| CN105642221A (en) | Phosphorus removal water purifying agent and preparation method thereof | |
| CN109179955A (en) | A kind of sludge dewatering treatment system and its processing method | |
| WO2015122856A1 (en) | A process for preparation of composite sorbent for removal contaminants from water | |
| Reed et al. | Physicochemical processes | |
| RU2360868C1 (en) | Method of sewage water purification from copper ions | |
| CA3210304A1 (en) | Fiber-based materials for water treatment | |
| Reed et al. | Physicochemical processes | |
| RU2186036C1 (en) | Method and apparatus for purifying sewage water from metal salts | |
| WO2021084119A1 (en) | A process for removing micropollutants in liquid or gas | |
| Bergna et al. | GAC adsorption of ozonated secondary textile effluents for industrial water reuse | |
| RU2327647C1 (en) | Method of sewage water purification against copper ions | |
| Directo et al. | Pilot plant study of physical-chemical treatment | |
| CN206940577U (en) | A kind of sewage purification device | |
| Viraraghavan et al. | Adsorption of cadmium and chromium from wastewater by peat | |
| CN108452776A (en) | A kind of adsorbent for sewage disposal | |
| CN101077814B (en) | Filtration device based on purified diatomite and fibre filtering element and process flow thereof | |
| RU2399412C2 (en) | Method of making sorbent for purifying natural and waste water | |
| Putri et al. | Application of ceramic filter and reverse osmosis membrane for produced water treatment | |
| CN207468372U (en) | A kind of ship wet process of FGD washs water treatment system | |
| KR100483694B1 (en) | Adsorption Reaction Unit Using Power Active Corbon and Method Thereof | |
| RU2174439C1 (en) | Sorption-filtering charge for cleaning water and method for making it | |
| CN201809196U (en) | High-efficiency diatomite clarifying tank |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 34-2004 |