RU2747686C1 - Method for water purification from complex compounds of heavy metals - Google Patents

Method for water purification from complex compounds of heavy metals Download PDF

Info

Publication number
RU2747686C1
RU2747686C1 RU2020123332A RU2020123332A RU2747686C1 RU 2747686 C1 RU2747686 C1 RU 2747686C1 RU 2020123332 A RU2020123332 A RU 2020123332A RU 2020123332 A RU2020123332 A RU 2020123332A RU 2747686 C1 RU2747686 C1 RU 2747686C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
catalyst
metals
grains
complex
Prior art date
Application number
RU2020123332A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Евгеньевич Кондратьев
Original Assignee
Андрей Евгеньевич Кондратьев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Евгеньевич Кондратьев filed Critical Андрей Евгеньевич Кондратьев
Priority to RU2020123332A priority Critical patent/RU2747686C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2747686C1 publication Critical patent/RU2747686C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/62Heavy metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

FIELD: water treatment.
SUBSTANCE: invention discloses a method for water purification from complex compounds of heavy metals, including the conversion of complex compounds of metals into a cationic form, the formation and removal of insoluble hydroxides and subsequent deep purification. The method is characterized by the fact that the transfer of complex compounds of metals is carried out by lowering the pH level to values not higher than 3.5 by adding acid. Then iron salts are introduced, which play the role of a coagulant and an electron donor, in the amount required to destroy the complex and create coagulating flocs, then the pH is increased to values determined depending on the metals present in the source water, and the resulting suspensions are removed by precipitation or by filtration, after which the clarified water is passed through a layer of granular catalyst, which increases the alkalinity of the passed water, ensuring the simultaneous passage in the intergranular space of the processes of formation of insoluble hydroxides and their precipitation on catalyst grains having negative ζ-potential of the surface, and the formed precipitate is removed by washing the granular catalyst with water to create a boiling bed in which the precipitate is separated from the catalyst surface as a result of friction between the grains.
EFFECT: invention is aimed at increasing efficiency of cleaning, as well as increasing process safety, reducing the cost of equipment and operation, providing possibility of organizing a closed cycle of water use.
1 cl, 6 tb,l 4 ex

Description

Изобретение относится к области очистки питьевых, технических, сточных вод от содержащихся в них катионов и комплексных соединений металлов. Изобретение может быть использовано в различных областях промышленности, коммунальном водоснабжении и водоподготовке для очистки промышленных сточных вод, очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения населения и для технологического обеспечения водой объектов промышленности. The invention relates to the field of purification of drinking, industrial, waste water from the contained cations and complex metal compounds. The invention can be used in various fields of industry, municipal water supply and water treatment for industrial wastewater treatment, surface water treatment used for drinking water supply to the population and for technological water supply of industrial facilities.

Из патента RU 2601333 C1 известен способ, предназначенный для нейтрализации кислых техногенных растворов и/или с осаждением из них ценных компонентов - тяжелых цветных металлов. Способ включает обработку растворов и/или стоков комплексным реагентом-осадителем, включающим карбонат кальция, железо, оксиды кремния и магния в массовом соотношении CaCO3:Fобщ.:SiO2:MgO=100:0,7-9.5:1,3-4,8:2,5-6,5, при активном перемешивании с получением в пульпе pH 5,0-5,5, и последующие выдержку пульпы при активном перемешивании 0,5-2 часа, фильтрацию и промывку осадка. Полученный осадок прокаливают при температуре 720-770°C в течение 1-2 часов. В качестве реагента-осадителя используют шламы химводоочистки тепловых электростанций, включающие карбонат кальция, железо, оксиды кремния и магния, при доведении их состава до указанного соотношения. Способ обеспечивает повышение производительности и экономичности обработки промышленных растворов и/или стоков, содержащих тяжелые цветные металлы и железо, а также получение из них комплексного осадка, пригодного для извлечения металлов, и вовлечение полученных концентратов в рециклинг, что позволяет ликвидировать сброс токсичных отходов в окружающую среду. From the patent RU 2601333 C1 a method is known for neutralizing acidic technogenic solutions and / or with the precipitation of valuable components from them - heavy non-ferrous metals. The method includes the treatment of solutions and / or effluents with a complex precipitant reagent including calcium carbonate, iron, silicon and magnesium oxides in a mass ratio CaCO3: Ftotal: SiO2: MgO = 100: 0.7-9.5: 1.3-4.8 : 2.5-6.5, with active stirring to obtain a pH of 5.0-5.5 in the pulp, and subsequent exposure of the pulp with active stirring for 0.5-2 hours, filtration and washing of the precipitate. The resulting precipitate is calcined at a temperature of 720-770 ° C for 1-2 hours. As a precipitating reagent, slimes of chemical water treatment of thermal power plants are used, including calcium carbonate, iron, silicon and magnesium oxides, when their composition is brought to the specified ratio. The method provides an increase in the productivity and efficiency of processing industrial solutions and / or effluents containing heavy non-ferrous metals and iron, as well as obtaining a complex sludge from them, suitable for the extraction of metals, and involving the obtained concentrates in recycling, which makes it possible to eliminate the discharge of toxic waste into the environment ...

Наиболее близким аналогом, является способ очистки воды раскрытый в заявке CN109607856A. Способ включает следующие этапы: Этап 1, Добавление серной кислоты в комплексную сточную воду, регулирование рН до 2,5-3,5, добавление сульфата железа и проведение сложной реакции разрушения; Этап 2, Добавление NaOH, регулирование рН до 9,5-10,5 для удаления ионов меди, затем добавление коагулянта, выполнение перемешивания, выполнение первичной фильтрации или седиментации для получения промежуточной сточной воды 1 и выполнение сбора концентрации на осадке.; Шаг 3: Добавление NaOH в промежуточные сточные воды 1, регулировка рН до 9,5-10,5 и добавление сульфида натрия для вторичной реакции удаления меди; Шаг 4: Добавление сульфата железа для удаления избыточных ионов серы; и Шаг 5: добавление коагулянта, выполнение перемешивания, выполнение вторичной фильтрации или седиментации для получения промежуточных сточных вод 2 и выполнение сбора концентрации на осадке. Согласно способу, раскрытому в изобретении, реакции удаления меди методом гидроксида натрия и методом сульфида натрия принимаются для очистки сточных вод, так что снижается концентрация ионов меди в предварительно сформованной осадочной воде, исключается отравление ионами металлов бактерий и грибов в последующих процессах и снижаются материальные затраты; и способ имеет выдающиеся характеристики хорошего экологически чистого показателя и низких производственных затрат.The closest analogue is the water purification method disclosed in the application CN109607856A. The method includes the following stages: Stage 1, Adding sulfuric acid to the complex waste water, adjusting the pH to 2.5-3.5, adding ferrous sulfate and carrying out a complex degradation reaction; Step 2, Add NaOH, adjust pH to 9.5-10.5 to remove copper ions, then add coagulant, perform stirring, perform primary filtration or sedimentation to obtain intermediate wastewater 1 and perform collection of concentration on the sludge .; Step 3: Adding NaOH to intermediate wastewater 1, adjusting the pH to 9.5-10.5 and adding sodium sulfide for the secondary copper removal reaction; Step 4: Adding ferrous sulfate to remove excess sulfur ions; and Step 5: adding coagulant, performing agitation, performing secondary filtration or sedimentation to obtain intermediate wastewater 2, and performing collection of concentration on the sludge. According to the method disclosed in the invention, the copper removal reactions by the sodium hydroxide method and the sodium sulfide method are adopted for wastewater treatment, so that the concentration of copper ions in the preformed sedimentary water is reduced, poisoning by metal ions of bacteria and fungi in subsequent processes is eliminated, and material costs are reduced; and the method has the outstanding characteristics of good environmental performance and low production costs.

Однако указанные известные способы очистки воды имеют ряд недостатков:However, these known methods of water purification have a number of disadvantages:

- не большая глубина очистки до десятых – сотых долей мг/л.;- not great depth of cleaning up to tenths - hundredths of mg / l;

- образуются трудноудаляемые мелкие взвеси, такие как сульфиды металлов, что снижает эффективность очистки и повышает расходы на оборудование и эксплуатацию;- hard-to-remove fine suspended solids such as metal sulfides are formed, which reduces the cleaning efficiency and increases equipment and operating costs;

- низкая безопасность процесса очистки воды, поскольку в процессе образуется сероводород.- low safety of the water purification process, since hydrogen sulfide is formed in the process.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков при очистке сточных вод. The object of the present invention is to eliminate the above disadvantages in wastewater treatment.

Технический результат заявленного способа заключается в очистке сточных вод от катионов и комплексных соединений любых тяжелых металлов из растворов с глубиной очистки до тысячных - десятитысячных долей мг/л, повышении безопасности процесса, поскольку не образуется сероводород, повышении эффективности очистки и снижению расходов на оборудование и эксплуатацию, за счет того, что не образуются трудноудаляемые мелкие взвеси, такие как сульфиды металлов, удалении из стоков сопутствующих загрязнений, возможности организации замкнутого цикла использования воды, возможности отказа от осветлительных зернистых фильтров, используемых только для удаления взвешенных веществ; исключении проскока гидроксидов из отстойника, в предотвращении образования на зернистом катализаторе колоний микроорганизмов и различных отложений. Кроме того, полученная после очистки данным способом вода имеет высокую экологическую эффективность, поскольку степень очистки воды превышает требования ПДК рыбохозяйственного водоема. The technical result of the claimed method consists in purifying wastewater from cations and complex compounds of any heavy metals from solutions with a purification depth of up to thousandths - ten thousandths of mg / l, increasing the safety of the process, since no hydrogen sulfide is formed, increasing the purification efficiency and reducing the cost of equipment and operation , due to the fact that stubborn fine suspensions, such as metal sulfides, are not formed, the removal of associated contaminants from the effluent, the possibility of organizing a closed cycle of water use, the possibility of abandoning clarifying granular filters used only for removing suspended solids; excluding the breakthrough of hydroxides from the sump, in preventing the formation of colonies of microorganisms and various deposits on the granular catalyst. In addition, the water obtained after purification by this method has a high environmental efficiency, since the degree of water purification exceeds the MPC requirements for a fishery reservoir.

Указанный технический результат реализуется за счет следующих приемов. Выполняют перевод комплексных соединений металлов в катионную форму. С этой целью выполняют разрушение комплексных соединений металлов путем понижения уровня рН до значений не выше 3,5 добавлением кислоты. При этом подходит любая известная кислота, имеющаяся в наличии: серная, соляная, азотная, уксусная. Затем вводят соли железа, которые могут исполнять роль коагулянта и донора электронов, в количестве, необходимом для разрушения комплекса и создания коагулирующих хлопьев. Указанное необходимое количество определяют либо эмпирическим путем при пусконаладочных работах, либо рассчитывается в зависимости от вида металлов, их концентрации, концентрации других загрязняющих веществ, уровня рН. Затем повышают рН до значений, определяемых в зависимости от имеющихся в исходной воде металлов, и удаляют образовавшиеся взвеси осаждением или фильтрованием. Затем осветленную воду пропускают через слой зернистого катализатора, который повышает щелочность пропускаемой воды, обеспечивая одновременное прохождение в межзерновом пространстве процессов образования нерастворимых гидроксидов и их осаждения на зернах катализатора, имеющих отрицательный ζ-потенциал поверхности. Образующийся осадок удаляют промывкой зернистого катализатора водой с созданием кипящего слоя, в котором осадок отделяется от поверхности катализатора в результате трения зерен между собой. При этом для очистки воды от катионов металлов, вода пропускается со скоростью не более 8м/час через слой толщиной не менее 0,8м зернистого катализатора с зернами размером 0,5÷5мм, который повышает щелочность пропускаемой воды, обеспечивая одновременное прохождение в межзерновом пространстве процессов образования нерастворимых гидроксидов и их осаждения на зернах катализатора, имеющих отрицательный ζ-потенциал поверхности, а образующийся осадок удаляется промывкой зернистого катализатора водой с созданием кипящего слоя, в котором осадок отделяется от поверхности катализатора в результате трения зерен между собой.The specified technical result is realized through the following techniques. Conversion of complex metal compounds into cationic form is carried out. For this purpose, the destruction of complex metal compounds is carried out by lowering the pH level to values not higher than 3.5 by adding acid. In this case, any known acid that is available is suitable: sulfuric, hydrochloric, nitric, acetic. Then, iron salts are introduced, which can act as a coagulant and an electron donor, in the amount necessary to destroy the complex and create coagulating flocs. The specified required amount is determined either empirically during commissioning, or is calculated depending on the type of metals, their concentration, the concentration of other pollutants, and the pH level. Then the pH is increased to values determined depending on the metals present in the source water, and the resulting suspensions are removed by precipitation or filtration. Then the clarified water is passed through a bed of granular catalyst, which increases the alkalinity of the passed water, ensuring the simultaneous passage in the intergranular space of the processes of formation of insoluble hydroxides and their precipitation on catalyst grains having a negative ζ- potential of the surface. The resulting precipitate is removed by washing the granular catalyst with water to create a fluidized bed in which the precipitate is separated from the catalyst surface as a result of friction between the grains. At the same time, to purify water from metal cations, water is passed at a speed of no more than 8 m / h through a layer with a thickness of at least 0.8 m of a granular catalyst with grains of 0.5 ÷ 5 mm, which increases the alkalinity of the passed water, ensuring the simultaneous passage of processes in the intergranular space the formation of insoluble hydroxides and their deposition on catalyst grains having a negative ζ surface potential, and the formed precipitate is removed by washing the granular catalyst with water to create a fluidized bed in which the precipitate is separated from the catalyst surface as a result of friction between the grains.

Способ осуществляется следующим образом. The method is carried out as follows.

Реагентная очистка и очистка каталитическим осаждением основаны на использовании одних и тех же процессов. Принцип удаления металлов из раствора состоит в переводе катионов металлов в нерастворимые гидроксиды, что позволяет их извлечь из обрабатываемой воды путем осаждения или механического фильтрования. Различие состоит в том, что при реагентной обработке гидроксид образуется в реакторе или камере хлопьеобразования и осаждается в отстойнике (размеры этих сооружений измеряются в метрах), а при каталитическом осаждении такой же гидроксид образуется в межзерновом пространстве катализатора и осаждается на зерна катализатора, надежно удерживаясь на них. Размеры таких «реакторов» и «отстойников» - доли мм, что значительно ускоряет прохождение процесса очистки и повышает его эффективность.Reagent cleaning and catalytic deposition cleaning are based on the same processes. The principle of removing metals from a solution consists in converting metal cations into insoluble hydroxides, which allows them to be removed from the treated water by precipitation or mechanical filtration. The difference is that during reagent treatment, hydroxide is formed in a reactor or flocculation chamber and is deposited in a settling tank (the dimensions of these structures are measured in meters), and during catalytic deposition, the same hydroxide is formed in the intergranular space of the catalyst and is deposited on the catalyst grains, reliably retaining on them. The dimensions of such "reactors" and "settling tanks" are fractions of a millimeter, which significantly speeds up the cleaning process and increases its efficiency.

Удаление осажденных гидроксидов происходит в процессе промывки катализатора водой, подаваемой в таком количестве, чтобы создать кипящий слой, т.е. зерна катализатора должны тереться поверхностями, отделяя осажденные гидроксиды.The removal of precipitated hydroxides occurs during the catalyst washing process with water supplied in such an amount to create a fluidized bed, i. E. the catalyst grains should be rubbed against the surfaces to separate the precipitated hydroxides.

Зерна катализатора обладают большой площадью поверхности, суммарная площадь их пор иногда достигает 600 м2 на 1 г.The catalyst grains have a large surface area, the total area of their pores sometimes reaches 600 m 2 per 1 g.

Поскольку вода является слабым электролитом, она в незначительной степени диссоциирует на ионы:Since water is a weak electrolyte, it dissociates slightly into ions:

H2

Figure 00000001
 H+ + OH-.H 2 O
Figure 00000001
H + + OH - .

В чистой воде концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны:In pure water, the concentrations of hydrogen ions and hydroxide ions are equal:

[H+]=[OH-].[H + ] = [OH - ].

Поверхность зерен катализатора обладает отрицательным ζ-потенциалом. При прохождении обрабатываемой воды через слой зерен катализатора, на их поверхности часть ионов водорода задерживается, что провоцирует усиление диссоциации воды и повышает ее щелочность (избыток гидроксид-ионов).The surface of the catalyst grains has a negative ζ potential. When the treated water passes through a layer of catalyst grains, some of the hydrogen ions are retained on their surface, which provokes an increase in the dissociation of water and increases its alkalinity (excess of hydroxide ions).

Высвобождающиеся гидроксид-ионы вступают в реакцию с катионами тяжелых металлов, находящихся в воде, и образуют нерастворимые гидроксиды, оседающие на зернах катализатора, создавая активные центры осаждения и увеличивая эффективность очистки.The liberated hydroxide ions react with heavy metal cations in water and form insoluble hydroxides, which are deposited on the catalyst grains, creating active deposition sites and increasing the purification efficiency.

Каталитическое осаждение отличается от реагентной очистки тем, что процесс образования нерастворимых соединений в результате химической реакции происходит непосредственно в слое катализатора, при этом зона их осаждения минимальна, что сокращает время осаждения. Происходит совмещение процессов химической реакции и осаждения образовавшихся взвесей в ограниченном (межзерновом) пространстве. Catalytic deposition differs from reagent purification in that the formation of insoluble compounds as a result of a chemical reaction occurs directly in the catalyst bed, while the zone of their deposition is minimal, which reduces the deposition time. There is a combination of the processes of chemical reaction and deposition of the formed suspensions in a limited (intergranular) space.

Для создания оптимальных размеров межзернового пространства зерна катализатора должны быть размером 0,5÷5 мм.To create the optimal size of the intergranular space, the catalyst grains should be 0.5 ÷ 5 mm in size.

Чтобы процесс образования гидроксидов полностью завершился, слой зернистого катализатора должен быть не менее 0,8 м, в противном случае может быть «проскок» катионов металлов, что отрицательно скажется на качестве очистки.In order for the process of hydroxide formation to be completely completed, the layer of granular catalyst must be at least 0.8 m, otherwise there may be a "breakthrough" of metal cations, which will negatively affect the quality of cleaning.

Чтобы в процессе обработке не происходил «смыв» осажденных гидроксидов с поверхности зерен катализатора, скорость прохождения воды через катализатор не должен превышать 8 м/час.To prevent the precipitated hydroxides from being "washed away" from the surface of the catalyst grains during processing, the rate of water passing through the catalyst should not exceed 8 m / h.

При использовании предлагаемого способа достигаются следующие положительные эффекты:When using the proposed method, the following positive effects are achieved:

1. создаются условия проведения реакции образования гидроксидов металлов путем «мягкого» изменения рН по всей зоне зернистого катализатора, что обеспечивает создание интервалов значений рН образования гидроксидов для всех тяжелых металлов и своевременное удаление образовавшихся гидроксидов вследствие сокращения зоны осаждения;1. conditions are created for the reaction of the formation of metal hydroxides by means of a "soft" change in pH throughout the entire zone of the granular catalyst, which ensures the creation of intervals of pH values of the formation of hydroxides for all heavy metals and the timely removal of the formed hydroxides due to the reduction of the precipitation zone;

2. зона осаждения образующегося гидроксида в сравнении с осаждением в отстойнике, минимальна, что сокращает время осаждения и увеличивает эффективность задержания гидроксидов. Кроме того, вследствие наличия отрицательного ζ-потенциала на поверхности зерен катализатора повышается скорость осаждения положительно заряженных частиц гидроксидов металлов и увеличивается эффективность очистки;2. the zone of precipitation of the formed hydroxide, in comparison with the precipitation in the sump, is minimal, which shortens the precipitation time and increases the efficiency of the hydroxide retention. In addition, due to the presence of a negative ζ- potential on the surface of the catalyst grains, the deposition rate of positively charged particles of metal hydroxides increases and the cleaning efficiency increases;

3. объем зоны накопления осадка распределяется по всему объему зернистого катализатора, увеличивая эффективность очистки;3. The volume of the sediment accumulation zone is distributed over the entire volume of the granular catalyst, increasing the cleaning efficiency;

4. создаются условия создания центров осаждения нерастворимых веществ (фосфатов, мелкодисперсных взвесей), что способствует более полному их удалению из воды. Осаждение фосфатов и мелких взвесей наблюдается на поверхности гидратов металлов (положительно заряженных коллоидных частиц). В результате не требуется применять различные коагулянты и флокулянты;4. conditions are created for the creation of centers for the precipitation of insoluble substances (phosphates, fine suspensions), which contributes to their more complete removal from the water. The deposition of phosphates and fine suspensions is observed on the surface of metal hydrates (positively charged colloidal particles). As a result, it is not required to use various coagulants and flocculants;

5. вследствие соблюдения необходимой скорости потока воды создаются условия удержания взвесей на зернах катализатора;5. due to the observance of the required water flow rate, conditions are created for the retention of suspensions on the catalyst grains;

6. удаление осадка (регенерация катализатора) осуществляется путем промывки очищенной водой;6. Removal of sediment (catalyst regeneration) is carried out by washing with purified water;

7. как дополнительный эффект: аммоний-ион переводится в аммиак с возможностью последующей отдувки, что позволяет снизить его концентрацию в очищаемой воде;7. as an additional effect: ammonium ion is converted into ammonia with the possibility of subsequent stripping, which allows to reduce its concentration in the treated water;

8. очищенная вода имеет нейтральную или слабощелочную реакцию, что исключает необходимость использования химически стойкого оборудования. 8. Purified water has a neutral or slightly alkaline reaction, which eliminates the need for chemically resistant equipment.

При этом катализатор должен обладать следующими свойствами In this case, the catalyst should have the following properties

- обладать свойствами как катализатора, так и сорбента. - have the properties of both a catalyst and a sorbent.

- иметь положительную адсорбцию (т.е. энергия взаимодействия взвешенных частиц с поверхностью адсорбента выше, чем энергия взаимодействия с молекулами воды) в целях задержания образовавшихся гидроксидов металлов на зернах катализатора. - have positive adsorption (i.e., the interaction energy of suspended particles with the surface of the adsorbent is higher than the energy of interaction with water molecules) in order to retain the formed metal hydroxides on the catalyst grains.

- иметь отрицательный ζ-потенциал поверхности, обеспечивающий задержание катионов и других положительно заряженных частиц в водном растворе при скорости фильтрования как минимум 5 м/час. - have a negative ζ- potential of the surface, ensuring the retention of cations and other positively charged particles in an aqueous solution at a filtration rate of at least 5 m / h.

- иметь оптимальное значение ζ-потенциала 14÷30 мВ.- have an optimal value of the ζ- potential of 14 ÷ 30 mV.

- иметь зернистую структуру, при этом размер зерна составляет 0,5÷5 мм, что обеспечивает оптимальный размер межзернового пространства, необходимый для протекания химических реакций, процессов коагуляции и осаждения взвесей.- to have a granular structure, while the grain size is 0.5 ÷ 5 mm, which provides the optimal size of the intergranular space required for chemical reactions, coagulation and sedimentation processes.

- иметь механическую прочность, позволяющую зернам не разрушаться при трении друг о друга в псевдоожиженном - кипящем слое.- have mechanical strength that allows grains not to collapse when rubbing against each other in a fluidized - fluidized bed.

- обладать химстойкость к среде, имеющей рН от 6 и выше (практически все тяжелые металлы, содержащиеся в производственных сточных водах, осаждаются при значениях рН от 6 и выше).- have chemical resistance to an environment with a pH of 6 and higher (almost all heavy metals contained in industrial wastewater precipitate at pH values of 6 and higher).

- иметь рабочую температуру от 10°С и выше.- have a working temperature of 10 ° C and above.

- при этом минимальное время контакта очищаемой воды с катализатором – 10 минут. - in this case, the minimum contact time of the purified water with the catalyst is 10 minutes.

- толщина слоя зернистого катализатора должна обеспечивать нахождение очищаемой воды в слое катализатора не менее 10 минут (например, при скорости фильтрования 5 м/час толщина слоя катализатора не менее 0,8 м, при 8 м/час – не менее 1,3 м)- the thickness of the granular catalyst layer must ensure that the purified water remains in the catalyst layer for at least 10 minutes (for example, at a filtration rate of 5 m / h, the catalyst layer thickness is at least 0.8 m, at 8 m / h - at least 1.3 m)

-осадок на гранулах катализатора должен отделяться при промывке.- the sediment on the catalyst granules must be separated during washing.

- стоимость катализатора не должна быть намного выше стоимости сорбентов, применяемых при очистке воды - активированный уголь, сорбент НЕС, цеолитов.- the cost of the catalyst should not be much higher than the cost of sorbents used in water purification - activated carbon, HES sorbent, zeolites.

При использовании предлагаемого способа на существующих очистных сооружениях не требуется увеличение штата;When using the proposed method at the existing treatment facilities does not require an increase in staff;

Зернистый катализатор обеспечивает требуемое качество очистки в течение многих лет без его замены;The granular catalyst provides the required cleaning quality for many years without replacing it;

Регенерация катализатора производится в рабочем режиме, без его перезагрузки;Regeneration of the catalyst is carried out in the operating mode, without reloading;

При изменении технологий, используемых в производстве, очистные сооружения не требуют реконструкции, поскольку соли тяжелых металлов удаляются «в комплексе», т.е. изменение состава сточных вод не влияет на эффективность работы очистных сооружений;When the technologies used in production change, the treatment facilities do not require reconstruction, since the salts of heavy metals are removed "in a complex", i.e. a change in the composition of wastewater does not affect the efficiency of the treatment plant;

Зернистый катализатор обладает незначительным гидравлическим сопротивлением, следовательно, не требуется создание высоких давлений в системе;The granular catalyst has a low hydraulic resistance, therefore, high pressures in the system are not required;

Сокращается количество используемых реагентов на станции нейтрализации;The amount of reagents used at the neutralization station is reduced;

Колебание концентраций одного или нескольких загрязняющих веществ в воде не оказывает влияния на процесс очистки.Fluctuations in the concentration of one or more pollutants in water do not affect the cleaning process.

Стоимость очистных сооружений значительно меньше зарубежных аналогов;The cost of treatment facilities is much less than foreign analogues;

Затраты заказчика будут только при внедрении нашей технологии, при эксплуатации затраты минимальны (расходные материалы практически отсутствуют);The costs of the customer will be only with the introduction of our technology, during operation the costs are minimal (there are practically no consumables);

Проекты по очистке стоков реализуются без привлечения значительных капитальных затрат (намного ниже, чем аналогичные, но менее эффективные);Wastewater treatment projects are implemented without significant capital costs (much lower than similar, but less efficient);

Значительно снижаются платежи за сброс загрязняющих веществ;Payments for the discharge of pollutants are significantly reduced;

Хорошо очищает воду от растворенных металлов без применения дорогостоящих ионно-обменных смол.It cleans water well from dissolved metals without the use of expensive ion-exchange resins.

До недавнего времени существенным недостатком являлась невозможность очистки воды, содержащей растворенные комплексные соединения металлов, но разработанный способ очистки воды от комплексных соединений тяжелых металлов решил эту проблему.Until recently, a significant drawback was the impossibility of purifying water containing dissolved metal complex compounds, but the developed method for water purification from heavy metal complex compounds solved this problem.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности очистки воды от растворенных в ней металлов, снижение финансовых затрат, повышение стабильности процесса очистки. The present invention is aimed at increasing the efficiency of water purification from dissolved metals, reducing financial costs, increasing the stability of the purification process.

Способ очистки воды от растворенных металлов осуществляли согласно следующим примерам.The method of water purification from dissolved metals was carried out according to the following examples.

Пример 1. Испытания способа очистки воды производили с промышленными сточными водами, содержащими катионы металлов, следующим образом.Example 1. Tests of the water purification method were carried out with industrial waste water containing metal cations as follows.

Обрабатываемая вода пропускалась через колонку диаметром 32 мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5 мм, высота катализатора в колонке –1500 мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час. The treated water was passed through a column 32 mm in diameter of a granular catalyst with a grain size of 0.5–5 mm, the height of the catalyst in the column —1500 mm. The rate of passage of water through the catalyst is 5 m / h.

Таблица 1.Table 1.

Наименование ингредиентаIngredient name Исходный кислотно-содержащий сток
мг/л
Initial acidic effluent
mg / l
Очищенный сток
мг/л
Purified effluent
mg / l
рНpH 6,786.78 8,838.83 Железо общееIron total 4,74.7 н/оbut МедьCopper 0,880.88 0,00850.0085 ЦинкZinc 4040 н/оbut НикельNickel 3,893.89 0,00110.0011 МарганецManganese 0,160.16 н/оbut

Полученные результаты показывают пригодность предлагаемой технологии с использованием зернистого катализатора для очистки кислотно-щелочного стока, содержащего катионы металлов.The results obtained show the suitability of the proposed technology using a granular catalyst for the purification of acid-base waste containing metal cations.

Пример 2. Испытания способа проводили с промышленными водами, содержащими шестивалентный хром. К исходному хромсодержащему стоку предварительно добавлялся 4%-ный раствор гипосульфита. Example 2. Tests of the method were carried out with industrial waters containing hexavalent chromium. A 4% hyposulfite solution was preliminarily added to the original chromium-containing wastewater.

После 10-минутной экспозиции обрабатываемая вода пропускалась через колонку диаметром 32 мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5 мм, высота катализатора в колонке – 1500 мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час. After a 10-minute exposure, the treated water was passed through a column 32 mm in diameter of a granular catalyst with a grain size of 0.5-5 mm, the height of the catalyst in the column was 1500 mm. The rate of passage of water through the catalyst is 5 m / h.

Таблица 2. Table 2 .

Наименование ингредиентаIngredient name Исходный хромовый сток
мг/л
Original chrome runoff
mg / l
Очищенный сток
мг/л
Purified effluent
mg / l
рНpH 7,537.53 8,898.89 Железо общееIron total 0,780.78 н/оbut МедьCopper 0,0960.096 0,00190.0019 ЦинкZinc 0,0840.084 н/оbut НикельNickel 2,342.34 0,00230.0023 Хром шестивалентныйChromium hexavalent 7,07.0 н/оbut Хром трехвалентныйChromium trivalent 1,71.7 0,0140.014 МарганецManganese 0,10.1 н/оbut

Результаты эксперимента показывают пригодность предлагаемой технологии очистки хромсодержащего стока от солей тяжелых металлов.The experimental results show the suitability of the proposed technology for purification of chromium-containing waste from heavy metal salts.

Пример 3. Испытания способа очистки воды производили с промышленными сточными водами, содержащими комплексные соединения цинка. Эксперимент проводили следующим образом. Исходный сток обрабатывали серной кислотой для понижения рН до значений 1,5. Затем в обработанную воду добавляли раствор сернокислого железа, после чего вводили раствор едкого натра для повышения рН. Образовавшиеся хлопья задерживались на фильтровальной ткани с глубиной очистки 1мкм. Степень очистки сточных вод от ионов цинка составила 94,14%.Example 3. Tests of the water purification method were carried out with industrial wastewater containing zinc complex compounds. The experiment was carried out as follows. The initial effluent was treated with sulfuric acid to lower the pH to 1.5. Then, a solution of ferrous sulfate was added to the treated water, after which a solution of sodium hydroxide was added to increase the pH. The formed flakes were retained on a filter cloth with a cleaning depth of 1 μm. The degree of purification of waste water from zinc ions was 94.14%.

В таблице приведены результаты очистки воды, осуществляемые согласно приведенному примеру:The table shows the results of water purification carried out according to the given example:

Таблица 3.Table 3.

Наименование ингредиентаIngredient name Концентрация до очистки, мг/лConcentration before purification, mg / l Концентрации после очистки, мг/лConcentration after purification, mg / l рНpH 7,437.43 8,08.0 ЦинкZinc 15,715.7 0,92 0.92

На следующем этапе обрабатываемая вода пропускалась через колонку диаметром 32 мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5 мм, высота катализатора в колонке – 1500 мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час. At the next stage, the treated water was passed through a column with a diameter of 32 mm of a granular catalyst with a grain size of 0.5-5 mm, the height of the catalyst in the column was 1500 mm. The rate of passage of water through the catalyst is 5 m / h.

Таблица 4.Table 4.

Наименование ингредиентаIngredient name Концентрация до очистки, мг/лConcentration before purification, mg / l Концентрации в после очистки, мг/лConcentration in after purification, mg / l рНpH 8,08.0 8,58.5 ЦинкZinc 0,920.92 0,00950.0095

Результаты эксперимента показывают пригодность предлагаемой технологии очистки сточных вод от комплексных соединений цинка.The experimental results show the suitability of the proposed wastewater treatment technology from zinc complex compounds.

Пример 4. Испытания способа очистки воды производили с промышленными сточными водами, содержащими комплексные соединения железа, цинка, меди, хрома. Эксперимент проводили следующим образом. Исходный сток обрабатывали серной кислотой для понижения рН до значений 2,0. Затем в обработанную воду добавляли раствор сернокислого железа, после чего вводили раствор едкого натра для повышения рН. Образовавшиеся хлопья задерживались на фильтровальной ткани с глубиной очистки 1 мкм. Степень очистки сточных вод:Example 4. Tests of the water purification method were carried out with industrial wastewater containing complex compounds of iron, zinc, copper, chromium. The experiment was carried out as follows. The initial effluent was treated with sulfuric acid to lower the pH to 2.0. Then, a solution of ferrous sulfate was added to the treated water, after which a solution of sodium hydroxide was added to increase the pH. The formed flakes were retained on a filter cloth with a cleaning depth of 1 μm. Wastewater treatment degree:

• от ионов железа - 97,64%;• from iron ions - 97.64%;

• от ионов цинка – 98,85%;• from zinc ions - 98.85%;

• от ионов меди – 99,75%;• from copper ions - 99.75%;

• хрома - 99,94%• chromium - 99.94%

В таблице приведены результаты очистки воды, осуществляемые согласно приведенному примеру:The table shows the results of water purification carried out according to the given example:

Таблица 5.Table 5.

Наименование ингредиентаIngredient name Концентрация до очистки, мг/лConcentration before purification, mg / l Концентрации после очистки, мг/лConcentration after purification, mg / l рНpH 7,07.0 7,57.5 ЖелезоIron 2,5 2.5 0,0590.059 ЦинкZinc 0,960.96 0,0110.011 МедьCopper 4,04.0 0,010.01 Хром общийChromium common 3,273.27 0,0020.002

Сточные воды после разрушения комплексов направлены через колонку диаметром 32 мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5 мм, высота катализатора в колонке – 1500 мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час. Wastewater after the destruction of the complexes is directed through a column with a diameter of 32 mm of a granular catalyst with a grain size of 0.5-5 mm, the height of the catalyst in the column is 1500 mm. The rate of passage of water through the catalyst is 5 m / h.

Таблица 6.Table 6.

Наименование ингредиентаIngredient name Концентрация до очистки, мг/лConcentration before purification, mg / l Концентрации после очистки, мг/лConcentration after purification, mg / l рНpH 7,57.5 8,78.7 ЖелезоIron 0,0590.059 0,0020.002 ЦинкZinc 0,0110.011 0,0030.003 МедьCopper 0,010.01 0,00080.0008 Хром общийChromium common 0,0020.002 0,0020.002

Из анализа данных таблицы следует, что применение способа очистки воды от комплексных соединений металлов, заключающегося в предварительном понижении рН, обработке коагулянтом с последующим повышением рН позволяет эффективно удалять из обрабатываемой воды комплексные соединения металлов и переводить растворенные металлы в катионную форму. Последующее прохождение обрабатываемой воды через слой зернистого катализатора обеспечивает глубокую очистку воды.From the analysis of the data in the table, it follows that the use of a method for water purification from complex metal compounds, which consists in a preliminary decrease in pH, treatment with a coagulant followed by an increase in pH makes it possible to effectively remove complex metal compounds from the treated water and convert dissolved metals into a cationic form. The subsequent passage of the treated water through the bed of granular catalyst provides deep water purification.

Claims (2)

1. Способ очистки воды от комплексных соединений тяжелых металлов, включающий перевод комплексных соединений металлов в катионную форму, образование и удаление нерастворимых гидроксидов и последующую глубокую доочистку, отличающийся тем, что осуществляют перевод комплексных соединений металлов путем понижения уровня рН до значений не выше 3,5 добавлением кислоты, затем вводят соли железа, которые исполняют роль коагулянта и донора электронов, в количестве, необходимом для разрушения комплекса и создания коагулирующих хлопьев, затем повышают рН до значений, определяемых в зависимости от имеющихся в исходной воде металлов, и удаляют образовавшиеся взвеси осаждением или фильтрованием, после чего осветленную воду пропускают через слой зернистого катализатора, который повышает щелочность пропускаемой воды, обеспечивая одновременное прохождение в межзерновом пространстве процессов образования нерастворимых гидроксидов и их осаждения на зернах катализатора, имеющих отрицательный ζ-потенциал поверхности, а образующийся осадок удаляют промывкой зернистого катализатора водой с созданием кипящего слоя, в котором осадок отделяется от поверхности катализатора в результате трения зерен между собой.1. A method of water purification from complex compounds of heavy metals, including the conversion of complex compounds of metals into a cationic form, the formation and removal of insoluble hydroxides and subsequent deep purification, characterized in that the transfer of complex metal compounds is carried out by lowering the pH level to values not higher than 3.5 by adding acid, then iron salts are introduced, which play the role of a coagulant and an electron donor, in the amount necessary to destroy the complex and create coagulating flocs, then increase the pH to values determined depending on the metals present in the source water, and remove the resulting suspensions by precipitation or by filtration, after which the clarified water is passed through a layer of granular catalyst, which increases the alkalinity of the passed water, ensuring the simultaneous passage in the intergranular space of the processes of formation of insoluble hydroxides and their precipitation on catalyst grains having a negative ζ potential surface, and the resulting precipitate is removed by washing the granular catalyst with water to create a fluidized bed in which the precipitate is separated from the catalyst surface as a result of friction between the grains. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вода пропускается через слой катализатора со скоростью не более 8 м/ч через слой толщиной не менее 0,8 м зернистого катализатора с зернами размером 0,5÷5 мм.2. A method according to claim 1, characterized in that water is passed through the catalyst bed at a speed of no more than 8 m / h through a bed with a thickness of at least 0.8 m of a granular catalyst with grains of 0.5 ÷ 5 mm in size.
RU2020123332A 2020-07-14 2020-07-14 Method for water purification from complex compounds of heavy metals RU2747686C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123332A RU2747686C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for water purification from complex compounds of heavy metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123332A RU2747686C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for water purification from complex compounds of heavy metals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2747686C1 true RU2747686C1 (en) 2021-05-12

Family

ID=75919848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123332A RU2747686C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for water purification from complex compounds of heavy metals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2747686C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU385931A1 (en) * 1970-07-21 1973-06-14 METHOD OF PURIFICATION OF WASTEWATER FROM PETROLEUM PRODUCTS AND METAL HYDROXIDES
SU842045A1 (en) * 1979-02-14 1981-06-30 Предприятие П/Я Г-4684 Method of waste water purification from aldehydes
SU1368846A1 (en) * 1985-12-06 1988-01-23 Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева Method of cleaning underground waters
RU2426699C1 (en) * 2009-12-23 2011-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method of treating recycled water from metallurgical production
FR3028850A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-27 Saur PROCESS AND PLANT FOR TREATING AQUEOUS FLUID CONTAINING THALLIUM
RU2601333C1 (en) * 2015-07-27 2016-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") Method for deposition of heavy nonferrous metals from industrial solutions and/or wastes
CN109650585A (en) * 2018-12-24 2019-04-19 深圳市水务(集团)有限公司 A kind of control method of pre- chlorine dioxide byproduct chlorite leaves

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU385931A1 (en) * 1970-07-21 1973-06-14 METHOD OF PURIFICATION OF WASTEWATER FROM PETROLEUM PRODUCTS AND METAL HYDROXIDES
SU842045A1 (en) * 1979-02-14 1981-06-30 Предприятие П/Я Г-4684 Method of waste water purification from aldehydes
SU1368846A1 (en) * 1985-12-06 1988-01-23 Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева Method of cleaning underground waters
RU2426699C1 (en) * 2009-12-23 2011-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method of treating recycled water from metallurgical production
FR3028850A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-27 Saur PROCESS AND PLANT FOR TREATING AQUEOUS FLUID CONTAINING THALLIUM
RU2601333C1 (en) * 2015-07-27 2016-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") Method for deposition of heavy nonferrous metals from industrial solutions and/or wastes
CN109650585A (en) * 2018-12-24 2019-04-19 深圳市水务(集团)有限公司 A kind of control method of pre- chlorine dioxide byproduct chlorite leaves

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Naja et al. Treatment of metal-bearing effluents: removal and recovery
CN101648757B (en) Recycling processing method for stainless steel processing process wastewater grading precipitation
CA2742040C (en) A process for removing barium from water
Patterson et al. Physical-chemical methods of heavy metals removal
CN104024168B (en) Treatment of coking wastewater
US20070205157A1 (en) Systems and methods of reducing metal compounds from fluids using alginate beads
CN101234827A (en) Treatment and resource reclaiming method for chromium-containing wastewater containing high concentration sodium sulfate
CN101973652A (en) Method for purifying molybdenum sulfide in heavy metal waste water containing molybdenum, and the like
CN104030492A (en) Treatment process and device of industrial wastewater containing heavy metal ions
CN113003846A (en) Zero-emission treatment process and system for sewage with high salt content and high COD (chemical oxygen demand)
Lochyński et al. Research on neutralization of wastewater from pickling and electropolishing processes
CN105481202A (en) Stainless steel pickling wastewater treatment system and method
CN112573720A (en) Thermal power plant desulfurization wastewater zero-discharge system and method
RU2747686C1 (en) Method for water purification from complex compounds of heavy metals
CN113003845A (en) Zero-emission treatment process and system for sewage with high sulfate content and high COD (chemical oxygen demand)
RU2748040C1 (en) Method for water purification from heavy metals by catalytic deposition
CA3144648C (en) Process for reducing selenium from ion-exchange brine
EP3196170A1 (en) Process for reducing selenium from an ion-exchange or adsorption media spent regenerant
Kang et al. Treatment of wet FGD wastewater by a modified chemical precipitation method using a solid powder reagent
CN103880218A (en) Complete cycle technology of vanadium smelting wastewater
RU2294794C2 (en) Clarified water production process
KR20050072342A (en) Nitrogen removal system by physical and chemical treatment
CN218810940U (en) High hydrochloric acid solution recovery processing system
WO2022141423A1 (en) Method for treating organic compounds from industrial wastewaters with resins
RU2792510C1 (en) Method for purification of multicomponent industrial wastewater containing zinc and chromium