Способ обезвреживания осадков сточных вод гальванических производств

 

Использование: обезвоживание труднофильтруемых суспензий, в частности гидроксидов и гидрокарбонатов тяжелых и цветных: металлов, образующихся в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: суспензию индивидуального гидроксида тяжелого или цветного металла или смесь гидроксидов, полученную при реагентной обработке сточных вод, фильтруют через расположенную вертикально пористую металлическую перегородку толщиной до 1,5 мм с размерами пор 3 - 15 мкм под давлением 0,1 - 0,3 МПа, а регенерацию фильтрующей перегородки проводят путем продувки воздуха через слой осадка на перегородке под давлением 0,1 - 0,2 МПа при времени продувки не менее 10 мин. Способ позволяет уменьшить содержание тяжелых и цветных металлов (железа, хрома, никеля, меди, цинка, кадмия, свинца, алюминия) в фильтрате до 0,1 - 0,3 мг/л и исключить потребление воды на регенерацию фильтрующей перегородки. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обезвоживанию труднофильтруемых суспензий, в частности гидроксидов и гидроксикарбонатов тяжелых и цветных металлов, и может быть использовано для обработки осадков сточных вод, образующихся в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее распространенными способами обезвоживания сгущенных суспензий гидроксидов тяжелых и цветных металлов, образующихся при обезвреживании промывных вод гальванических, травильных и пассивационных линий, являются различные варианты фильтрования c отжимом под действием диафрагмы или центробежных сил и продувкой осадка воздухом.

В качестве прототипа выбран способ обезвоживания сгущенной суспензии гидроксидов тяжелых и цветных металлов, включающий следующие операции: фильтрование суспензии через хлопчатобумажный бельтинг под давлением 0,6 МПа в течение 30 мин; отжим осадка через диафрагму под давлением 0,9 МПа в течение 20 мин; просушка осадка воздухом под давлением 0,7 МПа в течение 20 мин; удаление осадка с ткани под действием силы тяжести; регенерация ткани путем промывки водой.

Обезвоженный согласно прототипу осадок имеет толщину 3 мм, влажность 67% Способу-прототипу присущ ряд недостатков. Во-первых, фильтрат, получаемый при обезвоживании, представляет собой тонкодисперсную суспензию, содержащую до 200 мг/л гидроксидов тяжелых и цветных металлов, что делает невозможным его повторное использование в технологическом процессе, а тем более сброс его в канализацию без дополнительной очистки. Очистка фильтрата, получаемого при обезвоживании осадка в условиях прототипа, от металлов до уровня предельно-допустимых концентраций является сложной технической задачей. Во-вторых, при регенерации фильтроткани путем промывки водой также образуется суспензия гидроксидов металлов, требующая дополнительной очистки. Во-вторых, реализация способа-прототипа требует высоких давлений фильтрования суспензии (0,6 МПа), отжима осадка (0,9 МПа) и просушки осадка (0,7 МПа). Фильтр-прессы типа ФПАКМ и ФПАВ, используемые для реализации прототипа, отличаются сложностью конструкции и дороговизной, требуют высококвалифицированного обслуживания.

Задача изобретения уменьшение содержания тяжелых и цветных металлов (железа, хрома, никеля, меди, цинка, кадмия, свинца, алюминия) в фильтрате до 0,1-0,3 мг/л и исключение потребления воды на регенерацию фильтрующей перегородки.

Это достигается тем, что суспензию индивидуального гидроксида тяжелого или цветного металла или смесь гидроксидов, полученную при реагентной обработке сточных вод, фильтруют через расположенную вертикально пористую металлическую перегородку толщиной до 1,5 мм с размерами пор 3-5 10-15 мкм под давлением 0,1-0,3 МПа, а регенерацию фильтрующей перегородки проводят путем продувки воздуха через слой осадка на перегородке под давлением 0,1-0,2 МПа при времени продувки не менее 10 мин.

В качестве фильтрующей перегородки в предлагаемом способе использован лист пористого титана (ТУ 14-1-1895-76) или пористой стали марки Х18Н15 (ТУ 14-1-2173-72) толщиной 0,2-1,5 мм с размерами пор 3-5 10-15 мкм и пористостью 20-45% Предлагаемый способ реализован на стендовой установке, схема которой приведена на чертеже. Промывные воды ванны пассивирования цинковых покрытий после обработки сульфатом железа (II) и нейтрализации гидроксидом натрия до рН 7,5-8,0 сгущали путем отстаивания в емкости (1) в течение 2 ч, после чего сгущенную суспензию гидроксидов железа, хрома и цинка (состава, мас. гидроксид железа (III) 70, гидроксид хрома (III) 23, гидроксид цинка 7) сливали в емкость (2). Из емкости (2) сгущенная суспензия под действием сжатого воздуха поступала в фильтрующий элемент (3) с закрепленной в нем перегородкой (4) из пористого металла. В процессе фильтрования суспензии на поверхности фильтрующей перегородки формировался уплотненный осадок (5) гидроксидов, а фильтрат направлялся в емкость (6). По достижении определенной толщины слоя осадка на перегородке (4) фильтрование прекращали и суспензию из фильтрующего элемента (3) сливали в емкость (2); при этом уплотненный слой осадка гидроксидов оставался на поверхности перегородки. Затем осуществляли продувку сжатого воздуха через слой осадка (5); при этом из осадка вытеснялась удерживаемая вода, а подсушенный до влажности 70-75% осадок растрескивался и без какого-либо дополнительного воздействия под собственной тяжестью падал на дно фильтрующего элемента (3). После выгрузки обезвоженного осадка из фильтрующего элемента цикл обезвоживания повторяли как описано выше. Анализ фильтрата на содержание железа, хрома и цинка проводили с помощью атомно-абсорбционного спектрометра AAS-IN.

Конкретные примеры реализации предлагаемого способа обезвоживания осадков сточных вод гальванических производств приведены в таблице. Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ обеспечивает очистку фильтрата до величины 0,1-0,3 мг/л, что позволяет выводить фильтрат из технологического процесса без ущерба для окружающей среды (примеры 1-3). При толщине фильтрующей перегородки более 1,5 мм (пример 5) и также при размерах пор фильтрующей перегородки менее 3-5 мкм (пример 8) происходит забивка пор перегородки частицами гидроксидов, падение скорости фильтрования и нарушения процесса регенерации перегородки. При размерах пор перегородки более 10-15 мкм возрастает степень загрязнения фильтрата металлами (пример 7), кроме того, из-за шероховатости перегородки осадок гидроксидов при регенерации частично остается на поверхности перегородки, то есть нарушается процесс регенерации. При давлении фильтрования менее 0,1 МПа уменьшается скорость фильтрования, что затрудняет практическую реализацию предлагаемого способа (пример 10). При давлении фильтрования более 0,3 МПа из-за чрезмерного уплотнения осадка, при неизменной скорости фильтрования, возрастают энергозатраты на реализацию способа (пример 4). При давлении пpодувки воздуха менее 0,1 МПа (пример 11), а также при времени продувки менее 10 мин (пример 9) осадок в виде сплошного слоя остается на поверхности фильтрующей перегородки, т.е. нарушается процесс регенерации. При давлении продувки воздуха более 0,2 МПа возрастают энергозатраты на реализацию предлагаемого способа (пример 12). Увеличение продолжительности продувки воздуха свыше 10 мин не изменяет влажности получаемого осадка (пример 6).

Выбранные параметры реализации предлагаемого способа: материал фильтрующей перегородки титан или коррозионностойкая сталь; размеры пор фильтрующей перегородки 3-5 10-15 мкм; толщина фильтрующей перегородки до 1,5 мм;
давление фильтрования сгущенной суспензии гидроксидов 0,1-0,3 МПа;
давление продувки воздуха через слой осадка 0,1-0,2 МПа;
продолжительность продувки воздуха не менее 10 мин позволяют многократно осуществлять цикл фильтрования суспензии;
обезвоживание осадка, что обеспечивает очистку фильтрата от тяжелых и цветных металлов до содержания 0,1-0,3 мг/л (т.е. до уровня предельно-допустимых концентраций и ниже) и получается осадок гидроксидов с влажностью 70-75% при этом полностью исключается потребление воды на регенерацию перегородки и снижаются энергозатраты на реализацию способа, так как величины давления фильтрования суспензии и продувки воздуха в предлагаемом способе существенно ниже, чем в прототипе.

Предлагаемый способ уступает прототипу по производительности по сухому продукту, отнесенной к единице площади фильтрующей перегородки. Однако благодаря тому, что для реализации предлагаемого способа не требуется какого-либо механического воздействия на осадок, фильтрующие перегородки из пористого металла могут быть компактно размещены в виде пакета листов или дисков.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ, включающий фильтрование осадка через пористую перегородку и регенерацию перегородки, отличающийся тем, что осадок фильтруют через вертикальную пористую металлическую перегородку толщиной до 1,5 мм с размером пор 3 - 15 мкм под давлением 0,1 - 0,3 МПа, а регенерацию фильтрующей перегородки проводят путем продувки воздуха через слой осадка на перегородке под давлением 0,1 - 0,2 МПа при времени продувки не менее 10 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2