Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

 

Использование: очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов. Сущность: для очистки от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/ сточную воду подвергают двухступенчатой гальванохимической обработке с различными материалами гальванических пар, отстаиванием после каждой ступени и раздельным регулированием рН на стадиях гальванохимической очистки и отстаивания.

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод, а именно, к способам очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, в том числе и хрома /VI/.

В последние годы для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов стали использоваться эффективные и экономичные способы гальванохимической обработки.

Известен способ очистки кислых электролитов, содержащих ионы хрома /VI/, меди, цинка, а также хрома /VI/, меди и аммония в стружечном реакторе, в который помещена стальная и медная стружка в соотношении 3:1. Стружечный реактор представляет собой вращающийся барабан, установленный в специальной емкости для отделения прореагировавшей стружки. /Н.И.Бунин. Обезвреживание отработанных электролитов гальванических производств в стружечных реакторах. Матер. семин. /Охрана окруж. среды от отходов гальванич. пр-ва. О-во "Знание", Моск. ДНТП М, 1990, с. 60-64/. После отделения осадка на фильтровальной установке требуется доочистка фильтрата в реакционных камерах с подачей электрогенерированного гидроксида железа /II/.

Эффективность очистки известным методом зависит, как показал автор, от состава сточных вод; кроме того, вторая ступень очистки требует затрат электроэнергии и связана с дополнительным введением в обрабатываемую воду ионов железа.

Известен также способ очистки сточных вод от ионов хрома и тяжелых металлов путем фильтрования через специальную стружечную загрузку из смеси двух видов металлов с целью удаления ионов трехвалентного хрома и железа и последующей обработки в течение 30-40 мин. в электродиализном аппарате. /Н. Е. Коробчанская, А. Я. Шостенко, Р.В.Вергунова. Замкнутая система водоснабжения гальванического производства эффективный фактор охраны окружающей среды от отходов гальванического производства. Матер.семин./Охрана окруж.среды от отходов гальванич. пр-ва. О-во "Знание", Моск. ДНТП-М, 1990, с. 30-35/.

Этот способ конструктивно сложен и также требует дополнительных затрат электроэнергии.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/ путем их двухстадийной гальванохимической обработки /Информ. листок о научно-техническом достижении N 89-34. Метод гальванохимической очистки сточных вод. Челябинский межотраслевой территориальный центр НТИП, 1989/ - прототип. Первая ступень очистки усредненных кислотно-щелочных и хромсодержащих сточных вод от хрома /VI/ осуществляется в непрерывном режиме в присутствии железо-медного скрапа при массовом соотношении 4:1. Далее в сборнорегулирующей емкости рН сточных вод доводится до 5-6, а температура до 40-50^oС. Для повышения степени очистки сточные воды пропускают повторно через ступенчатый реактор с такой же загрузкой /вторая ступень/. Для интенсификации процесса осаждения используется полиакриламид.

К недостаткам известного способа относится отсутствие существенных различий в условиях обработки воды на каждой ступени двухступенчатой схемы очистки, т.е. в известном способе сточные воды обрабатываются на каждой ступени гальванохимической очистки в поле одинаковых гальванопар, обе ступени очистки осуществляются в кислой или нейтральной области рН, что уменьшает возможности эффективной очистки от ионов различных тяжелых металлов, приводит к повышенному остаточному содержанию ионов железа в очищенной воде и завышенному объему осадка, поскольку оптимальные условия осаждения и хлопьеобразования гидроксидов не соблюдаются. Кроме того, образующиеся на первой ступени очистки гидроксиды не отделяются, а поступают в стружечный реактор второй степени, где замедляют своим присутствием процесс гальванокоагуляции. Осуществление способа требует поддержания относительно высокой температуры обрабатываемых сточных вод, что связано с дополнительными энергетическими затратами.

Целью настоящего изобретения является повышение степени очистки и снижение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/ проводят путем гальванохимической обработки в две ступени с различными материалами гальванических пар, отстаиванием на каждой ступени и раздельным регулированием рН на каждой ступени очистки. Весь процесс очистки проводится без дополнительного подогрева сточных вод.

Предлагаемый гальванохимический способ очистки сточных вод заключается в том, что на первой ступени сточную воду, содержащую ионы тяжелых металлов и хрома /VI/, обрабатывают в поле гальванического элемента, образованного смесью железной и медной стружек в соотношении по массе 3-4:1 в течение 10-12 мин. после чего доводят рН обрабатываемой воды до 8,9-9,3, проводят отстаивание в течение 15-30 мин. в присутствии полиакриламида и отделение осадка. На второй ступени очищаемую воду без корректировки рН подвергают обработке в поле гальванического элемента из смеси алюминиевых и медных стружек в соотношении по массе 2:1 в течение 10-12 мин. после чего доводят рН обработанной воды до 6,5-7, отстаивают в присутствии полиакриламида 30-35 мин. и отделяют осадок.

Такая двухступенчатая гальванохимическая обработка обеспечивает эффективную очистку смешанного стока, содержащего ионы различных тяжелых металлов и хрома /VI/. Это было подтверждено проведенными опытами по очистке как модельных, так и реальных сточных вод от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/.

Примеры выполнения способа.

Пример 1. Обработке по указанному способу подвергали модельный раствор следующего состава, мг/л: Cr/VI/ 14,2; Cr/III/ 34,3; Fe/III/ 84,7; Cu/II/ 2,5; Zn/II/ 6,3; Cd/II/ 9,6; NH⁺₄ 11,1.

рН раствора довели до 4,8 добавлением хлористоводородной кислоты. Затем приготовленный раствор подвергли гальванохимической обработке в поле гальванического элемента из железной и медной стружки, взятых в соотношении /по массе/ 4: 1 в течение 10 мин. После обработки рН довели до 9,0 раствором щелочи и провели отстаивание в течение 30 мин. в присутствии полиакриламида /0,01% /. Декантат без дополнительной корректировки рН подвергли гальванохимической обработке в поле гальванического элемента из алюминиевой и медной стружки в соотношении /по массе/ 2:1 в течение 10 мин. после чего рН обработанной воды довели до 6,5 и подвергли ее отстаиванию в течение 30 мин. в присутствии полиакриламида.

При химическом анализе обработанной воды ионы указанных металлов не обнаружены.

Пример 2. Обработке по примеру 1 подвергалась сточная вода гальванического производства с исходным рН 2,2 и содержанием ионов, мг/л: Cr/VI/ 10,6; Cr/III/ 28,2; Zn/II/ 4,5; Cu/II/ 8,7; Ni/II/ 1,5; Cd/II/ 1,9; Fe_общ. 19,1; NH⁺₄ 14,9.

Сточная вода подвергалась обработке в поле гальванического элемента из смеси /в соотношении по массе 3:1/ железной и медной стружки без дополнительной корректировки рН. После обработки рН довели щелочью до 9,1 и отстаивали обработанную воду в течение 30 мин. Затем подвергли декантат гальванохимической обработке по второй ступени; рН обработанной воды составлял 8,1. Снизили рН раствором кислоты до 7,0 и отстаивали в течение 35 мин.

Химический анализ показал отсутствие указанных ионов металлов.

Пример 3. Обработке по примеру 1 подвергалась сточная вода гальванического производства электроаппаратного завода следующего состава, мг/л: Cr_общ. 46,2; Cr/VI/ 34,0; Fe_общ. 89,5; Cu/II/ 13,8; Ni/II/ 2,0; Zn 30,0; Cd 5,4. рН исходной воды 3,0. рН отстаивания после первой ступени гальванохимической обработки 9,3; рН отстаивания после второй ступени 6,8. В очищенной сточной воде, мг/л: Cr_общ. 0,05; Fe 0,35; Cu 0,05. Ионы остальных металлов не обнаружены.

Пример 4. Обработке по примеру 1 подвергалась сточная вода гальванического производства ПО "Электроаппарат" следующего состава, мг/л: Zn 0,1; Cu/II/ 1,8; Ni/II/ 0,42; Cr/VI/ 6,4; Cr_общ. 10,5; Fe_общ. 16,0; Cd 0,3; нефтепродукты 8,8; взвешенные вещества 316. рН исходной воды 4,0. рН отстаивания после первой ступени гальванической обработки 8,9; рН отстаивания после второй ступени 6,5. В очищенной сточной водемг/л: Cu/II/ 0,015; Cr_общ. 0,01; нефтепродукты 2,1; взвешенные вещества - 11. Ионы остальных металлов не обнаружены.

Использование предлагаемого способа позволит проводить эффективную очистку сточных вод машиностроительных, гальванических и других производств от ионов тяжелых металлов и хрома /VI/, очищать смешанные стоки гальванического производства без предварительного разделения, сократить время гальванохимической обработки, снизить энергетические затраты, упростить аппаратурное оформление процесса очистки.

Формула изобретения

Способ очистки сnочных вод от ионов тяжелых металлов, включающий двухступенчатую обработку ее в поле гальванического элемента с использованием на первой ступени обработки гальванического элемента из смеси железной и медной стружки, отстаивание в присутствии полиакриламида и отделение осадка, отличающийся тем, что в качестве гальванического элемента на второй ступени обработки используют смесь алюминиевой и медной стружки, а отстаивание и отделение осадка проводят после каждой ступени обработки, обработку на первой стадии ведут при рН 2,0 5,0, перед отстаиванием корректируют рН до 8,9 - 9,3, а после отделения осадка воду направляют на вторую ступень обработки с последующей корректировкой рН перед отстаиванием до 6,5 7,0.