Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

 

Изобретение относится к очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, преимущественно ионов цинка, в металлургии, гальванотехнике, электротехнике, полиграфии, а также в целлюлозно-бумажном производстве. Для осуществления способа сточные воды обрабатывают восстановителем - борогидридом натрия в количестве 10-50 мг/л очищаемой воды. Затем в зону обработки вводят целлюлозосодержащий измельченный гидрофильный сорбент - продукт измельчения отходов газетной или типографской бумаги в воздушной среде молотковой дробилки, имеющий следующий фракционный состав в мас.%: мелкая фракция размером 0,5-0,9 мм - 15-25, крупная фракция размером 1,0-1,5 мм - 75-85, в количестве 1-5 г/л очищаемой воды. Способ обеспечивает возможность направленного выделения из сточных вод не только ионов железа, но и других металлов, преимущественно цинка. 1 табл.

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности выделения из сточных вод ионов тяжелых металлов, и касается металлургии, гальванотехники, электротехники, полиграфии, а также целлюлозно-бумажного производства.

Известен способ очистки сточных вод одновременно от нефти, меди и цинка.

Сущность способа состоит в обработке воды смешанным сорбентом, включающим измельченный целлюлозосодержащий продукт и минеральный компонент - смесь золы и шлака (см. SU 1527176 А1, МПК C 02 F 1/28, опубл. 07.12.1989).

Недостатком способа является присутствие в композиции сорбента мелкодисперсного компонента - золы, способной к выделению мелких фракций в очищаемую воду.

Кроме того, использование смешанного сорбента может быть оправдано лишь в случае комплексной очистки воды от таких разнородных примесей, как нефть и тяжелые металлы, и нецелесообразно при целенаправленном выделении из сточных вод тяжелых металлов.

Ближайшим аналогом описываемого изобретения является способ извлечения железа из водных растворов путем контактирования раствора с измельченным целлюлозосодержащим гидрофобным продуктом (измельченной рулонной бумагой) с предварительной обработкой восстановителем - раствором пергидроля (RU 2070546 С1, МПК C 02 F 1/62, 1/28, опубл. 20.12.1996).

Такой способ обеспечивает лишь селективную сорбцию ионов железа (трехвалентного).

Новым техническим результатом от использования описываемого изобретения является возможность направленного выделения из сточных вод не только ионов трехвалентного железа, но и ионов других металлов преимущественно цинка, который является очень распространенным загрязнителем производственных стоков во многих отраслях производства и техники.

Указанный новый технический результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем обработки сточных вод восстановителем при перемешивании и последующего введения в зону обработки целлюлозосодержащего измельченного гидрофильного сорбента в качестве восстановителя используют сухой порошкообразный борогидрид натрия в количестве 10-50 мг/л очищаемой воды, а в качестве измельченного гидрофильного сорбента - продукт измельчения отходов газетной и типографской бумаги в воздушной среде молотковой дробилки, имеющий следующий фракционный состав, мас.%: мелкая фракция размером 0,5-0,9 мм - 15-25; крупная фракция размером 1,0-1,5 мм - 75-85, в количестве 1-5 г/л очищаемой воды.

Авторами настоящего изобретения установлена способность ионов цинка, а также других тяжелых металлов под действием сильного восстановителя, например борогидрида натрия, переходить в нерастворимые формы с образованием комплексных соединений, способных к коагуляции. Также установлена способность продукта измельчения отходов бумаги в воздушной среде молотковой дробилки адсорбировать частицы, образовавшиеся в результате коагуляции, и достаточно быстро осаждаться, обеспечивая этим возможность извлечения ионов металлов, в частности цинка, из очищаемой воды. Определено, что оптимальную гидрофильность и соответственно скорость осаждения в воде имеют продукты измельчения отходов газетной и типографской бумаги.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1.

Очищаемую воду, содержащую 1-26 мг/л цинка, подают в контактный резервуар. При перемешивании вводят борогидрид натрия в количестве 10 мг/л, затем вводят сорбент - продукт измельчения отходов газетной бумаги в воздушной среде молотковой дробилки в количестве 5 г/л с содержанием крупной фракции 75%, мелкой - 25%. После осаждения отработанного сорбента образовавшийся осадок, состоящий из продукта измельчения отходов бумаги и адсорбированного на нем комплексного соединения цинка, отправляют на утилизацию, а очищенную воду - на фильтры и далее возвращают в производство или сбрасывают в водоем. Концентрация цинка в очищенной воде 0,018 мг/л, степень очистки - 98,6%.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но борогидрид натрия вводят в количестве 50 мг/л. В качестве сорбента используют продукт измельчения отходов типографской бумаги в количестве 2,5 г/л с соотношением крупной и мелкой фракций 80:20. Присутствие цинка в очищенной воде не обнаружено. Степень очистки 100%.

Пример 3.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но борогидрид натрия вводят в количестве 25 мг/л. В качестве сорбента используют продукт измельчения смеси отходов газетной и типографской бумаги в количестве 1 г/л с соотношением крупной и мелкой фракций 85:15. Концентрация цинка в очищенной воде 0,012 мг/л, степень очистки - 99,0%.

Условия процессов очистки воды от ионов цинка и их результаты, описанные в примерах, представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предложенный способ обеспечивает высокую степень очистки воды от ионов цинка не менее 98,6%, при этом максимальная концентрация ионов цинка в очищенной воде 0,018 мг/л в 4 раза ниже предельно допустимой концентрации (ПДК) для воды, подлежащей сбросу в канализацию (ПДК цинка 0,07 мг/л) и в 3 раза ниже ПДК для воды, подлежащей сбросу в морские водоемы (ПДК цинка 0,05 мг/л).

В результате воспроизведенного примера по прототипу выявлено, что известный способ практически не обеспечивает извлечения ионов цинка, при этом степень очистки воды от ионов железа составляет не более 45%. Предлагаемый же способ позволяет извлечь цинк со степенью очистки 98,6-100%, а железо - 70-72%.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем обработки сточных вод восстановителем при перемешивании и последующего введения в зону обработки целлюлозосодержащего измельченного гидрофильного сорбента, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют сухой порошкообразный борогидрид натрия в количестве 10-50 мг/л очищаемой воды, а в качестве измельченного гидрофильного сорбента - продукт измельчения отходов газетной или типографской бумаги в воздушной среде молотковой дробилки, имеющий следующий фракционный состав в мас. %: мелкая фракция размером 0,5-0,9 мм - 15-25, крупная фракция размером 1,0-1,5 мм - 75-85, в количестве 1-5 г/л очищаемой воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1