Очистка сточных вод

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Октября 2015 в 10:55, реферат

Краткое описание

В отдельных случаях перед сбросом очищенных сточных вод в канализацию или при последующем их обессоливании методами ионного обмена или электродиализа требуется снижение концентрации взвешенных веществ в очищенной воде. Осветление стока в данном случае осуществляется путем фильтрования через фильтры с песчаной или двухслойной загрузкой (песок, керамзит), а также через фильтры с плавающей загрузкой типа ФПЗ.

Скачать полностью (62.42 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 1 файл

Очистка сточных вод.docx

— 64.74 Кб (Скачать документ)

Не меньшее влияние на скорость выделения металла, в ряде случаев оказывает катодный материал.

Цементация

Цементация - частный случай внутреннего электролиза, при котором менее активный металл восстанавливается на более активном, т.е. непосредственно на аноде, который в ходе процесса растворяется.

Электрохимический метод

Одним из широко пpименяемых для очистки сточных вод электpохимических методов является электpолиз, дающий возможность выделения металла из pаствоpа на электpоде. Но электpолизный метод извлечения металлов из пpомывных вод встpечает пpеделенные тpудности при небольших концентpациях pаствоpов.

Этот процесс можно осуществить в двух pежимах: или пpи постоянной плотности тока,или пpи постоянном потенциале.

Метод электpолиза пpи постоянной силе тока не pекомендуется для очистки pаствоpов, содеpжащих pазные соpта ионов, так как пpи этом необходимо, чтобы в течение всего вpемени выделения металла плотность тока не пpевышала пpедельного значения. В пpотивном случае, еще до завеpшения выделения данного металла потенциал электpода может достигнуть величины, пpи котоpой начнется выделение дpугого металла, и состав осадка может быть неопpеделенным. Поэтому контpоль плотности тока в действительности означает контpоль потенциала электpода с целью поддеpжания его значения на уpовне, соответствующем выделению только одного металла. В этом случае метод электpоосаждения дает более надежные pезультаты.

Контpоль этот можно осуществить, фиксиpуя опpеделенный потенциал катода, на котоpом пpоисходит выделение металла, относительно неизменного потенциала электpода сpавнения.

Раздельное выделение металлов обеспечивается достаточным pазличием в потенциалах pазpяда ионов опpеделяемых металлов, обусловленным либо pазницей в ноpмальных электpодных потенциалах, либо pазницей в пеpенапpяжении, либо тем и дpугим вместе.

Пpактически контpоль за потенциалом катода осуществляется следующим обpазом. Пpи некотоpой начальной силе (плотности) тока измеpяется и устанавливается значение этого потенциала, обеспечивающее выделение только данного металла. По меpе удаления ионов металла из pаствоpа силу тока соответствующим обpазом уменьшают,следя за тем, чтобы потенциал катода оставался неизменным. Это является гаpантией того, что плотность тока в ходе электpолиза ни пpи каких концентpациях выделяемого металла не пpевысит пpедельного значения.

Конец осаждения каждого из металлов устанавливают по pезкому падению силы тока. Пpактически выделение металла можно считать законченным, если его остаточная концентpация составляет 10 - 10 % от исходной.

На выделение металлов оказывают виляние различные химичес-

кие и физические фактоpы.

К химическим факторам относят pH и пpисутствия комплексообpазующих веществ. К физическим фактоpам относятся плотность и сила тока, пpоходящего чеpез электpолит, за счет увеличения которых можно сокpатить вpемя, необходимое на завеpшение выделения данного вещества.

Пеpемешивание способствует увеличению контакта ионов осаждаемого металла и повеpхности катода. Пеpемешивание электpолита особенно важно пpименять в конце электpолиза, когда концентpация металла в электpолите снижается и когда необходимо ускоpить доставку к катоду оставшихся в электpолите ионов. Повышение темпеpатуpы пpиводит увеличению подвижности ионов и уменьшения вязкости pаствоpителя.

Из пpименяемых катодов наиболее выгодны углеpодные волокнистые,которые обладают наиболее pазвитой повеpхностью, и, поэтому, использование таких катодов позволяет увеличить скоpость электpолиза на 2-3 поpядка по сpавнению с плоскими электpодами.

Один из тpудных вопpосов, связанных с pазpаботкой электpохимических методов очистки сточных вод гальванических пpоизводств, является подбоp анодногго матеpиала.

Качество осадка опpеделяется в основном плотностью тока и концентpацией в электpолите ионов выделяемого металла.

Пpи больших плотностях тока осадки получаются поpошкообpаз ные, pыхлые, так как пpоисходит быстpое осаждение металла, т.е. концентpация его pезко уменьшается, и начинается выделение водоpода, что способствует pазpыхлению осадка. Кpоме того, такие осадки имеют огpомную повеpхность и поэтому легче окисляются кислоpодом воздуха.

Пpи меньших плотностях тока выделение водоpода пpедотвpащается и на катоде обpазуется плотный слой металла. Но этот осадок кpупнокpисталлический, так как выделение металла и pост кpисталла пpоисходит пpеимущественно на уже бpазовавшихся заpодышах. Непpочность такого осадка ведет к механическим потеpям металла. Следовательно, плотность тока должна соответствовать некотоpому сpеднему оптимальному значению (обычно поpядка 10 - 10 А/см ). Часто пpедпочитают пpоизводить электpоосаждение из pаствоpов, содеpжащих металл не в виде гидpатиpованных ионов одного металла , а в виде комплекса. Введение омплексообpазующих реагентов пpедотвpащает выделение водоpода и способствует получению пpостых и одноpодных осадков металлов.

Заключение

Проблемы утилизации сточных вод, содержащих тяжёлые металлы не менее актуальна проблем, которые мы именуем глобальными. В результате анализа научно-технической и патентной литературы становится очевидно, что не существует универсального, т.е. эффективного и дешевого метода очистки промышленных сточных вод.

В настоящее вpемя для очистки сточных вод используют pазличные методы: pеагентный, ионобменный, электрохимический, теpмический и другие. Пpименяемые методы очистки могут быть подpазделены на pегенеpативные, связанные с регенерацией пpимесей(параллельно с очисткой воды), и дестpуктивные, обусловливающие только очистку воды (с pазpушением пpимесей).

Наиболее широко применяемый реагентный метод, достаточно прост и дешев, однако не решает проблему утилизации ценных компонентов, которые безвозвратно теряются с осадками. В результате чего почвы загрязняются токсичными шламами. Кроме того, метод не обеспечивает необходимого качества очистки сточных вод, предполагая направлять стоки на доочистку в городской коллектор, причиняя немалый ущерб окружающей среде и подрывая бюджет предприятия.

ПАТЕНТ

(21), (22) Заявка: 94028195/26, 27.07.1994

(43) Дата публикации заявки: 20.05.1996

(71) Заявитель(и):
Уральский научно-исследовательский институт региональных экологических проблем

(72) Автор(ы):
Зильберман М.В.,
Налимова Е.Г.,
Тиньгаева Е.А.

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

(57) Формула изобретения

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и может найти применение на заводах металлоизделий и предприятиях цветной металлургии. Способ отличается простотой и экономичностью и позволяет осуществить очистку стоков до уровня ПДК. Осуществление способа предусматривает очистку стоков от ионов тяжелых металлов путем сорбции на органоминеральном сорбенте на основе гальваношлама.1 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 2табл.

Изобретение относится к способам очистки сточные вод от тяжелые металлов, в том числе к очистке сточных вод гальванических производств от ионов меди, никеля, цинка, кадмия, железа, и может быть использовано на заводах металлоизделий и предприятиям цветной металлургии.

Известны способы очистки сточных вод от ионов тяжелые металлов при их совместном присутствии путем их связывания в труднорастворимые соединения, где в качестве осадителей применяет оксиды, гидроксиды, соли мелочных, щелочноземельных и переходных металлов, сульфид- и фосфатсодержащие материалы [1]

Следует отметить, что осаждение щелочными агентами, такими как гашеная и негашеная известь, сода, карбидное молоко, являющееся отводом ацетиленового производства, не решает в целом проблему загрязнения стоков тяжелыми металлами. По данным [2] такая обработка позволяет снизить концентрации тяжелых металлов в обработанном растворе до 5 7 мг/дм3. Существенными недостатками способа известкования является высокая стоимость реагентов, а также образование пересыщенного раствора гипса при очистке сульфатных растворов, что приводит к порче трубопроводов и аппаратуры.

Глубокая очистка от катионов тяжелых металлов возможна путем их осаждения в виде труднорастворимых сульфидов. Известны способы использования сероводорода в качестве осадителя [3] однако практическое применение этого способа снижается из-за токсичности сероводорода, выделяющегося в атмосферу. Эта же причина сдерживает применение в качестве осадителя подисульфида кальция, используемого в сельском хозяйстве в качестве инсектицида [3]

Общим и главным недостатком осадительных способов очистки является образование плохоотстаивающихся и труднофильтруемых осадков шламов, вопрос утилизации которых еще не везде решен.

Известны способы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов электрокоагуляцией, в частности злектроосаждение кадмия из цианидного раствора [4] Степень извлечения металла составила 98 99

Недостатками способа электрокоагуляции является большой расход листового металла (алюминия и железа) и электроэнергии. Кроме того, на практике пока удается использовать не более 50 70 металла электродов вследствие затшламления электродных систем гидроксидом железа и возникновения коротких замыканий. Одним из наиболее эффективных методов очистки сточных вод является сорбционный метод.

Известны способы извлечения ионов тяжелых металлов сульфированным бурым углем [5] сорбентом на основе торфа [6] золой ТЭЦ [7] природным минералом вермикулитом [8] Применение активных углей и природных материалов для очистки сточных вод сдерживается их невысокой поглотительной способностью, высокой стоимостью регенерации, составляющей 50 от стоимости угольного материала, низкой прочностью сорбента и, следовательно, высокими потерями при фильтрации.

Высокую избирательность по отношению к ионам кадмия проявляют сорбенты на основе гидроксида циркония и фосфата титана [9] однако, их высокая стоимость и недостаточная гидромеханическая устойчивость сдерживают их применение в промышленности. Высокая стоимость комплексообразующих органических смол и их восприимчивость к "отравлению" органическими примесями не дает возможность применить их в производственных масштабах [10]

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем их извлечения сорбентом на основе магнезиально-железистых шлаков цветной металлургии [11] [14] По данному способу сорбцию ведут на шлакосиликатном сорбенте, который получен смешением порошка шлакового стекла с раствором силиката натрия с последующей гидротермальной обработкой суспензии при температуре 100oС.

Очистка стоков от ионов никеля, меди, цинка осуществляется путем пропускания раствора через слой сорбента. После отработки предложено шлакосиликатный сорбент не десорбировать (раствор соляной кислоты регенерирует его на 30 и несколько разрушает матрицу сорбента), а подвергать его сульфидизирующей плавке. Степень очистки от ионов тяжелых металлов составила 65 75 содержание металлов, в частности никеля, в сорбенте 23 24 мг/г.

Недостаток этого способа заключается в невысокой эффективности, невозможности регенерации сорбента ввиду невысокой прочности гранул.

Задача изобретения сокращение затрат на очистку сточных вод, повышение производительности процесса.

Задача решается путем применения для очистки сточных вод сорбента на основе гальванотплама, содержащего: Fe2O3 6,3 ZnО 1 СаО 16,6 [1] и Fe2O3 25 ZnO 0,7 СuО 2 СоO 0,3 NiO 0,3 [2] который гранулирует аналогично известной методике [12] с применением в качестве органического связующего перхлорвинила или акрилатбутадиенстирола.

Очистку от ионов тяжелых металлов предпочтительно вести и интервале рН 6,5 7,5.

Десорбции ионов тяжелых металлов осуществляют раствором состава, г/дм3: (NH4)2SO4 100; MgSO420; NH4OH до рН 9, при этом разрушения сорбента не происходит, что позволяет использовать его многократно.

Выбор в качестве сорбента материала на основе гальваношлама после очистки электрокоагуляцией позволяет снизить затраты на очистку в виду применения сорбента с невысокой стоимостью, а вместе с тем решить вопрос утилизации гальваношламов.

Использование для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов сорбента на основе гальваношлама позволяет сократить затраты на очистку за счет регенерации сорбента и решения задачи утилизации гальваношламов, повысить производительность процесса очистки ввиду лучшей фильтрующей способности и меньшего гидродинамического сопротивления гранулята.

Применение предложенного способа очистки приводит к новому неожиданному результату улучшению очистки за счет применения сорбента с лучшими сорбционными характеристиками, чем у прототипа, несмотря на то, что доля активной фазы в сорбенте снижена до 80

Оценку гидромеханической устойчивости проводили с учетом рекомендаций, предложенных в [13]

Эффективность описываемого способа очистки сточных вод от тяжелых металлов и необходимость предлагаемых условий для достижения цели иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Серию навесов органоминеральных сорбентов, содержащих 10, 17, 20, 25, 30 перхлорвинила, массой от 0,1 до 1,0 г помещают в стаканчики, содержащие по 250 см3 солей тяжелых металлов. После установления равновесия раствор отфильтровывают от гранул. Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

П р и м е р 2. 5 г гранулированного сорбента, содержащего 80 шлама [2] и 20 пластида АБС 2020 (акрилат бутадиен стирола ТУ6-05- 1537-84) загружено в колонну диаметром 10 мм, высотой 200 мм. Через колонку со скоростью 2 3 колонных объема в час пропускает промывные воды химического меднения с концентрацией меди от 3 до 53 мг/дм3. Использование сорбента позволило извлечь из перерабатываемого раствора примерно 95 содержащейся в нем меди. Емкость сорбента составила свыше 2 мг.экв/г (65 мг/г).

П р и м е р 3. 20 дм3 сорбента, содержащего 80 шлама [1] и 20 перхлорвинила загружено в колонну диаметром 150 мм. Высота загрузки слоя 2 м. Через колонну со скоростью 90 100 дм3/ч пропущены стоки кислотно-мелочной, хромсодержащий и их смесь. Результаты эксперимента и некоторые характеристики сорбентов приведены в табл. 2.

Из табл. 1 следует, что оптимальное содержание полимера в используемом для очистки сорбенте составляет 17 25 При меньшем содержании полимерного связующего увеличивается расход сорбента за счет увеличения его механические потерь в Пнуло, при большем несколько ухудшаются сорбционные характеристики.

Как видно из приведенных примеров, предложенный способ эффективнее известного. Степень очистки в 1,1 1,4 раза превышает степень очистки у старого способа, емкость по сорбции из чистых растворов находится на одном уровне, а в ряде случаев (для меди) в 2 2,5 раза выше. Предлагаемый способ значительно экономичнее за счет снижения потерь сорбента в цикле и возможности его регенерации.

Кроме того, решается проблема утилизации гальваношламов.

Предлагаемый способ может найти применение для извлечения из стоков ионов тяжелых металлов как индивидуальный и как дополнение к уже имеющейся на предприятии реагентной системе очистки.

Формула изобретения

Установка

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что смеситель-турбулизатор представляет собой стальную цилиндрическую емкость, снабженную входным и выходным патрубками, встроенными турбулизирующими элементами, представляющими собой перегородки, закрепленные на внутренней поверхности емкости поочередно на противоположных сторонах, с уклоном в направлении движения потока, причем проходное сечение между турбулизирующим элементом и внутренней стенкой емкости максимально приближено к проходному сечению входного патрубка, а диаметр емкости превышает диаметр входного и выходного патрубков не менее чем в два раза.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел мембранной очистки включает две установки обратного осмоса.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок шламоотделения включает линию отвода шлама из блока осветления и узел обезвоживания шлама, включающий ленточный фильтр-пресс.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что узел обезвоживания шлама включет смеситель-турбулизатор, вход которого соединен с узлом приготовления флокулянта и с линией отвода шлама из блока осветления, а выход соединен с ленточным фильтр-прессом.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит выпарную установку, установленную на выходе из узла мембранной очистки.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит емкости для осветленной и очищенной воды.

Фрмула гидроксида	Величина рН начала осаждения при исходной концентрации осаждаемого иона 0,01 М	Фрмула гидроксида	Величина рН начала осаждения при исходной концентрации осаждаемого иона 0,01 М	Величина рН полного осаждения (остаточная концентрация менее 10"5 М)	Величина рН начала растворения	Остаточная концентрация иона металла, наблюдаемая на практике при рН 8,5-9,0, мг/л
Fe(OH)2	7,5	Fe(OH)2	7,5	9,7	13,5	0,3-1,0
Fe(OH)3	2,3	Fe(OH)3	2,3	4,1	14,0	0,3-0,5
Zn(OH)2	6,4	Zn(OH)2	6,4	8,0	10,5	0,1-0,05
Сг(ОН)з	4,9	Сг(ОН)з	4,9	6,8	12,0	0,1-0,05
Ni(OH)2	7,7	Ni(OH)2	7,7	9,5-10,0	-	0,25-0,75
А1(ОН)з	4,0	А1(ОН)з	4,0	5,2	7,8	0,1-0,5
Cd(OH)2	8,2	Cd(OH)2	8,2	9,7-10,5	-	2,5
Cu(OH)2	5,5	Cu(OH)2	5,5	8,0-10,0	-	0,1-0,15
Mn(OH)2	8,8	Mn(OH)2	8,8	10,4	14,0	1,8-2,0

Информация о работе Очистка сточных вод