Спосіб нейтралізації стічних вод

Реферат: Спосіб нейтралізації стічних вод включає усереднювання, нейтралізацію, відстоювання і механічне обезводнення осадку, що утворюється, при цьому нейтралізацію здійснюють послідовно у два ступеня - за допомогою ферохромового шлаку і вапняного молока, причому на першому ступені нейтралізації стічні води фільтрують через шар ферохромового шлаку 2 товщиною 0,5-2,0 мм протягом 1 хвилини під розрідженням 0,4-0,6 кгс/см до величини рН 6-7, а на другому ступені нейтралізації стічні води обробляють за допомого вапняного молока до величини рН 8,5-9,5. UA 122820 U (12) UA 122820 U UA 122820 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до очистки води і може використовуватися у машинобудуванні і металообробній промисловості, де необхідно знешкоджувати кислі залізовмісні стічні води. Відомим є спосіб очистки кислих залізовмісних стічних вод, що включає усереднювання, нейтралізацію стічних вод вапняним молоком, відстоювання і механічне обезводнення осадку, що утворюється [див. книгу Смирнов Д.Η., Генкин В.Ε. "Очистка сточных вод в процессах обработки металлов". - Μ.: Металлургия, 1980. - С. 192]. Недоліком відомого способу є його низькі експлуатаційні характеристики, такі як: - велике витрачання вапна; - загіпсування трубопроводів; - труднощі осадження дрібнодисперсних пластівців; - великий об'єм осадку, що утворюється; - труднощі обезводнення осадку. Відомим є спосіб очистки кислих залізовмісних стічних вод фільтруванням через шар магнезиту [див. книгу Кожевникова Е.П., Волков Л.С. "Исследование работы магнезитових фильтров при нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод". Сб. Процессы фильтрования при очистке природных и сточных вод, Южно-Уральское кн. изд-во, Челябинск, 1965, с. 75]. Фільтрування стічних вод через шар завантаження з опаленого магазину (величина зерен 1-3 мм висотою 2,5 м) зі швидкістю 2-4 м/год. дозволяє проводити у звичайному швидкому фільтрі нейтралізацію і затримання гідроокису заліза. Недоліком відомого способу є його низькі експлуатаційні характеристики, такі як: - застосування відомого способу дуже обмежено через утворення на зернах фільтруючого завантаження гіпсозалізистих відкладень, що перешкоджають нормальній роботі фільтрів. Після декількох фільтроциклів нейтралізуюча спроможність завантаження у режимі повної нейтралізації різко знижується, а потім падає практично до нуля. Часта заміна завантаження є нераціональною у технічному і економічному відношеннях; - труднощі регенерації фільтруючого завантаження і низька швидкість фільтрування. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип спосіб нейтралізації стічних вод, який описаний у книзі Шабалин А.Ю. "Очистка и исследование сточных вод на предприятиях черной металлургии". - М.: Металлургия, 1968. - С. 251-278. Цей спосіб включає усереднювання, нейтралізацію, відстоювання і механічне обезводнення осадку, що утворюється. При цьому нейтралізацію стічних вод розділяють послідовно на два ступеня ферохромовим шлаком (ФХШ) і вапняним молоком. Недоліком відомого способу є його невисокі експлуатаційні характеристики, такі як: - велике витрачання ФХШ; - труднощі, пов'язані з видаленням осадку з відстійників. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу нейтралізації стічних вод, який би забезпечував підвищення його експлуатаційних характеристик шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: - на першому ступені нейтралізації стічні води фільтруються через шар ферохромового 2 шлаку товщиною 0,5-2,0 мм протягом 1 хвилини під розрідженням 0,4-0,6 кгс/см до величини рН 6-7, а на другому ступені нейтралізації стічні води обробляються за допомого вапняного молока до величини рН 8,5-9,5, що дозволяє розвантажити очисні споруди щодо забруднення і підвищити швидкість осадження і відстійниках. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому способі двоступеневої нейтралізації стічних вод, який включає усереднювання, нейтралізацію, відстоювання і механічне обезводнення осадку, що утворюється, при цьому нейтралізацію здійснюють послідовно у два ступеня - за допомогою ферохромового шлаку і вапняного молока, в ньому на першому ступені нейтралізації стічні води фільтрують через шар ферохромового шлаку 2 товщиною 0,5-2,0 мм протягом 1 хвилини під розрідженням 0,4-0,6 кгс/см до величини рН 6-7, а на другому ступені нейтралізації стічні води обробляють за допомого вапняного молока до величини рН 8,5-9,5. Для пояснення способу додаються креслення, на яких зображено: - на фіг. 1 - залежність висоти шару ФХШ від ефекту нейтралізації стічних вод (вихідний стік рН 2, вміст іона заліза (11): 0,025; 0,1; 1,0; 2,0 г/л); - на фіг. 2 - залежність висоти шару ФХШ від ефекту нейтралізації стічних вод (вихідний стік рН 3-6 (сер.), вміст іона заліза (11) 0,025-2,0 г/л); - на фіг. 3 - залежність %-ого висадження заліза (11) від рН стоку; - на фіг. 4 - залежність швидкості осадження часток гідроокисі заліза (11) у відстійниках від концентрації іона заліза у стоку. 1 UA 122820 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 1, 2 по осі абсцис відкладають висоту шару ФХШ (мм), по осі ординат - величину рН фільтрату. На фіг. 3 по осі абсцис відкладають рН, по осі ординат - процентне висадження заліза (11). На фіг. 4 по осі абсцис відкладають концентрацію іона заліза у стоку (г/л), по осі ординат швидкість осадження (мм/с). Запропонований спосіб здійснюється наступним чином. Як нейтралізуючий фільтруючий матеріал застосовують ФХШ - багатотоннажні відходи елктросталетопильного виробництва. Рівень дисперсності його коливається у межах від 1 до 15 мкм. Нейтралізуюча спроможність ФХШ обумовлена наявністю у його складі до 70 % двокальцієвих силікатів, які можуть вступати у реакцію нейтралізації. Фільтрування виконувалося на заглибній вакуум-фільтрувальній лійці з площиною 2 фільтрування 0,004 м . Фільтруванню підлягала стічна вода, яка містила сірчану кислоту (рН 25-6) і сіль заліза (11) (концентрація іона заліза (11) від 0,025 до 2,0 г/л). Товщину шару ФХШ змінювали у межах від 0,5-2,0 мм з умови забезпечення рН фільтрату не менше 6-7. Час фільтрування не перевищував 1 хвилини з умови забезпечення максимальних швидкостей фільтрування. Фільтрування здійснювали при величині розрідження 2 0,3-0,6 кгс/см . При менших величинах розрідження за час фільтрування відбувається незначне підвищення рН стічних вод. При більших величинах розрідження не забезпечується ефект нейтралізації стічних вод у тонкому шарі ФХШ. На фіг. 1, 2 видно, що процес нейтралізації стічних вод йде у два ступеня: - на першому - нейтралізується кислота; - на другому - відбувається утворення гідроокисі. Причому на другому ступені потрібна суттєва витрата реагенту. При збільшенні концентрації іонів металів потрібно все більше реагенту для зміни величини рН на одну й ту ж величину. Встановлено, що для підвищення величини рН з 2 до 6,0-6,5 у інтервалі вмісту іона заліза у стічних водах 0,025-2,0 г/л необхідна товщина шару ФХШ складає 0,5-2,0 мм. Для здійснення режиму повної нейтралізації товщина шару ФХШ лежить у межах 2,0-4,5 мм (фіг. 1, 2). Фільтрування кислих залізовмісних стічних вод через шари ФХШ товщиною 0,5-3,0 мм під 2 вакуумом 0,4-0,6 кгс/см протягом 1 хвилини забезпечує достатньо високі швидкості фільтрування - від 2,5 до 6,0 м/год. (таблиця 1). Нейтралізація стічних вод до рН 6-7 забезпечує видалення із стічних вод основної маси забруднення, тому що при фільтруванні через тонкий шар ФХШ відбувається нейтралізація вільної кислоти і висадження 80 % іона заліза (11) (фіг. 3). Це сприяє розвантаженню очисних споруд і забезпеченню стабільної величини рН стічних вод. Другий ступінь нейтралізації стічних вод проводять шляхом обробки вапняним молоком відомим способом до величини рН 8,5-9,5 із умови найбільш повного висадження заліза (11) у вигляді гідроокисі. При цьому значно зменшується витрачання нейтралізуючого реагенту вапняку, тому що після першого ступеня нейтралізації у стічних водах залишається усього лише 20 % іона заліза (11). Приклад 1. Кислу залізовмісну стічну воду (рН 2, концентрація іона заліза (11) - 50 мг/л) фільтрують 2 через шар ФХШ товщиною 1,5 мм під розрідженням 0,5 кгс/см . Як фільтрувальну перегородку використовували капрон арт. 56007. Шар ФХШ товщиною 1,5 мм отримували протягом 15 с При цьому середня швидкість фільтрування за 2 хвилини склала 6,2 м/год., рН фільтрату 6-7, вологість утвореного осадку гідроокисі заліза після просушення під вакуумом склала 45 %. Пример 2. Кислу залізовмісну стічну воду (рН 3-4, концентрація іона заліза (11) - 200 мг/л) фільтрують 2 через шар ФХШ товщиною 0,5 мм під розрідженням 0,5 кгс/см . Як фільтрувальну перегородку використовували капрон арт. 56007. Шар ФХШ товщиною 0,5 мм отримували фільтруванням 2 3 %-ої за вагою суспензії ФХШ під розрідженням 0,5 кгс/см протягом 5 с. При цьому середня швидкість фільтрування за 3 хвилини склала 5,2 м/год., рН фільтрату 6-7, вологість утвореного осадку гідроокису заліза після просушення під вакуумом склала 45 %. Відпрацьований шар ФХШ з затриманими забрудненнями у вигляді часток гідроокисі заліза може вивозитися у відвали разом з обезводненим осадком. Відомо, що пластівці гідроокису заліза після нейтралізації вапняним молоком погано осаджуються у відстійниках, причому, чим більше концентрація іона заліза у стоку, тим менше швидкість осадження часток гідроокисі заліза (фіг. 4). Проведення режиму двоступеневої нейтралізації сприяє значному зменшенню концентрації іона заліза у стоку після першого ступеня нейтралізації і, таким чином, збільшенню стабільної їх роботи і зменшенню їх розмірів. 2 UA 122820 U 5 10 15 При цьому об'єм осадку, осадженого у відстійниках, значно менше (приблизно у 5 разів), ніж при проведенні нейтралізації стічних вод тільки вапняним молоком. Відповідно для його обезводнення потрібно менша кількість апаратів. Здійснення першого ступеня нейтралізації можливо на серійних апаратах барабанних вакуум-фільтрах типу БОУ з зовнішньою поверхнею фільтрування, який працює з тонким шаром ФХШ. Ці апарати можуть бути розміщені у цеху механічного обезводнення разом з апаратами для обезводнення осадку (як правило, тими ж вакуум-фільтрами типу БОУ). Це призводить до значного скорочення експлуатаційних витрат на здійснення запропонованого способу очистки. Запропонований спосіб може використовуватися для селективного витягування металів із стічних вод. При цьому необхідно враховувати інтервал рН, в якому відбувається висаджування металу (таблиця 2), а також кількість нейтралізуючого реагенту для висадження однієї вагової частини металу. Здійснення запропонованого способу дозволяє розвантажити очисні споруди щодо забруднення, у 2,5-3,0 рази збільшити швидкість осадження пластівців гідроокису заліза у відстійниках. Таблиця 1 Параметри процесу 1. Товщина шару, мм 2. Швидкість фільтрування, м/год. 25 Параметри процесу при концентрації заліза (11), мг/л 50 100 200 500 800 1000 2000 1-0,5 1-0,5 1-0,5 1-0,5 2-0,5 1-0,5 3-0,5 3-0,5 6-5 6-5 6-5 5,5-5 6-3 5-2,8 2,5-3 2,5-3 Таблиця 2 Вид катіона 2+ Fe 3+ Fe 2+ Zn 3+ Cr 2+ Ni 3+ Al 2+ Cd 20 Начало висаджування 7,5 2,3 6,4 4,9 7,7 4,0 8,2 Повне висаджування 9,7 4,1 8,0 6,8 9,5 5,2 9,7 Запропонований спосіб може використовуватися на технічному комплексі ракети-носія за патентом України №114036и, МПК B64G 5/00, 2016р. Обеззаражування стічних вод може здійснюватися за патентом України № 106611u, МПК C02F 1/463, C02F 1/52, C02F 103/04, C02F 1/461, 2015 р. або за патентами РФ № 2.207.987, МПК C02F 9/10, C02F 1/04, C02F 1/28, C02F 1/44, C02F 1/46, 2000 р. та № 2.1 14.706, МПК В09В 3/00, C02F 1 1/04, 1994 р. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб нейтралізації стічних вод, що включає усереднювання, нейтралізацію, відстоювання і механічне обезводнення осадку, що утворюється, при цьому нейтралізацію здійснюють послідовно у два ступеня - за допомогою ферохромового шлаку і вапняного молока, який відрізняється тим, що на першому ступені нейтралізації стічні води фільтрують через шар ферохромового шлаку товщиною 0,5-2,0 мм протягом 1 хвилини під розрідженням 0,4-0,6 2 кгс/см до величини рН 6-7, а на другому ступені нейтралізації стічні води обробляють за допомого вапняного молока до величини рН 8,5-9,5. 3 UA 122820 U 4 UA 122820 U 5 UA 122820 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6