Электрокоагуляционные установки для очистки сточных вод от хрома и ионов других тяжелых металлов

Метод электрокоагуляции может применяться для очистки сточных вод, которые образуются преимущественно в гальванических производствах при химической и электрохимической обработке стали (хромирование, пассивирование, травление, анодирование, электрополировка) и содержат шестивалентный хром и ионы других тяжелых металлов. Промывочные сточные воды гальванических производств имеют рН —3-7, содержат шестивалентный хром и ионы тяжелых металлов (железо, медь, никель, цинк, кадмий и др.). Технологическая схема установки для очистки сточных вод представлена на рис. 23.1

Сточные воды обрабатывают в электролизерах проточного типа со стальными электродами и вертикальным (восходящим) или горизонтальным движением обрабатываемой воды. При электролизе происходит химическое восстановление хромат- и би- хромат-ионов ионами двухвалентного железа, переходящими в воду при электролитическом растворении стальных анодов, а также образующейся при этом гидрозакисью железа. Наряду с этим происходит образование гидроокисей хрома, железа и других тяжелых металлов (цинк, медь, никель, кадмий и др.), содержащихся в сточных водах. Кроме того, ионы тяжелых металлов сорбируются хлопьями гидроокиси и гидрозакиси железа и гидроокиси хрома. При обработке сточных вод, содержащих только шестивалентный хром, исходная величина рН должна быть ≥3, а обработанной воды 5,5 (в противном случае не происходит полного осаждения Сг(ОН)3 и обработанная вода содержит ионы Сг3 ). Если исходная величина рН сточных вод < 3, а обработанной воды < 5,5, требуется соответствующая корректировка величины рН с применением растворов щелочных реагентов.

Продолжительность обработки сточных вод составляет обычно 30—120 с. При обработке сточных вод с преобладающим содержанием шестивалентного хрома одновременно обеспечивается высокая степень их очистки от других ионов тяжелых металлов при расчетном расходе электроэнергии и металлического железа, необходимых для удаления из них только Сг6 . В тех случаях, когда содержание шестивалентного хрома не является преобладающим, степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов определяется как общим количеством переведенного в сточную воду железа (общим количеством образовавшейся при электролизе гидрозакиси железа), так и исходной величиной рН обрабатываемой воды. Для достижения высокой степени удаления цинка и меди оптимальная исходная величина рН сточных вод должна находиться в интервале 4—6, для удаления кадмия и никеля — в интервале 6,5—7,5. Ориентировочный удельный расход металлического железа для удаления из сточных вод 1 г каждого из этих металлов при оптимальных величинах. рН составляет соответственно 2,5—3; 3— 3,5; 4—4,5 и 5,5—6 г. При соблюдении этих условий и исходной концентрации каждого из ионов тяжелых металлов до 30 мг/л степень очистки сточных вод составляет 90—95%.

При наличии в сточных водах ионов нескольких тяжелых металлов необходимый расход металлического железа определяется в основном содержанием компонента, для удаления которого из сточных вод должно быть затрачено наибольшее его количество.

Наибольшую из найденных величин тока считают рабочей. При этом принимают коэффициент запаса 1,2. Следует отметить, что даже при соблюдении оптимальных условий очистки сточных вод остаточные концентрации в них ионов тяжелых металлов иногда превышает ПДК, установленные для сточных вод, поступающих на биологическую очистку (на городские канализационные очистные сооружения) или ПДК этих примесей для воды водоемов. Поэтому в, случае необходимости следует проводить доочистку сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью щелочных реагентов. Производительность электрокоагуляционных установок составляет до 50 м3/ч.

http://www.vodalos.ru/spravochniki-stroitelya/spravochnik-proektirovshika/6/8/2

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА (III, VI)

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу очистки сточных вод и отработанных электролитов гальванических производств от ионов хрома (III, VI). Для осуществления способа проводят осаждение труднорастворимых соединений последовательным добавлением сначала раствора гидроокиси или карбоната щелочных металлов до рН 7-8, затем после отделения образующегося осадка добавляют известковую воду в эквимолярном количестве к содержанию хрома (VI), затем после отделения образующегося осадка добавляют отработанный электролит гальванического процесса цинкования в количестве, определяемом предварительной пробой, и в конце - отработанный электролит свинцового производства с известной концентрацией ионов свинца. На последней стадии происходит выделение ценного целевого продукта - желтого пигмента. Очищенные сточные воды содержат ионы хрома в концентрации ниже предельно допустимой гигиеническими нормативами. Способ прост, не требует нагрева и легко реализуем на обычном технологическом оборудовании.

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод от соединений хрома (III, VI) и может быть использовано в различных технологических процессах в химической, металлургической и машиностроительной отраслях промышленности.

Известны способы реагентной очистки сточных вод от шестивалентного хрома обработкой их гидроксидами бария и кальция (авторское свидетельство СССР 13235337, кл. С02F 1/62, 1987) или солью цинка и гидроксидом кальция (Авторское свидетельство СССР 1271831, кл. С02F 1/62, 1986).

Недостатком известных способов является недостаточная степень очистки сточных вод от шестивалентного хрома и загрязнение примесями вводимых реагентов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по достигаемому результату является способ очистки сточных вод обработкой избытком нитрата свинца с последующим удалением ионов свинца силикатом натрия (авторское свидетельство СССР 1137084, кл. С02F 1/62, 1985).

Недостатками известного способа являются:

- очистка сточных вод только от шестивалентного хрома (трехвалентный хром остается в растворе);

- в результате очистки вод образуется твердый отход, требующий дополнительной переработки или специального захоронения;

- необходимость использования значительных количеств дорогостоящих соединений свинца, от которых потом приходится избавляться.

Задачей изобретения является очистка сточных вод или отработанных растворов гальванического производства от ионов хрома (трехвалентного и шестивалентного) при одновременном получении ценного продукта, минимизации образующихся отходов и используемых растворов солей свинца.

Поставленная задача решается тем, что обработку сточных вод проводят последовательным добавлением в них сначала раствора гидроокиси или карбоната щелочного металла до рН 7-8, затем после отделения выпавшего осадка последовательным добавлением растворов одного или нескольких соединений щелочноземельных элементов и цинка в порядке уменьшения растворимости их хроматов и завершают очистку добавлением соединений свинца. Таким образом, основное осаждение осуществляется доступными и дешевыми реагентами (например, известковая вода), а финишное - с использованием растворов соединений свинца.

Например, для осаждения хрома (VI) из раствора объемом 1000 л с концентрацией 1 моль/л потребуется 1000 л осадителей (растворов соединений кальция, цинка или свинца) с той же концентрацией. При последовательном прибавлении растворов потребуется соответственно 1000 л раствора соединений кальция, 150 л раствора соединений цинка и 15 мл раствора соединений свинца (при меньших концентрациях осадителей необходимые объемы растворов пропорционально возрастают).

Расчет количеств добавляемых реагентов проводится на основе кондуктометрического титрования сточной воды осадителем.

Образующиеся осадки представляют собой ценные желтые пигменты (индивидуальные либо смесевые). Для уменьшения расхода соединений свинца и обезвреживания большего объема сточных вод в качестве источника соединений свинца можно использовать сточные воды свинцовых производств. В качестве источника соединений цинка - отработанный электролит гальванического процесса цинкования.

Очистке могут подвергаться как концентрированные растворы промышленного производства с суммарным содержанием всех форм хрома 30-300 г/л, так и сточные воды с содержанием соединений хрома 5-20 мг/л.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером.

Пример

К отработанному раствору гальванического производства, содержащему совместно соединения хрома (III, VI) в концентрации 250 плюс-минус 50 г/л, добавляют концентрированный раствор карбоната натрия до установления рН 7-8.

Образующийся осадок отделяют отстаиванием. К раствору, содержащему уже только шестивалентный хром, добавляют эквимолярное количество известковой воды. Образующийся осадок отфильтровывают и используют в качестве компонента антикоррозионной грунтовки. Затем к раствору добавляют отработанный электролит гальванического процесса цинкования в количестве, определяемом предварительной пробой (кондуктометрическим титрованием). Затем к раствору добавляют сточные воды производства свинцовых аккумуляторов с известной концентрацией ионов свинца в количестве, строго определяемом предварительной пробой. Обработанный раствор отстаивают, отделяют желтый осадок, представляющий собой высококачественный желтый пигмент. В обработанном растворе содержание свинца и хрома (VI) находится на уровне 0,04 мг/л, что ниже предельно допустимой концентрации соединений хрома (VI) в питьевой воде, равной 0,05 мг/л.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от ионов хрома (III, VI) осаждением труднорастворимых соединений, отличающийся тем, что обработку сточных вод проводят последовательным добавлением сначала раствора гидроокиси или карбоната щелочного металла до рН 7-8, затем после отделения образующегося осадка добавляют известковую воду в эквимолярном количестве к содержанию хрома (VI), затем после отделения образующегося осадка добавляют отработанный электролит гальванического процесса цинкования в количестве, определяемом предварительной пробой, и в конце - отработанный электролит свинцового производства с известной концентрацией ионов свинца.

http://bd.patent.su реестр российских патентов