Способ очистки хром-или циансодержащих сточных вод

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет С 02 Р 1/58 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийЛенинградское специализированное управление Промсвязьэнергоналадка(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ХРОМ- ИЛИ ЦИАНСОДЕРЖЗЩИХ СТОЧНЫХ ВОДИзобретение относится к способам очистки промышленных сточныхвод, конкретно к обезвоживанию хромсодержаших и циансодержаших сточныхвод и может быть использовано приобработке сточных вод производствгальванических покрытий,Окислительно-восстановительныереакции обезвоживания хромсодержаших и циансодержаших сточных вод ведут периодически или непрерывно вреакторах периодического или непрерывного действия соответственно.При периодическом обезвоживаниив реактор периодического действия,после заполнения его объема необезвреженными стоками, вводят порцииреагентов до окончания окислительновосстановительной реакции при интенсивном перемешивании стоков с поступаюшими реагентами, затем реакторопорожняют, после чего заполняюточередной порцией необезвреженныхстоков и т.д. 1),Укаэанный способ характеризуетсязначительными потерями времени назаполнение и опорожнение реакционного объема и, как следствие, низкойпроизводительностью. Для сохранениясредней скорости протекания стоков дополнительно используют всевозможные сборники - накопители и усреднители расхода в сочетании с двумяреакторами, работаюшими поочередно, з При непрерывном обезвреживаниив реактор непрерывного действия стоки поступают в соответствии с режимами стокообраэования, при этом поступление необезвреженных стоков во 10 времени совмещено с отводом обезвреженных (количество отводимых стоков равно количеству поступакших).В соответствии с указанным режимомработы реактора непрерывно вводят 1 реагенты и осушествляют перемешиваниеобезвреженной и необеэвреженной фаз,а также вводиьюХ реагентов. Реагенты вводят, исходя из условия снижения концентрации обезвреживаемого 20 ингредиента до сачитарной нормы, чтов условиях, переменных по расходу иконцентрациям стоков, представляетзначительную трудность в части определения скорости ввОда реагента, Для 25 устранения указанного недостатка используют усреднители расхода и концентрации.Однако использование эффективноработаюших среднесменных усредните лей повышает стоимость способа и требует выделения дополнительных производственных площадей,а необходимость обеспечения постоянной скорости ввода реагента снижает надежность способа, так как регулирующие устройства, обеспечивающие необходимую скорость поступления реагента, но времени самопроизвольно меняют свое сечение из-эа засорений, зарастания, коррозии и т,д.Известен также способ очистки эа Ьряэненных жидкостей, содержащих ионыхромонбй кислоты или циан-ионы.По этому способу загрязненная жидкость поступает в реактор непрерывно или порциями. Одновременно вводят н реактор реагенты, которые, 15 перемешиваясь с загрязненной жидкостью с помощью перемешинающего устройства, работающего при поступлении стоков обезвреживают ее. Ско-. рость ввода реагента восстановителя Я (окислителя) регулируют путем замера окислительно-восстановительного потенциала жидкости (стоков) в реакторе. При поступлении необезвреженных стоков в реактор, обезвреженные стоки из него отводятКонцентрация обеэвреживаемых ингредиентов (Сг, СМ ) в реакторе не может превышать санитарную норму (0,1 мг/л) и приборы, измеряющие окислительно-восстановительный потенциал контролируемой среды, должны регистриронать изменения концентрации Сгили СИ (в пределах 0- 0,1 мг/л) в условиях многокомпонентных растворов, каковыми являются35 промышленные сточные воды при наличии и реакторе избыточного (не прореагиронавшегося, но обеспечивающего полноту прохождения окислительноносстанонительной реакции) реагента 40н количестве 5-100 мг/л н зависимости от концентрации поступающего наобезнрежинание ингредиента и составаиспользуемого реагента Требуемаявысокая чувствительность потенциометрических приборов, работающих внеблагоприятных условиях многокомпонентных агрессивных жидкостей, обуславливает низкую надежность приведенного способа. Обезвреживание стоковбез приборов экспресс-анализа указанный способ не допускает, так кактребуется корректировка скоростиввода реагента-восстановителя (окислителя) в сботнетствиц с изменениемхарактеристик поступающего стока (2.Кроме того известен способ очистки хромсодержащих и циансодержашихсточных нод, при котором загрязненные сточные воды непрерывно поступают в реакционный объем реактора, рас- щ)считанный на 30-40-минутное пребывание в нем стоков. Часть полезной емкости реактора (10-15) является камерой смешения, куда автоматическинепрерывно подают реагенты, при негде Ч,реакционный объем реакторадлительность ламинарного режима;длительность турбулентного режима 1 прерывном перемешивании стоков, т.е. при постоянном турбулентном режиме. Полноту обезвреживания стоков обес-. печивают значительным избытком ре-.агента и непрерывно контролируют приборами концентрацию обеэврежинаемых ионов. Качество процесса обезвреживания периодически контролируют химическим анализом 3) .Однако этот способ не гарантирует от проскоков необезвреженных ингредиентов в зону усреднения из-за малого времени пребывачия стоков (3-5 мин) н камере смешения, что не обеспечивает высокую надежность указанного способа. Кроме того, автоматическое введение химических реагентов требует (высокой чувствительчости приборов и корректировки скорости ввода реагентов в соответствии с изменением концентрации ингредиентов поступающего стока, что в условиях многокомпонентных жидкостей снижает надежность укаэанного способа и требует использования дополнительного оборудонания для усреднения приходящих стоков, что усложняет способ, повышает его стоимость и требует выделения доголнительных производственных площадей, В этом случае полнота обезвреживания стоков может быть достигнута лишь при значительной передоэировке вводимого реагента, что недопустимо по санитарным нормам, так как создает дополнительное загрязнение химическим реагентом обезвреженной жидкости.Цель изобретения - упрощение технологического процесса и повышение надежности очистки.Укаэачная цель достигается тем, что согласно способу обезвреживания хромсодержащих или циансодержащих сточных вод,. включающему введение химического реагента в сточные воды, непрерывно поступающие в реакционный объем реактора, и обеспечение полноты очистки, в реакторе создают попеременно турбулентный и ламинарный режим, и длительность последнего определяют по полному вытеснению сточной водой реакционного объема ранее очищенной воды, при этом введение химического реагента осуществляют во время турбулентного режима, а полноту обезвреживания обеспечивают остаточной концентрацией реагента в ранее очищенной воде при ламинарном режиме, которую определяют по формулес:с ЧгСиопт И,+ )Ч К г гстоками за счет вытеснения очищенныхранее стоков в объем Ч. Перемещивание стоков отсутствует.Турбулентный режим. Происходитокислительно-восстановительный процесс при интенсивном перемешиваниижидкости и вводе реагентовПродол-.жительность турбулентного режимаменьше времени, по истечении которого при максимальной скорости поступления очишаемого ингредиентанеочищенный ингредиент появляетсяпосле реактора.В основу способа положено условие ССис, Ост 21 1)15где Ч - объем очищенной вог Чф, Ф, "- -2 О Сс - максимальная концентрацияочишаемого ингредиента;Ч - объем очищенной води;К - коэффициент избытка реаге нта,Создание в реакторе попеременнотурбулентного и ламинарного режимовпри непрерывном поступлении сточныхвод упрощает способ очистки, так какисключается необходимость непрерывного перемещивачия стоков и непрерывного ввода химического реагента,а также обеспечения постоянной скорости ввода реагента, что устраняетнеобходимость использования дополнительного оборудования - усреднителей, сборников-накопителей и т,д. вусловиях, переменных по расходу иконцентрациям стоков.Периодическая очистка непрерывнопоступающих сточных вод позволяетвводить химический реагент с любой 2 Овозможной скоростью до окончанияокислительно-восстановительного процесса, независимо от исходных характеристик поступающего стока, чтоповыиает надежность очистки и позволяет упростить технологическую схемуэа счет ликвидации сборников-усреднителей,Обеспечение полноты очистки сточных вод по остаточной концентрациивводимого реагента в ранее очищенной воде при ламинарном режиме повышает надежность и качество очистки, так как наличие остаточной концентрации реагента исключает проскоки хром- и цианионов в очищенную жид- З 5кость и обеспечивает минимальчуюконцентрацию реагента в очищеннойводе на выходе иэ реактора, Остаточная концентрация вводимого реагента (тот избыток реагента, который используют в процессе дважды)обеспечивает полноту очистки стокав турбулентном режиме и очищает частьвновь поступающего стока в ламинарном режиме, что исключает перерасход вводимого реагента и являетсяэкономически целесообразным. Дискретность процесса очистки позволяетопределить при необходимости дозуреагента посредством лабораторногохимического анализа и не требуетточных приборов экспресс-анализа,так как окислительно-восстановительный процесс ведут при значительныхисходных концентрациях очишаемогоингредиента, что для автоматизации 55процесса обезвреживания предельноупрощает управление им и позволяетпроизводить надежный контроль качества очистки сточных вод.В исходном состоянии реактор эа- Ополняют сточными водами с избыткомреагента Сст о , перемешивание отсутствует.Ламинарный режим. Заполняют реакционный объем Ч 1 вновь поступающими ды, равный 0,2-0,5 объема реактора;0 - максимальная скорость поступления сточных вод,л/мин;С- максимальная концентрацияочишаемого ингредиента,мг/л;С т - остаточиая концентрацияреагента в очищенном стоке, мг/л;С . - минимальная концентрацияосте+остаточного реагента, обеспечивающая полноту очистки загрязнения 0,1 мг/лв очищенной воде, выходящей из реактора Состоюд 5-100 мг/лр- продолжительность турбулентного режима, мин;К - коэффициент избытка реагента,определяет отношение количества очищаемогоингредиента к соответствующему количеству активного вещества реагента;К=0,05-0,5.Иэ условия (1) следует, что максимальное количество очищаемого ингредиента (Сгф, СМ ), внесенное эа ,время 1 в объем Ч 2 должно быть очищено реагентом с концентрацией Сот, находящимся в очищенном стоке объемом Ч, Таким образом, Скот в очищенном стоке определяют, исходя ,из экстремальных характеристик поступающего на очистку стока при времени 1 продолжительности окислительно-восстановительного процесса (турбулентного режима). Юу, 1 ф й искСбс КМ (11+1 ) К Ч В свою очередь продолжительность ламинарного и турбулентного режима зависит от максимальной скорости поступления сточных водоткуда продолжительность ламинарно- касаются применяемых реагентов, тех.го режима составляет нологических режимов, а также приЧ боров экспресс-анализа.о Для стабилизации значения РН исПродолжижельность турбулентного пользуют каустическую соду. Окислережима 1 зависит от принятого спо- ние цианидов осуществляют гипохлорисоба контроля и управления вводом5том натрия, Контроль отсутствия циареагентов (химическими экспресснидов и дозирование гипохлорита натанализами или контрольно-иэмеритель- рия производят автоматически сигнаными приборами, вручную из метриков лизатором наличия цианидов СЦ или автоматически доэируюшими сис- РН среды стабилизируют РН-метромтемами) 40РН 261 ф фТехнология способа заключается в Стоки иэ цеха гальванических последующем, крытий самотеком поступают в реакВ исходном состоянии реактор про- ционный объем Ч=б м. По истечении.лточного типа с полупогруженной пе- времени 1 -продолжительности лами+6регородкой заполнен очищенными сто нарного режима (для Сг 6- 28 мин,ками, Концентрация реагента в реак- для СБ - 28,5 мин), отсчитываемогоционном объеме Чл составляет С программным реле времечи через элекВ объеме Ч после обезврежинанйя сто- тромагнитный клапан в пристенные барков в соответствии с условием 1) ботеры, создающие один циркуляционконцентрация реагента составляет 20 ный поток, подают сжатый воздух,НаСост е(в чинается турбулентный режим, продолЧерез время 1 Л объем Ч.( заполняют жаюшийся время 1 (для Сг+6- 2 мин,неочищенным стоком с концентрацией для СИ - 1, 5 мин), При этом автомаС , Обезвреженный сток с кон- тически, по сигналу датчика РН, ввоцентрацией Сост ьсх вытесняют в объем 2 дом необходимой порции кислоты (щеЧ, В течение времени 1 вводят лочи), стабилизируют в технологичесреагенты при интенсивном переме- ких пРеделах значение РН стока (дляшивании стоков перемешиваюшим уст- Сг РН 0=2,0, для СИ рН=11,0) и по+6ройством, За счет поступления дают реагент восс тая овитель ( окисстоков в количестве Ц 1 часть литель) до окончания окислительноочишаемых стоков втом же количестве ЗО восстановительной реакции, Окончаниепри непрерывно уменьшающейся концен- окислительно-восстановительной Ретрации очишаемого ингредиента посту- акции регистрируется потенциометрипает в объем Ч, снижая концентрацию ческим, датчиком Сг-метра (СИ-метра)реагента в нем до С, щ, По исте- и соответствует точке эквивалентчосчении временив реакционном объ- З 5 ти, Необходимый избыток реагентаеме ЧА стоки очйшены, концентрация вводят за счет запаздывания срабатыреагента соответствует СотщхВ объ- вания электрофицированного вентиляеме Ч очишаемый ингредиент отсут- дозатора Реагента.ствует, концентрация остаточного ре- После окончания окислительно-восагента С т,д, очистка закончена, 40 становительной реакции прекращаютРеактор находится в исходном состоя- перемешивание стоков. Заканчивается.нии в начале ламинарного режима. турбулентный режим, начинается ламиСпособ осуществляют следующим об- нарный .За время 1 турбулеитного режимаразом,Предварительно определяют экстре в Реакционный, объем Чл поступает ЯС,мальные характеристики очишаемых стоков из гальванического цехахромсодержаших и циансодержаших 270 л - для Сг, 200 л -. для СМ+6Соответствуюшее количество очищаИз гальванического цеха доступа- емых стоков за это же время поступают хромсодержашие сточные воды с о, ет из Реакционного объема Чл в объеммаксимальным расходом =8 м/3 ч и Ч 2 и обезвреживается эа счет остаточмаксимальной концентрацией Сгф С = ного реагечта с концентрацией Сб110 мг/л, снизив значение концентрации реагенДля стабилизации значения РН ис- та в объеме Удля ВаНБО - 50 мг/л,пользуют серную кислоту, ИаОС 1-5 мг/л,Восстановление Сг+6 до Сг осу Очищенная вода на выходе из реак+3+6шествляют бисульфитом натрия, тора содержит концентрацию ионов СгКонтроль отсутствия Сг+6 и дози- или СН С 0,1 мг/л,рование бисульфата натрия осуществля- П Р и м е Р 1, Режим работы устают автоматически с помощью сигчали- новки при очистке хромсодержаших сточэатора наличия шестивалентного хро- ЬО ных вод определяют следующим обма СХРН среды устанавливают разом. Продолжительность турбулентУавтоматически РН-метром РН, ного режима окислительно-восстановиПри очистке цианидов основные тельного процесса и стабилизациипринципы и технологическая схема значения РН 1=2 мин при Сисполностью сохраняются, изменения 6 110 мг/л (иэ опыта наладкй очистныхсооружений). Очистку ведут в реакторе объемом Ч=10 м с полупогруженнойперегородкой, делящей объем реактора на реакционный объем Ч =б миобъем Ч ранее очищенного стока.,.составляющий 4 м э,Учитывая невозможность абсолютного разделения очищенной и неочищенной фаз, фактически реакционный объем Ч,т.е. объем поступившего в ламинарном режиме стока уменьшают вполтора раза по отношению к геометрическому объему части реактора дополупрогруженной перегородки - до4 м Э, при этом ос тавшиес я 2 м явЪляются зоной раздела фаз.Минимальная концентрация реагента Сдля ИаНБО при рН среды,равном 2, составляет 50 мг/л. Избыток реагента при восстановлении 1 мгСг+4 принят 7 мг.Определяем необходимое значениеСочв очищенном стоке; оно равно51 мг/л.Таким образом, наличие в очищенном стоке избытка реагента 51 мг/лобеспечивает полноту очистки стоков,концентрация остаточного реагечтаколеблется от 50 до 101 мг/л, причем на дальнейшую обработку поступают стоки с Содя =50 мг/л,При этом продолжительность ламинарного режима составляет 28 мин.П р и м е ь 2. При очистке циансодержащих сточных вод режимч определяют аналогично примеру 1. Продолжительность трубулентного режимастабилизации значения рН в технологических пределах (11,0) и окисление цианидов составляет 1,5 мин,Очистку ведут в реакторе объемомЧ=10 мс полупогруженной перегород-.кой, делящей объем реактора на реакционный объем Ч =бм и объем ранееочищенного с гока, составляющий 4 м З,С учет-.ф невозможности абсолютного разделения очищенной и неочищенной фаз, принимают реакционныйобъем Ч, =4 м 5.При этом оставшиеся 2 м являютЪ.ся зоной раздела фаэ,Минимальная концентрация активцаго хлора ОС 1 , обеспечивающегоконцентрацию СяО,( мг/л прирН=11, составляет 5 мг/л.Избыток реагента при окислении1 мг СИ имеет 3 мг ОС 1Определяют необходимое значениеС тв очищенном стоке - 1 б,5 мг/л.Таким образом, наличие в очищенном стоке избытка реагента 16,5 мг/лобеспечивает полноту очистки стоков, концентрация остаточчого реагента колеблется от 21,5 до 5 мг/л,причем на дальнейшую обработку поступают стоки с концентрацией реагента, близкой к 5 мг/л.Продолжительность ламинарного режима составляет 28,5 мнн. Испытания предлагаемого способаочистки хромсодержащих или циансодержащих сточных вод показывают,что очищенная вода на выходе нз реактора содержит 0,1 мг/л ионов хро 5ма или циана в зависимости от поступающего ингредиента, что соответствует требованиям санитарных нормСССР, а также содержит минимальнуюконцентрацию химического реагентав пределах 5-100 мг/л .Предлагаемый способ позволяетпредельно упростить технологическийпроцесс очистки сточных вод, так какне требует приборов высокой чувствительности, усреднителей расхода и 15 концентрации, постоянной скоростиввода реагента, и позволяет периодически вводить химический реагентпри непрерывном поступлении сточныхвод с любой возможной скоростью до 20 окончания окислительно-восстановительного процесса, независимо от исходных характеристик поступакнегостока.Надежность способа обусловленаопределением тухнологнческих режимовработы, исходя из экстремальных характеристик поступающих стоков, иобеспечивается остаточной концентрацией вводимого:реагента в ламинар.ном режиме, исключающей проскокихрома или циан-ионов в обезвреженнуюжидкость.Испытания показывают высокую надежность очистки предлагаемого способа и простоту его в эксплуатации,что позволяет использовать данныйспособ на очистных сооружений.формула изобретенияСпособ очистки хром- или циансодержащих сточных вод, включающий 4 введение химического реагента в сточные воды, непрерывно поступающие вреакционный объем реактора, и обеспечение полноты очист:и, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью 45 упрощения технологического процессаи повышения надежности, в реакторесоздают попеременно турбулентный иламинарный режимы и длительностьпоследнего определяют по полному вытеснению сточной водой рэакционного объема ранее очищенной воды, приэтом введение химического реагентаосуществляют во время турбулентногорежима, а полноту очистки обеспечивают остаточной концентрацией реаген та в ранее очишенлой воде при лами"нарном режиме, которую определяотпо формулеС Ч 1 ,суслост (.+Ф, ) Ч КЬОгде Яреакционный объ ем р еа к тора;- длительность ламинарногорежима;Заказ 8962/20 , Тираж 1020 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д,4/5 филиал ППП фПатентф, г,ужгород, ул,Проектная, 4 1 - длительность турбулентного режима;С-- максимальная концентрацияочищаемого ингредиента;7 - объем очименной воды; К - коэффициент избытка реагента,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.СНИП 11-32-74,2, Акцептованная заявка ЯпонииР 49-8541, кл. С 02 С 5/02 (91 С 91).3, Яковлев С,В, Канализация. И.,Стройиздат, 1975, с.531 (прототип) .