СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ


RU (11) 2048453 (13) C1

(51) 6 C02F1/62, C02F1/44 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5016950/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.16 
(45) Опубликовано: 1995.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Установка для очистки сточных вод гальванических производств. Рекламный проспект НПО "Полимерсинтез", N 27/Р- 91. Владимир: ЦНТИ, 1991. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Полимерсинтез" 
(72) Автор(ы): Поворов А.А.; Крушатин А.В.; Коломийцева О.Н.; Пронякина Л.С. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение "Полимерсинтез" 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 

Использование: для очистки сточных вод от тяжелых металлов в гальванических производствах. Сущность изобретения: сточные воды предварительно фильтруют, концентрируют в аппарате обратного осмоса с отводом пермеата и концентрата, подвергают концентрат электрохимической обработке, осаждают тяжелые металлы в виде гидроксидов и возвращают их на электрохимическую обработку. Фильтрат выпаривают и возвращают конденсат на смешивание со сточными водами. Концентрирование в аппарате обратного осмоса проводят с рециркуляцией концентрата на 1,5 1,0 части от общей поверхности мембран в аппарате. Разделение суспензии гидроксидов металлов осуществляют ультрафильтрацией на полупроницаемых мембранах с размером пор . 1 з. п. ф-лы, 1 ил. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам обработки сточных вод и может быть использовано для охраны окружающей среды при очистке стоков гальванических производств и на предприятиях, связанных с переработкой тяжелых металлов.

В гальванических производствах известен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов (Запольская А.К. Комплексная переработка сточных вод гальванических производств. Киев, 1989). По способу очистки методы обработки гальванических стоков можно объединить в группы: реагентные, сорбционные, электрохимические, мембранные. При большом объеме производства наиболее экономично создание замкнутой системы водоснабжения на основе сочетания нескольких методов.

Известен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов, включающий предварительную фильтрацию, концентрированные в аппарате обратного осмоса с отводом параметра и концентрата, электрохимическую обработку концентрата, осаждение тяжелых металлов в виде гидроокисей, последующее разделение суспензий с возвратом гидроокисей солей тяжелых металлов на стадию электрохимической обработки, выпаривание фильтрата с возвратом конденсата в обратное водоснабжение и отводом сухого остатка.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Большой объем концентрата, получаемый после стадии концентрирования в аппарате обратного осмоса, требует соответственно больших последующих аппаратов и повышенных расходов реагентов, ведет к увеличению рабочих площадей, что в конечном итоге приведет к удорожанию процесса. Проведение стадии разделения суспензии путем фильтрации не позволяет достигнуть стабильного качества получаемого фильтра.

Цель изобретения повышение эффективности процесса.

Указанная цель достигается тем, что концентрирование в аппарате обратного осмоса проводят с рециркуляцией концентрата на 1/5-1,0 части от общей поверхности аппарата обратного осмоса, а разделение суспензии осуществляют ультрафильтрацией на полупроницаемых мембранах с размером пор 400-1000 .

Классическим вариантом концентрирования в аппарате обратного осмоса является способ, когда непрерывно отводится концентрат и фильтрат со степенью концентрирования не более 2. (Это величина равная отношению концентрации данного вещества в концентрате к концентрации его в исходной смеси). Но в целом ряде производств требуется повышенная степень концентрирования, которая достигается увеличением количества секций, последовательно соединенных в аппарате. Данный способ имеет недостатки: большое гидравлическое сопротивление аппарата, что требует дополнительных затрат электроэнергии, неэффективное разделение на последней стадии из-за малых скоростей потока (рост концентрационной поляризации, уменьшение селективности и производительности мембран). Другим методом повышения степени концентрирования является увеличение числа аппаратов (ступеней), когда каждая последующая ступень имеет свой насос. Это приводит к возрастанию стоимости оборудования, что делает невыгодным применение данного способа. Концентрирование в аппарате обратного осмоса можно проводить путем рециркуляции концентрата на любой части поверхности фильтрации аппарата. Уменьшение поверхности рециркуляции ведет к увеличению степени концентрирования и уменьшению времени циркуляции при сохранении качества фильтрата. Экспериментально установлено, что концентрирование в аппарате обратного осмоса проводят с рециркуляцией концентрата на 1/5-1,0 части от общей поверхности аппарата. Уменьшение нижнего предела рециркуляции концентрата приводит к резкому сокращению времени циркуляции при сохранении качества фильтрата, что резко уменьшает производительность аппарата, таким образом увеличивается себестоимость очистки сточных вод.

Использование традиционных фильтровальных материалов для разделения суспензий с точки зрения более жестких требований по ПДК тяжелых металлов в фильтрате не обеспечивает заданного качества фильтрата. В заявленном способе стадию разделения суспензии гидроокиси тяжелых металлов ведут ультрафильтрацией на полупроницаемых мембранах. Известно, что увеличение размера пор повышает удельную производительность мембраны и уменьшает ее селективность. Экспериментально установлено, что при использовании полупроницаемых мембран с размером пор 400-1000 селективность мембраны составляет практически 100% При увеличение размера пор более 1000 А селективность мембраны уменьшается и при этом не обеспечивается требуемое качество фильтрата. При уменьшении размера пор ниже 400 , хотя селективность и сохраняется высокой, производительность резко падает, что увеличивает продолжительность процесса разделения и делает его использование неэффективным.

На чертеже приведена технологическая схема способа очистки сточных вод от тяжелых металлов.

П р и м е р 1. Промывные воды, содержащие 100 мг/л ионов меди, из промывной ванны 1 подаются объемной скоростью Q 1,6 м3/ч через узел 2 предварительной фильтрации с площадью фильтрования F 2,0 м2, где отделяются взвешенные частицы более 5 мкм, на обратноосмотический аппарат 3 с поверхностью разделения 78 м2. В нем под действием давления 4 МПа происходит концентрирование ионов меди на полупроницаемой мембране. С целью уменьшения объема концентрата и увеличения степени концентрирования стадию концентрирования проводят в циркуляционном режиме, т.е. концентрат с выхода аппарата подается на вход, что составляет 1 часть от общей поверхности аппарата (см. табл.1, пример 1). Полученный пермеат с концентрацией ионов меди не более 10 мг/л возвращают для повторного использования в промывную ванну 1.

Концентрирование ионов меди в аппарате ведут в течение 6 ч. Удельная производительность мембраны составляет 20 л/м2 ч.

После чего концентрат с концентрацией ионов меди 1000 мг/л, объемом 55 л подают в электролизер 4, где в качестве анода используется графит, а в качестве катода медь. При плотности тока 2 А/дм2происходит выделение на катоде чистой меди, при этом происходит извлечение металла, который направляется на утилизацию в виде известного лома или используется в качестве анодного материала при гальванопокрытии. Обедненный электролит с концентрацией 100 мг/л ионов меди подают в реактор-нейтрализатор 5, где с помощью водного раствора NaOH (10 мас.) оставшиеся ионы меди переводятся в нерастворимое соединение в виде гидроокиси меди. Расход водного раствора NaOH составляет 80 г.

Полученную тонкодисперсную суспензию подают на разделение в ультрафильтрационный модуль 6 с мембраной, имеющей размер пор 600 . Ультрафильтрацию ведут в режиме рециркуляции при t 20-40оС и Р 0,4 МПа, концентрирование проводят до содержания солей меди в концентрате не более 10% от начальной концентрации.

Фильтрат водный раствор, содержащий в основном растворимые соли Na подают в выпарной аппарат 7, где при t 105-110оС происходит выпаривание воды, после чего конденсат возвращают в промывную ванну, а сухой остаток, в основном сульфат Nа, с содержанием солей меди ниже ПДК направляют на утилизацию.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1. Отличается тем, что рециркуляцию концентрата в аппарате обратного осмоса осуществляют на 1/2 части общей поверхности аппарата (см. табл.1, пример 2). Концентрирование проводят в течение 5 ч.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1. Отличается тем, что рециркуляцию концентрата в аппарате обратного осмоса осуществляют на 1/5 части общей поверхности аппарата (см. табл.1, пример 3). Концентрирование проводят в течение 4 ч.

П р и м е р 4. Аналогично примеру 1. Рециркуляцию концентрата осуществляют на 1/6 части общей поверхности аппарата. Концентрирование ионов меди проводят в течение 2 ч, после чего концентрат собирают в накопительной емкости в течение 4 ч (см. табл.1, пример 4).

П р и м е р 5. Аналогично примеру 1, но разделение проводят в ультрафильтрационном модуле с мембраной, имеющей размер пор 400 (см. табл.2). В табл.2 приведены данные по степени очистки сточных вод при разделении в ультрафильтрационном модуле на мембранах с различным размером пор. Из таблицы видно, что при размерах пор более 1000 уменьшается селективность, концентрация ионов меди в фильтрате увеличивается, что повышает ПДК, а при менее 400 производительность падает. При этом резко возрастает время разделения суспензии, что приводит к снижению производительности всего процесса очистки.

Параллельно осуществляют процесс очистки сточных вод по известному способу.

Процесс ведут аналогично примеру 1. Отличается тем, что концентрат после концентрирования в аппарате обратного осмоса собирают в накопительной емкости в течение 5 ч. Концентрат объемом 280 л с концентрацией ионов меди 300 мг/л направляют на электрохимическую обработку и далее на осаждение и последующее разделение. Разделение суспензии ведут в фильтре (например друк-фильтре) с площадью фильтрования 0,3 м2 при Р 0,4 МПА. В качестве фильтрующего материала используется бумага для фильтрования СОЖ марка А (ТУ 81-04-101-77). Концентрация ионов меди в фильтрате составляет 0,01 мг/л.

Как видно из полученных данных, приведенных в таблицах, при обработке по предлагаемому способу очистки воды от ионов меди соответствует требованиям норм ПДК.

Использование предлагаемого способа позволяет, по сравнению с существующими способами, снизить рабочие площади, сэкономить расход химических реагентов, снизить расход электроэнергии, что, в конечном итоге, повысит эффективность процесса и снизит себестоимость очистки 1 м3 сточных вод более чем на 20% 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий предварительную фильтрацию, концентрирование в аппарате обратного осмоса с отводом пермеата и концентрата, электрохимическую обработку концентрата, осаждение тяжелых металлов в виде гидроксидов, разделение образующейся суспензии с возвратом гидроксидов тяжелых металлов на электрохимическую обработку, выпаривание фильтрата с возвратом конденсата и пермеата на смешение со сточными водами и отводом сухого остатка, отличающийся тем, что концентрирование в аппарате обратного осмоса проводят с рециркуляцией концентрата на 1/5 1,0 части от общей поверхности мембран в аппарате, а разделение суспензии гидроксидов тяжелых металлов осуществляют ультрафильтрацией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ультрафильтрацию проводят на полупроницаемых мебранах с размером пор




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru