Способ очистки сточных вод от соединений серы и коллоидных примесей

 

Сущность изобретения: с целью повышения степени очистки сточных вод взаимодействие осуществляют при соотношении диоксида серы к ионам железа, равном 1:(1,5-2,5), а очистку ведут при величине окислительно-восстановительного потенциала 0,29-0,44 В сначала при рН 4.2-5,5 до образования элементарной серы, а затем при рН 9,2-10,6. 1 табл.

союз сОВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 1/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800122/26 (22) 16.01.90 (46) 30.05.92. Бюл. N 20 (71) Специализированное пуско-наладочное управление по охране природы (72) Б.И.Ревут (53) 628.34(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1054309, кл, C 02 F 1/52, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N- 1 t 22621, кл. С 02 F 1/52, 1982.

Авторское свидетельство СССР . N- 1183460, кл. С 02 F 1/52, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N . 1022950, кл, С 02 F 1/58, 1980.

Изобретение относится к водоподготовке, в частности к очистке сточных вод от коллоидных и молекулярно-растворенных веществ.

Известны способы очистки сточнйх вод от дисперсных частиц путем физико-химических методов, включающих обработку химическими реагентами — коагулянтами и флокулянтами, с последующим отстаиванием, фильтрованием, аэрацией и др, К недостаткам указанных способов относится низкая эффективность очистки от коллоидных частиц в присутствии растворенных органических и неорганических .веществ, например в присутствии окисляющихся или восстанавливающихся компонентов, крометого, указанные физико-химические методы не позволяют получить достаточно крупную фракцию, являющуюся основой очистки во всех названных способах.

Наиболее близким к предлагаемому яв. ляется способ очистки. технологических рас„„5U„„1736947 А1 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ. СТОЧНЫХ ВОД ОТ

СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ И КОЛЛОИДНЫХ . ПРИМЕСЕЙ (57) Сущность изобретения; c öåëüþ повышения степени очистки сточных вод взаимодействие осуществляют при соотношении диоксида серы к ионам железа, равном

1:(1,5 — 2,5), а очистку ведут при величине окислительно-восстановительного потенциала 0,29-0,44 В сначала при рН 4,2-5,5 до образования элементарной серы, а затем при рН 9,2 — 10,6. 1 табл. творов и сточных вод от тиосоединений путем аэрации в кислой среде в присутствии ионов железа при 80-160 С в течение 0,5—

2,5 ч.

Недостатками указанного способа является высокая температура процесса, которая отрицательно влияет на взаимодействующие смеси появлением процессов конвекции, снижающих, эффект удаления коллоидных мелкодисперсных частиц, содержащих в основном ионы железа, и тем самым ухудшает очистку от соединений серы и ионов железа.

Цель изобретения — повышение степени очистки, Поставленная цель достигается путем взаимодействия сточных вод, содержащих соединения серы, с ионами железа, при соотношении диоксида серы к ионам железа, равном 1: 1.5-2,5.

При этом очистку ведут при величине окислительно-восстановительного потенци1736947 ала 0,29 — 0,44 В сначала при рН 4,2 — 5,5 до образования элементарной серы, а затем при рН 9,2 — 10,6.

При этом происходит восстановление диоксида серы в элементарную серу и образование новой твердой фазы. Процессы образования зародышей твердой фазы ускоряются в присутствии ионов двухвалентного железа. Формирующаяся новая поверхность активно адсорбирует из воды коллоидные примеси и неорганические ионы, в результате чего достигается эффект очистки.

При этом первоначально в объеме раствора протекает химическая реакция.

S + Fe S+ Fe (1)

В кислой среде при рН 4,2 — 5,5 имеет место также электрохимическая реакция;

HzS0a+4H +4е S+ ЗН20 (2)

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) такой системы составляет

0,440 В. На поверхности электрода при.подаче разности потенциалов на электродную пару происходит образование из растворенного в воде кислорода гидроксил-ионов:

02+ 2H20+ 4е -4ОН (3}

ОВП такого раствора составляет 0,401

В.

Далее при рН 9,2 — 10,6 имеет место электрохимическая реакция:

Fe(0H)z+ Н20 - Ре(ОН}з+ Н + е (4)

ОВП реакции составляет 0,290-0,440 В, В процессе очистки параметры рН и

ОВП взаимосвязаны, вместе с тем каждый из них выполняет строго определенную функцию, вследствие чего необходим контроль отдельно каждого из параметров.

Способ осуществляют следующим образом.

В емкость, оборудованную мешалкой и электродной парой, состоящей из платинового индикаторного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения, подают сточные воды цеха приготовления сульфата железа (il) и сточные воды после башни охлаждения диоксида серы при эквивалентном соотношении диоксида серы к ионам железа в пределах, указанных в качестве оптимальных, Определяют окислительновосстановительный потенциал и величину рН смеси, Перемешивание смеси осуществляют в течение 5 мин, после чего наблюдают помутнение смеси, Далее к смеси добавляют раствор гидроксида натрия и определяют величину рН полученной смеси.

Перемешивают в течение 5 мин, после чего наблюдают образование большого количества быстро оседающих хлопьев, отстаивают в течение 30 мин и определяют качество

55 очищенной воды стандартными фотоколориметрическими методами, Для реализации способа используется стандартная электродная система, состоящая из платинового основного электрода и вспомогательного хлорсеребряного электрода. Важной характеристикой способа является то, что указанная электродная система служит для двух целей. С ее помощью можно измерять ОВП (с помощью иономера), а также задавать необходимые величины электродных потенциалов (c помощью, например, потенциостата), Нео6ходимые значения рН контролируются обычным потенциометрическим методом (рН-метрия) и корректируются традиционными приемами (например, реагентными).

Необходимые величины ОВП достигаются путем создания определенной разности потенциалов на указанной электродной паре, за счет чего происходит электролиз воды и образование компонентов, способствующих протеканию целевой реакции.

Пример 1, В стеклянном сосуде, оборудованном мешалкой и электродной парой, состоящей из платинового индикаторного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения, смешивают по 1 л сточных вод цеха приготовления сульфата железа (ll} и сточных вод после башни охлаждения диоксида серы; Сточные воды цеха npNI.QTOB ления сульфата железа имеют следующие физико-химические показатели качества:. содержание ионов железа 0,81 мг — экв/л, . взвешенных веществ 11,4 мг/л, мутность

14,8 мг/л, цветность 76 град. ХКШ. содержание кальция 3,7 мг-экв/л, магнитя 2,9 мг- . экв/л, натрия 0,7 мг-экв/л, сульфатов 0,92 мг-экв/л, хлоридов 0,66 мг-экв/л, рН 8,2, Сточные воды после башни охлаждения диоксида серы имеют следующие показатели: содержание диоксида серы 0,425 мг-экв/л, взвешенных веществ 1,8 мгл, мутность 3,4 мг/л, цветность 39 град. ХКШ, содержание кальция 0.8 мг-экв/л, магния 0,5 мг-экв/л, натрия 0,4 мг-экв/л, сульфатов 0,21 мгэкв/л- хлоридов 0,23 мг-экв/л, рН 2,1. При этом эквивалентное соотношение диоксида серы к ионам железа составляет 1:1,9. Определяют окислительно-восстановительный потенциал и величину рН смеси, ОВП составляет 0,431 В, рН 5,6, Продолжают перемешивание в течение 5 мин, после чего прекращают и наблюдают помутнение раствора за счет образования элементарной серы. Добавляют к смеси 3,2 мл 0,1 н. раствора гидроксида натрия и определяют величину рН, которая составляет 9,8, Перемешивают жидкость в течение 5 мин, Затем отстаивают суспензию в течение 30 мин и onðåöåëÿþò в

1736947

Сравнение результатов опытов по таблице показывает, что наибольшая интенсивность процесса очистки отмечается в предлагаемом диапазоне парамтеров про-, 5 цесса, что свидетельствует об их оптимальности. При этом степень очистки от ионов железа повышается на 17 20, от коллоидных примесей на 30-35%, от сульфат-ионов на 35-40%.

10 осветаенной воде мутность и цветность стандартными фотоколориметрическими методами; содержание железа — стандартным фотоколориметрическим методом с реактивом — сульфосалициловой кислотой, кальция и магния — стандартным трилонометрическим методом; натрия — ион-селективным потенциометрическим методом, хлоридов — стандартным меркуриметрическим методом; сульфатов — стандартным весовым методом. В осветленной воде мутность составляет 0,2 мг/л (97,8%), цветность 7 град. ХКШ (87,8%), железо 0,004 мг-экв/л (99,0%), кальция 0,09 мг-экв/л (95,9%), магний 0,11 мг-зкв/л (93,5 %), натрий 0,5 мг-экв/л (11,2%), сульфаты 0,17 мгэкв/л (85,0%), хлориды 0,41 мг-экв/л (1.1,4 %). В скобках приведены степени очистки воды по каждому ингредиенту.

Другие примеры осуществления предлагаемого способа в заявляемых пределах и вне их приведены в таблице, Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от соединений серы и коллоидных примесей путем их взаимодействия с ионами железа, о т л и ч а15 ю шийся тем, что, с целью повышения степени очистки, взаимодействие осуществляют при соотношении диоксида серы и ионов железа 1: 1,5 — 2,5, а очистку ведут при величине окислительно-восстанови20 тельного потенциала 0,29-0,44 В сначала при рН 4,2 — 5,5 до образования элементарной серы, а затем при рН 9,2-.10,6.

Степень очистки сточных вод, ь

Окиспительновосстановительный потенциал, 0 рН стадии

Опыт

Эквивалентное соотновение диоксида серы к ионам нелеза

Путность Цветность Келево Кальций Магний Сульфат первой второй

62,1

96,4

97,1

70,4

61,3

98,5

96,9

60,7

58,2

96,2

97,3

59,3

56,2

98,0

98,3

52,6

97.6.

61,4

О, 380

0,380

0,380

0,380

0,38ll

0,380

0,380

0,380

0,380

0,380

0,380

0,380

0,280

0,290

0,440

0,445

0,380

4,8 9,6

4,8 9,6

4,8 9,6

4,8. 9,6

4,7 9,6

4,2 9,6

5,8 9, 6

5,9 3,6

4,8 9;1

4,8 9,2

4,8 10,6

4,8 10,7

4,8 9,6

4,8 9,6

4,8 9,6

4,8 9,6

5,5 9,6

Составитель Б,Ревут

Редактор Н.Киштулинец Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Заказ 1867 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

2. 1:i,4

3 1:1,5 .4 1:2,5

5 I:2,6

Ь 1:1,9 I:1 9

3 1:1,9

9 1:1,9

10 1:1,9

11 1:1,9

1а 1:1,9

13 I:1,9

14 1-1,9

lS 1:1,9

16 1:1,9

17 I:1,9

18 1:1 ° 9

19 Прототип

54,2

89,1

91,3

58,6

50,6

88,7

90,2

51,8

50,6

92.6

90.9

51,8

54,1

91.7

90,4

58,2

92,4

58,9

82,6

99,3

99,6

84,2

81,7

99,2

99,5

79.З

75,2

98,5

99.3

: 7.9,8

81,6

99.4

98,9

79.3

99,8

76,3

71,3

96,7

95,2

67,3

61,8

96,9

95,6

6l,1

64,8

97,2

95,9

66,7

70,8

96,4

95,5

62,8

95,0

63,6

68,1

92;9

93,6

62,5

60,4

91,В

92,9

59,4

61 4

9l,2

93,1

62,9

63,6

92,7

9I,2

58,5

93,6

67,1

47,9

83,2

81,7

41,3

46,6

80,6

81,4

42 ° 6

47 ° 4

81,1 вз,з .

41,8

45, I

e0, 4

79,3

42,7

82,2

59,2