Способ очистки сточных вод от ионов кальция

 

Использование: системы оборотного водоснабжения . Сущность изобретения: сточные воды, содержащие ионы кальция и сульфат ионы, смешивают со сточными водами, образующимися на газоочистных установках улавливания диоксида серы на стадии прокалки в производстве диоксида титана сернокислотным способом, содержащими сульфит и карбонат натрия. Дополнительно вводят гидроксиды железа. Соотношение ионов кальция, сульфита и карбоната натрия в смеси сточных вод составляет 1:(3- 14):(0,5-3). Суспензию отстаивают, фильтруют, осветленный фильтрат обессоливают . Способ позволяет на 8% повысить степень очистки от ионов кальция и удешевить процесс. 2 з.п.ф-лы, 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЗИМ.)53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868106/26 (22) 21,09,90 (46) 30.12.92. Бюл. (чг 48 (71) Челябинский филиал Научно-исследовательского проектного института неорганических пигментов и судовых покрытий (72) В,М.×àðèêîéà. Д.B.Êàçý÷èõèí и

M,А,Иванова (56) Заявка Японии No 52-89576, кл. В 01 О 13/02, опубл. 1977, (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД OT

ИОНОВ КАЛЬЦИЯ (57) Использование: системы оборотного водоснаб>кения. Сущность изобретения: сточИзобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих ионы кальция, методами обратного осмоса, электродиализа и дистилляции с предварительным выделением ионов кальция в осадок и может быть использовано при обработке воды систем оборотного водоснабжения, например травильных отделений, в которых существует опасность образования гипсовых отложений.

Наиболее близким к предложенному является способ обессоливания растворов, содержащих ионы кальция и сульфат-ионы, заключающийся в добавлении к воде карбоната (бикарбоната) щелочного металла или диоксида углерода, приводящему к образованию осадка карбоната кальция, отделении его фильтрацией и дальнейшем обессоливании фильтрата методами обрат„, БЫ„, 1784594 А1 ные воды, содержащие ионы кальция и сульфат ионы, смешивают со сточными водами, образующимися на газоочистных установках улавливания диоксида серы на стадии прокалки в производстве диоксида титана сернокислотным способом, содержащими сульфит и карбонат натрия, Дополнительно вводят гидроксиды железа. Соотношение ионов кальция, сульфита и карбоната натрия в смеси сточных вод составляет 1:(314):(0,5-3). Суспензию отстаивают, фильтруют, осветленный фильтрат обессоливают, Способ позволяет íà 8% повысить степень очистки от ионов кальция и удешевить процесс. 2 э.п.ф-лы, 1 табл. ного осмоса, электордиализа и выпариванием с получением сухих солей, Недостатком этого способа является низкая степень очистки сточных вод от ионов кальция, что связано с кинетическими трудностями образования зародышей твердой фазы карбоната кальция, а также относительно высокая стоимость и дефицитность применяемых реагентов, Целью изобретения является повышение степени очистки и удешевление процесса, Для осуществления способа сточные воды (например, после нейтрализации сернокислых сточных вод, образующихся в производстве двуокиси титана, кальцийсодержащими реагвнтами), содержащие ионы кальция 700 — 900 мг/дм и сульфат-ионы 3

1800 — 2100 м /дм, смешивают со сточчыми

3 водами, образующимися нг газоочистны

1784594 до состояния, близкого к насыщению по имеющимся в сточных водах солям, выпарные аппараты с вынесенной vis греющих трубок зоной кипения и принудительной циркуляцией раствора, в котором сточные воды-упариваются до.насыщения солей и роторно-пленочные выпарные аппараты

45 для окончательного упаривания остатков сточных вод с образованием смесй сухих солей.

Полученный дистйллят используют в технологйческих циклах, требующих высо- 50 кого качества воды (например, в производстве пигментной двуокиси титана). Сухие сульфатные соли могут использоваться при получении бетона, .

Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что частицы твердой фазы гидроксидов железа (l11), обладающие большой удельной поверхностью, способствуют быстрому зародышеобразованию твердой фазы. Первоначально установках улавливания диоксида серы на стадии прокалки в производстве двуокиси титана сернокислотным способом, содержащими сульфит натрия до 50000 мг/дм и з карбонат натрия до 11000 мг/дм . Дополни- 5 з тельно вводят гидроксиды железа (ill) в количестве 120 — 130 мг/дм (может быть использован железосодержащий осадок по-, сле нейтрализации и окисления кислых железосодержащих сточных вод), Отношение 10 ионов кальция к сульфиту и карбонату на-трия в смеси сточных вод составляет 1:(314):(0,5 — 3).

В смесителе происходит интенсивное зародышеобразование кальцийсодержа- 15 щих осадков, Из смесителя сточные воды направляют в аппарат с механическим перемешиванием, где завершается выделение ионов кальция в осадок, формирование и рост частиц твердой фазы, Выдержку про- 20 водят в течение 1 ч. Кроме того, в аппарате происходит стабилизацйя рН среды до значений 8-9 и окисление оставшегося в растворе сульфита до сульфат- иона. "

Затем суспензию кальцийсодержащего 25 осадка направляют на стацию фильтрации для тонкой очистки оттвердой фазй (например, на фильтр-прессы).

Осв6тленный фильтрат, содержащий, главным образом, сульфат, натрия.с остаточ- 30 ной концентрацией ионов кальция не более

50 мг/дм и твердой фазы не более 50 мг/дмз. направляют на обессоливание с целью получения дистиллята и сухих солей, например, на вакуум-выпарную установку, 35

" включающую ряд пленочных выпарных аппаратов с рециркуляцией раствора — для частичного упаривания и упаривания воды на частицах гидроксидов железа (Ill) образуются зародыши карбоната кальция, на которых происходит быстрое и достаточно полное выделение в осадок кальция в виде сульфита. Кроме того, при взаимодействии карбоната и сульфита натрия с ионами кальция в смеси сточных вод происходит стабилизация и сдвиг рН среды из щелочной в слабощелочную или нейтральную при уменьшении концентрации карбоната натрия в смеси стоков. При этом образующаяся твердая фаза карбоната и сульфата кальция является хорошей контактной средой для окисления избыточного сульфита натрия в смеси сточных вод. После стадии фильтраций сточные воды, содержащие главным образом сульфат натрия, направляют для дальнейшего обессоливания, концентрирования и получения сухих солей на установки обратного осмоса, электродиализа и выпарки. Загипсовывания мембран и выпарного оборудования не наблюдается, При массовом соотношении ионов кальция к сульфиту натрия более 1;14 и менее 1-3 снижается степень осаждения ионов кальция, Очевидно в первом случае это связано с обра-. зованием растворимых комплексных соединений в присутствии избытка сульфита натрия.

Снижение степени осаждения во втором случае объясняется недостаткам осадителя.

При массовом отношении в смеси ионов кальция к "карбонату натрия менее 1:0,5 уменьшается скорость осаждения ионов кальция, что связано с трудностями зародышеобразования при недостаточной концентрации карбоната. натрия; при соотношении более 1:3 эффект оса>кдения не усиливается.

При массовой концентрации в смеси гидроксидов железа (ill) менее 120 мг/дм снижается скорость осаждения ионов кальция, что связано с замедлением зародышеобразований кальцийсодержащей твердой фазы, при массовой концентрации более

300 мг/дм эффект осаждения увеличйвается незйачительно, Пример 1 (прототйп). Сточные воды, содержащие ионы кальция в количестве

700 — 900 мг/дм, смешивают в течение 1 ч с з карбонатом натрия, введенном в количестве 20%-ного избытка против стехиометри-. ческого количества. В конце процесса осаждеййя определя от остаточную концентрацию ионов кальция в растворе, которая составляет 107 мг/дм, Степень очистки от ионов кальция- 88,9%. Воду после фильтрации, содержащую хорошо растворимые соли натрия, направляют на обессоливание.

Пример 2 (предложенный способ).

Сульфатные сточные воды с массовой концентрацией ионов кальция 900 мг/дм сме1784594

Па амет ы и оцесса очистки

Степень очистки от ионов кальция, %

Массовая концентрац. гидроксидов железа (ill), мг/дм

Массовое отношение в смеси ионов кальция к компонентам, ввоимым со сточными во ами.

Пример

Са: йа2СОз

Са; N82SO3

88,9

Сточные воды смешиваются с карбонатом натрия (техническая сода), избыток 20% и роти В стехиометрии, массовое отношение ионов кальция.к карбонэту натрия составляет 1: 3

1, 1

1:1 ,1:1

1:1

1:1

1:1

1:0,5

1,3

1: 0,5

1:3

200

1:8

1:8

1:8

1:8

1:8

1:8

1 . 8

1:B

1:3

1:3

97,3

90,2

90.0

95,7

98,2

97,0

98,2

98,5

97,4

96,4 шивают со сточными водами от газоочистных установок улавливания диоксида серы, содержащих сульфит и карбонат натрия. Соотношение ионов кальция к сульфиту и карбонату натрия в смеси составляет 1:8.1, . концентрация введенных гидроксидов же-. леза (ill) — 200 мг/дм, Через 1 час остаточная концентрация ионов кальция в растворе снизилась до 25 мг!дмз (степень осаждения 97,3%). Далее фильтрат направляют в комплексную обессоливающую установку, включающую обратно-осмотические и вакуум-выпарные аппараты, с целью получения обессоленной воды.и сухих солей.

Пример 3 аналогичен примеру 2, но гидроксид железа вводят в виде осадка; получаемого в процессе нейтрализации и окисления кислых железосодержащих сточных вод. Степень осаждения ионов кальция

97 8%

9 таблице представлены данные по эффективности очистки от ионов кальция в зависимости от соотношейия и количвств вводимых реагентов, Использование предложенного способа позволяет на 8% повысить степень очистки.от ионов кальция, снизить стоимость очистки 1 м сточных вод за счет исключейия

Ф дополнительного расхода дефицитного реагента (карбоната натрия) на 12 коп.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от ионов

5 кальция, включающий обработку кальцийосаждающим реагентом, отделение образующегося осадка фильтрацией и последующее обессоливание фильтрата, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения степени

10 очистки и удешевления процесса, осажденйе кальция ведут в присутствии гидроксида железа, а в качестве кальцййосаждающего реагента используют сточные воды газоочистных установок улавливания диок15 сида серы на стадии прокалки в производст ве диоксида титана сЕрн оки с лотн ым способом в колйчестве, обеспечивающим массовое соотношение ионов кальция к содержащимся в сточных водах сульфиту и

20 карбонату.натрия 1:(3-14):(0,5-3).

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что гидроксид железа вводят в количестве 120 — 300 мг/л.

3, Способ по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щи й25 с я тем, что гидроксид железа вводят в виде осадка, получаемого в процессе нейтрализации и окисления кислых железосодержащих сточных вод, 1784594

Продолжение таблицы

Степень очистки от ионов кальция, %

Па амет ы и оцесса очистки

Массовая концентрац. гидроксидов железа (И1), мгlдм

Массовое отношение в смеси ионов кальция к компонентам, ввоимым со сточными во ами

Пример

Са: Ка2$0з

Са: ИагСОз

97,8

97,3

1; 14

1: 14

1: 0,5

1 .3

200

97,8

200

1:8

Редактор Т,Горячева

Заказ 4346 Тира>к 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

3 . Предложенный способ (гидроксид железа вводят в виде осадка. получаемого в процессе нейтрализации и окисления кислых >келезосодержащих сточных вод .

Составитель В.Чарикова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор О.Юрковецкая