книги из ГПНТБ / Вопросы водного хозяйства [сборник]

сильнее, чем их растворение. В условиях опытов при ма­ лых скоростях потока наблюдалось формирование в нижней части реактора устойчивого компактного облака взвеси, которое, видимо, дополнительно способствует укрупнению и удалению кристаллов из раствора, напо­ миная по действию фильтр.

Рис. 5. Кинетические кривые снятия пересыщения сульфата кальция при различном перемешивании:

На рис. 5 представлены результаты изучения влияния интенсивности перемешивания воды на снятие пересы­ щения при pH 9,5. Для проведения опытов брали по 1 л пересыщенного, не содержащего гидроокиси железа не­ фильтрованного раствора сульфата кальция. Перемеши­ вание вели на встряхивателе (360 качаний!мин, ампли­ туда 10 мм) и лопастной мешалкой (150 об/мин). В части опытов перемешивание начинали после 6-часо- вого отстаивания раствора.

Из приведенных на рис. 5 кинетических кривых уда­ ления сульфата кальция видно, что применение переме­ шивания весьма эффективно для растворов с различным пересыщением (рис. 5, а), причем сильное различие в интенсивности перемешивания сравнительно слабо ска­ зывается на скорости снятия пересыщения, о чем сви­

183

детельствует близкий ход кривых 2, 3 (рис. 5), и во всех проделанных опытах приводит к исчезновению латент­ ного периода (рис. 5,6), что особо важно с практиче­ ской точки зрения.

Таким образом, проведенные исследования показы­ вают, что при движении нейтрализованных и осветлен­ ных промывных вод уже при сравнительно малых пересыщениях происходит выделение сульфата кальция из раствора. Исследовавшиеся факторы и режимы по­ зволяют интенсифицировать выделение сульфата каль­ ция в первые 2—4 часа, благодаря чему количество вы­ падающего в коммуникациях осадка для рассмотренных пересыщений сокращается в 6—8 раз, что способствует обеспечению бесперебойной работы оборотной системы.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. К о н я х и н А. К. Условия возникновения гипсовых отложе­ ний в системах очистки кислых железосодержащих стоков и методы предупреждения их образования. Автореферат канд. дисс., ЛИСИ, Челябинск, 1967.

2.Л у р ь е Ю. Ю. Унифицированные методы анализа вод. М., «Химия» 1971.

3.М а т у с е в и ч Л. Н. Кристаллизация из растворов в химиче­ ской промышленности. М., «Химия», 1968.

4.П л о т н и к о в И. И. Доочистка оборотной воды травильных отделений от сульфат-ионов. Труды ЦНИИОлово, 1969, № 2.

5.Р е м и Г. Курс неорганической химии, т. I. М., Изд-во ино­ странной литературы, 1968.

6.С о л о в ь е в Ф. С. Образование гипсовых отложений в обо­ ротных системах водоснабжения травильных производств. Известия

высших учебных заведений. «Строительство и архитектура», 1966, № 5.

Ж. К. Л ЫН КИНА, А. А. БУЛАТОВА

ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗНОГО КУПОРОСА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ

ХРОМСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

Проведенные ранее исследования (3, 5, 6, 7] по обез- р-реживаншо хромсодержащих сточных вод железным купоросом выявили его преимущества перед сульфитсо­ держащими реагентами. Однако во всех этих работах

184

концентрация хрома не превышала 100 мг/л. Внедрение противоточных промывок, а также ионообменных уста­ новок с обезвреживанием элюатов приводит к резкому увеличению концентраций загрязняющих компонентов в сточных водах. Концентрация шестивалентного хрома при этом может достигать 500—600 мг/л. Отсутствие данных для применения железного купороса при высо­ ких концентрациях шестивалентного хрома потребовало постановки специальных исследований.

Исследовался искусственный сток, приготовленный растворением соответствующей навески хромового ан­ гидрида в водопроводной воде. Концентрации шестива­ лентного хрома составляли 50, 100, 200, 500, 1000 мг/л. Точность приготовления исследуемых растворов ±5% . Для получения каждого показателя опыты повторялись не менее трех раз. В сток добавляли раствор железного купороса (концентрации 10, 20%), известковое молоко (10% активности по СаО) или едкий натрий (концентра­ цией 15%) в таком количестве, чтобы величина pH сис­ темы (сток-+-реагенты) равнялась 9—10 [1]. Затем в те­ чение 10 мин. тщательно перемешивали при помощи про­ пеллерной мешалки (40—60 об/мин) и определяли активную реакцию смеси на pH-метре ЛПУ-01 и взве­ шенные вещества (фильтрованием стока через мембран­ ные фильтры).

Приготовленный таким образом сток разливали в ци­ линдры (емкостью 1 л) и оставляли в покое. Через 15, S0, 60, 120 мин. и 24 часа фиксировали объемы осадков и осветленной фазы. Через полчаса в осветленной фазе определяли содержание шестивалентного хрома, а че­ рез 2 часа — железо, трехвалентный хром, сульфаты в отфильтрованной через бумажный фильтр пробе. Взвешенные вещества определяли через 2 часа, влаж­ ность осадка -— через 2 часа и сутки.

Восстановление шестивалентного хрома железным купоросом возможно как в кислой, так и в щелочной среде [6, 4].

В кислой среде восстановление осуществляется соля­

185

при этом шестивалентный хром восстанавливается до трехвалентного, а железо окисляется до трехвалентного

В щелочной среде этот процесс идет за счет гидро­ закиси железа, которая, окисляясь, переходит в гидро­ окись:

H2Cr04 + 3Fe(OH)2 + 2H20 -> Cr(OH)3j + 3Fe(OH)3 j. ; (6)

Суммарно этот процесс выражается уравнением

Н2Сг04 + 3FeS04 + ЗСа(ОН)2 + 2Н20 -> Cr (ОН)3 j +

Исходя из уравнения реакций (1) и (9) как в кис­ лой, так и в щелочной среде расход железного купороса на восстановление хрома одинаков. В кислой среде шестивалентный хром восстанавливается до трехвалент­ ного с образованием растворимых солей Cr2(S04)3 и Fe2(S04)3. Восстановление хрома в щелочной среде про­ исходит сразу с образованием гидроокисей хрома и же­ леза. Удаление ионов этих металлов из раствора воз­ можно только путем перевода их в нерастворимые соединения, т. е. гидроокиси, что достигается подщелачи­ ванием стока до pH = 9—10 [1].

В обоих случаях итогом процесса обезвреживания является выведение металлов из раствора в виде гидро­ окиси и чем больше pH стока, тем меньше расход ще­ лочных реагентов.

Расход железного купороса по стехиометрическим соотношениям уравнения (9) составляет 8,7 в. ч. (по безводному соединению) на одну весовую часть шести­ валентного хрома.

Обработка стока таким количеством реагента не дает полного восстановления хрома ни при каких исходных его концентрациях (табл. 1).

186

Для повышения эффекта восстановления были взяты избыточные количества железного купороса, которые учитываются коэффициентом К

хрома.

В зависимости от концентрации хрома величина К ме­ нялась от 1,7 до 1,1.

Результаты исследований по определению оптималь­ ных доз железного купороса показаны в табл, 1.

Из данных табл. 1 следует, что с увеличением кон­ центрации хрома в стоке удельный расход FeS04 умень­ шается (рис. 1). Если при 50 мг/л полное восстановле­ ние происходит при 14,7 в. ч. (K =l,7) FeS04 на 1 в. ч. хрома, то при 1000 мг/л расход FeS04 составляет 9,5 в. ч. (К =1,1), т. е. в 1,5 раза меньше. Удельные расходы из­ вести и щелочи также уменьшаются с ростом концентра­ ции (рис. 1). При 50 мг/л нужно 5,0 в. ч. извести или

187

188

чивающего реагента едкого натрия содержание сульфа­ тов в осветленной фазе будет равно вводимому с реаген­ том, так как растворимость Na2S 0 4 велика и составляет 194 г/л [2]. Практически они все останутся в рас­ творе.

о200 400 600 800 1000

Концентрация Сг (vi), мг/л

Рис. 2. Количество сульфатов в зависимости от концентрации хрома:

1 —вводимое с реагентом; 2 —рассчитанное по реакции. 3 —полученное эк­

спериментально.

Результаты исследований по определению объемов осадков и влажности при обработке стока известковым молоком и едким натрием представлены в табл. 3.

Анализ данных табл. 3 показал, что при концентра­ ции хрома до 200 мг/л объемы осадков при использо­ вании щелочи меньше, чем в случае с известью. Разница эта незначительна. При больших концентрациях — 500— 1000 мг/л явное преимущество у извести, так как объемы осадков в этом случае получаются меньше в 1,5 раза за счет более интенсивного уплотнения осадка.

190

Н. А. У СО ВИЧ, Т. С. ОДИНЕЦ

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДКОВ НЕЙТРАЛИЗОВАННЫХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД НА ИХ ВОДООТДАЧУ

Осадки, образующиеся при нейтрализации известко­ вым реагентом сточных вод травильных отделений ма­ шиностроительных, метизных и металлообрабатывающих предприятий, содержат сульфат кальция, гидрат закиси железа. Обезвоживание их на иловых площадках пло­ хое. Лучше осадки обезвоживаются механическим спо­ собом. Однако осадки, образующиеся при нейтрализации промывных вод с низкой концентрацией загрязнений, обладают плохой водоотдачей, фильтрующие поверхно­ сти обезвоживающих установок при этом кальматируются гидрозакисью и гидроокисью железа. Улучшается фильтрование осадков при специальной подготовке или предварительной обработке их перед обезвоживанием [3, 5]. В связи с этим в работе освещены способы и усло­ вия подготовки осадков к фильтрованию на обезвожи­ вающих установках под давлением. Для опытов взяты четыре вида осадков, полученных по схемам раздельной и совместной нейтрализации искусственно приготовлен­ ных отработанных травильных растворов, содержащих по 3; 50; 100 г/л серной кислоты и 200 г/л сульфата железа и промывных вод, содержащих этих же загряз­ нений по 0,5 и 3 г/л.

Для нейтрализации стоков использовалась известко­ вая суспензия (10% по СаО) с размером частиц твер­ дой фазы, равным и менее 0,25 мм и 3 мм.

В качестве вспомогательных веществ для лучшей во­ доотдачи осадков промывных вод использовали отходы извести (балластные примеси) с размером частиц твер­ дой фазы, также равным и менее 3 мм. Они вносились непосредственно в осадок перед обезвоживанием.

Химический состав и свойства осадков определялись по общепринятым методикам [1, 4, 6].

Удельные сопротивления осадков нейтрализованных отработанных травильных растворов приведены в табл. 1. Характеризуются они низкими значениями удельных сопротивлений (0,9 • 1010 —3,0 ■1010 кг/сек • л«4).

С повышением концентраций загрязнений в стоке и, сле-

192

Т а б л и ц а 1

Удельные сопротивления осадков отработанных травильных растворов

довательно, возрастанием содержания твердого продукта в осадках удельное сопротивление увеличивается незна­ чительно. С повышением давления от 1 до 5 атм удель­ ное сопротивление осадков возрастает в 2—2,5 раза. Данный вид осадков обладает хорошей водоотдачей без специальной предварительной подготовки.

Удельное сопротивление осадков промывных вод изу­ чалось в зависимости от величины давления, времени уплотнения осадка, внесения крупнозернистых добавок. Экспериментальные данные по обезвоживанию осадков промывных вод приведены в табл. 2.

Для осадков, полученных при обработке промывных вод известковой суспензией с размером частиц твердой фазы, равным и менее 0,25 мм, удельное сопротивление было в пределах 5,0- 1010—18,0- 1010 кг/сек-м*. С увели­ чением давления от 1 до 5 атм и продолжительности времени уплотнения осадков оно повышалось. Так, при

ста) снижает удельное сопротивление в среднем в 2 раза. Применение известковой суспензии с размером час­ тиц твердой фазы, равным и менее 3 мм, для нейтрали­ зации стока снижает удельное сопротивление осадков в 1,5 раза по сравнению с осадками, полученными при использовании известковой суспензии с размером час­

тиц твердой фазы, равным и менее 0,25 мм.

Удельное сопротивление осадков общего стока, полу­ ченных при разбавлении отработанных травильных раст-