книги из ГПНТБ / Проблемы охраны природных и использования сточных вод межведомственный сборник

В. Л. ЧЕРНЯВСКАЯ

(Белорусский политехнический институт)

Н Е Й Т Р А Л И З А Ц И Я П Р О М Ы В Н Ы Х В О Д Т Р А В И Л Ь Н Ы Х О Т Д Е Л Е Н И Й К А Б Е Л Ь Н Ы Х З А В О Д О В

Р А З Л И Ч Н Ы М И Р Е А Г Е Н Т А М И

^ A A A A A A A A / N A A A A A / V V A A A / V A A / V V V V V N A A A A A ^ V V / V V N A / V ^ ^ / V X A A J V V V V V V V V N A A / V N / V A A / V V

В настоящей работе излагаются результаты исследо­ ваний нейтрализации промывных медьсодержащих сер­ нокислых сточных вод травильных отделений кабельных заводов и заводов обработки цветных металлов извест­ ковым молоком, едким натром, кальцинированной содой и поташом. Изучались эффективность осветления этих стоков, эффект очистки по меди, расход реагентов, объ­ емы и влажность осадков, образующихся при нейтрали­ зации, минерализация осветленной фазы, объемы нейтра­ лизованных сточных вод и осветленной фазы.

Исследования проводились в лабораторных условиях на искусственно приготовленных стоках (сток готовили заданной концентрации по содержанию медного купоро­ са и серной кислоты). Концентрация медного купороса п серной кислоты принималась 0,5; 1,0 г/л. Для нейтрали­ зации применялось известковое молоко 9— 10%-ной кон­ центрации, едкий натр [ЕН], кальцинированная сода [КС] и поташ [П]. Содержание основного вещества в трех последних реагентах составляет 98—99%. Нейтра­ лизация осуществлялась до pH = 7, 8, 9, 10, что дало возможность выявить оптимальное значение pH, при ко­ тором образуются минимальные объемы осадка и обес­ печивается максимальный эффект очистки от меди. Пос­ ле доведения pH нейтрализованного стока до определен­ ных значений [7— 10] сток разливался в литровые стеклянные градуированные цилиндры до отметки 400 мм и изучалась кинетика осаждения взвеси, опреде­ лялся объем осадка через 15, 30, 60, 120 мин и 1 сут, определялась влажность осадка через 2 п 24 час и 4 сут.

Содержание меди в осветленной фазе определялось йодометрическим методом титрованием гипосульфитом

152

натрия, щелочность — титрованием 0,1 Н соляной кис­ лотой по метилоранжу, влажность осадка п взвешенные вещества — весовым методом. Величина pH измерялась на pH-метре ЛПУ-01.

Щелочность находилась в следующих пределах: при применении известкового молока 1,25 — 3,6 мг-экв/л, ед­ кого натра 1,5—3,6, кальцинированной соды 7,0—64,0 и

поташа 4,2—48,0 мг-экв/л.

Процессы нейтрализации медьсодержащих сернокис­ лых сточных вод травильных отделений характеризуют­ ся следующими реакциями:

известью

Н2SOj-|- CaO-f-Н20 —>CaS04 -]-2Н,0,

CuS 0 44СаО -! Н20 -+ CaS0 4 f Си(ОН)2;

едким натром

H2S 0 4+2N a0H ^N a2S0 4+2H 20,

CuS04+2N a0H ^N a,S04+Cu(0H)2;

кальцинированной содой

H2S04+N a2C03->Na2S04-|-H20 -rC 02,

2CuS 0 4 t-2Na2C03+ H 20 ^ C u 2(0H)2C03+ 2Na2S 0 4+ C 0 2;

поташом

H2S 0 4+ K 2C 0 3^ K 2S 0 4-fH 20 !-CO,,

2CuS 0 44-2K2C 0 3+ H 20 ^ C u2(0H )2C 0 3+ 2 K 2S 0 4+ C 0 2.

Расход химически чистых щелочей для нейтрализа­

ции приведен в табл. 1.

Таблица 1

Количество щелочей, необходимое для нейтрализации

153

Количество солей, образующихся при нейтрализации медьсодержащих сернокислых сточных вод травильных отделений указанными выше реагентами, проводится в табл. 2.

Необходимые дозы реагентов для нейтрализации сто­ ков определяются по следующим формулам, г/л:

где К — коэффициент запаса расхода реагента по срав­ нению с теоретическим (определяется эксперименталь­ но), см. табл. 3; Л — активность товарных реагентов, %; H2SO4, C uS04 — концентрация серной кислоты и медного^купброса, г/л; 0,57, 0,35, 0,816 и т. д.— расход щело­ чей в г для нейтрализации 1 г серной кислоты п медного купороса (принимается по табл. 1).

154

При обработке промывных медьсодержащих серно­ кислых сточных вод указанными выше реагентами обра­ зуются следующие продукты нейтрализации: гидроокись

табл. 3.

Из таблицы видно, что оптимальное значение pH при нейтрализации известковым молоком и едким натром находится в пределах 8—9, а для кальцинированной соды и поташа в этом же интервале значений pH уже наблюдается снижение эффективности осветления по взвеси и эффекта очистки по меди.

За оптимальное значение pH для всех реагентов мож­ но принять рН = 8. Минимальный объем осадка при рН = 8 получается при применении известкового молока, эффект осветления по взвеси для этого реагента нахо­ дится в пределах 98—98,5%, эффект очистки по меди

96,5—98%.

Максимальные объемы осадков получаются при при­ менении кальцинированной соды и поташа. К недостат­ кам этих реагентов относится и то, что выпадающие гид­ роокиси металлов не оседают на дно, а обволакиваются газовыми пузырьками и всплывают на поверхность. Не осевшие гидроокиси металлов сбрасываются со сточны­ ми водами в водоемы и системы канализации. Таким об­ разом, применять кальцинированную соду и поташ мож­ но только для нейтрализации кислот,. когда в сточных водах отсутствуют ионы тяжелых металлов. С солями тяжелых металлов реакции затухают на стадии образо­ вания бикарбонатов, по этой причине потребность в соде и поташе примерно вдвое больше, чем потребность в извести [ 1].

Самый высокий эффект очистки по меди и минималь­ ное количество растворенных солей в осветленной фазе получаются при применении известкового молока.

Суммарное количество солей в осветленной фазе в интервале исследуемых значений концентрации соответ­ ственно составляет: для известковогд молока — 1,17—

155

2,13, едкого натра — 1,20—2,40, кальцинированной се­ ды — 1,5—3,0 н поташа — 1,77—3,33 кг.

Таким образом, минимальную минерализацию дает известковое молоко, а остальные реагенты превосходят его в среднем: едкий натр — в 1,1, кальцинированная сода — в 1,3 п поташ — в 1,5 раза.

Содержание меди в осветленной фазе после 2-насо- вого отстаивания составляет: для известкового моло­ к а — 7— 13, едкого натра — 4,4—16,4, кальцинированной соды — 13,6—19,0 и поташа — 11,4— 19,0 мг!л.

Влажность осадка, как видно из табл. 3, при приме­ нении всех реагентов очень высокая н находится в пре­

едкого натра, кальцинированной соды и поташа и 0,5— 1,0% при применении известкового молока. Уплотнение осадка в основном наблюдается в течение первых суток, изменение объема осадка в течение последующих 3—4 сут незначительно н составляет 0,25—0,5% от общего объема стоков.

Увеличение объема нейтрализованных стоков по от­ ношению к исходному объему незначительно и состав­ ляет 0,2—1,0%.

Процессы осаждения продуктов нейтрализации для всех реагентов протекают почти одинаково п заканчи­ ваются в основном в первые 2 час. Осадки легко под­ вижны и взмучиваются. По количеству применяемых ре­ агентов они располагаются в следующем порядке: мини­ мальное количество необходимо едкого натра, потом извести, поташа и максимальное количество необходи­ мо кальцинированной соды (коэффициент избытка ра­ вен 1,21—3,0).

ний в коммуникациях и на промываемом металле содер­ жание сульфат-иона должно быть не выше 1400 мг/л, а взвешенных веществ — не более 60 мг/л [4]. Чтобы не вызывать коррозию и разрушение коммуникаций, стокп, используемые в обороте, должны иметь щелочную реак­ цию.

158

Ж. к . ЛЫПКПНА, А. А. БУЛАТОВА

(ЦНИИ комплексного использования водных ресурсов)

И С С Л Е Д О В А Н И Я П О О Б Е З В Р Е Ж И В А Н И Ю Х Р О М С О Д Е Р Ж А Щ И Х С Т О Ч Н Ы Х В О Д Ж Е Л Е З Н Ы М

К У П О Р О С О М И С У Л Ь Ф И Т О М Н А Т Р И Я

V V \y \A A A A A A A A A A A A A /'/V N /\A Awr< / \ .^ ^ A y V \ A A A /'/ V \ A A A A /V V \A A A A A A A A A A A A /V V V V V V V \A A A /

Для восстановления в сточных водах шестпвалентного хрома используются железный купорос и сульфитсо­ держащие реагенты — сульфит и бисульфит, натрия. В нормативной литературе приведены сведения по при­

складирование, а применение этого реагента при низких

рия поставляется в сухом виде и не теряет своей актив­ ности ( — 97%, товарный продукт) при хранении. Имею­ щиеся в литературе сведения [ 1—6] по применению этих реагентов не всегда согласуются между собой, и поэтому ими трудно пользоваться. Отсутствие сопоставимых дан­ ных не позволяет выявить эффективный реагент.

В связи с изложенным были проведены исследования по сопоставлению обезвреживания хромсодержащнх сточных вод сульфитом натрия и железным купоросом.

Искусственно приготовленный сток с концентрациями шестивалентного хрома 50, 100, 200, 500 1000 мг/л обра­ батывали растворами сернокислого железа или сульфи­ та натрия (методика проведения эксперимента описана ранее [7]).

160

2Cr03 f 3Na,S03-L3H2S0.1->Cr2(SO,)3-b3NaoS0.1-!-3H30, (4)

Проведенные исследования позволили определить оп­ тимальные значения величины pH для обработки суль­ фитом натрия, которые составляют для концентрации

50 мг/л). В-связи с этим прежде чем добавлять в хромо­ вый сток сульфит натрия, сток подкислялся H2SO4. При обработке железным купоросом pH не влияет на восста­ новление хрома [1,5].-

Изменение доз железного купороса и сульфита натрия показано на рис. 1. Они значительно уменьшаются с ростом концентрации шестпвалентного хрома от 50 до 200 мг/л, а затем практически стабилизируются. Осаж­ дение трехвалентного хрома осуществляли известковым молоком (10% по СаО).

Согласно уравнениям (3) и (5), на одну весовую часть хрома требуется соответственно 4,1 и 2,1 в. ч.

Са(О Н )2. Практически (рис. 2) этого не наблюдается, так как при обработке сульфитом натрия требуются до­ полнительные количества извести на нейтрализацию добавленной кислоты. Расход кислоты резко зависит от концентрации хрома в стоке и составляет в исследован­

Рис. 2. Потребные количества кислоты и извести при обезвреживании

показали проведенные исследования, разница в объемах

162