способ очистки промывных вод гальванических производств и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки промывных вод гальванических производств, включающий фильтрацию на механических, адсорбционных и ионообменных фильтрах, отличающийся тем, что фильтрацию проводят в не менее чем одной паре последовательно соединенных, как в каждой паре, так и между парами, сорбционных колонн, с подачей промывных вод снизу одной из сорбционных колонн и последовательное прохождение, по крайней мере, через две из них, в каждой из которых воду пропускают последовательно через фильтр обратной промывки, механический фильтр, сорбционный фильтр, ионообменный фильтр, вновь механический фильтр и фильтр обратной промывки, при следующем объемном соотношении фильтрующих слоев (0,025-0,05):(0,025-0,05):(0,05-0,1):(0,7-0,85):(0,025-0,05):(0,025-0,05), применяя при этом в качестве фильтра обратной фильтрации иглопробивной термоскрепленный сорбент, механического фильтра - полое силиконизированное волокно, сорбционного фильтра - графитированный сорбент СГН 30А, ионообменного фильтра - катионит КУ-2-8, последующую регенерацию фильтров проводят десорбирующим раствором, в качестве которого используют 2-х молярные минеральные кислоты, путем пропускания их через все слои фильтров сверху вниз.

2. Способ очистки промывных вод гальванических производств по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию промывных вод в каждой паре последовательно соединенных сорбционных колонн проводят одновременно, затем осуществляют регенерацию фильтров.

3. Способ очистки промывных вод гальванических производств по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию промывных вод в части пар сорбционных колонн проводят одновременно с регенерацией фильтров в остальных парах сорбционных колонн.

4. Способ очистки промывных вод гальванических производств по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию промывных вод проводят последовательно через все сорбционные колонны, затем осуществляют регенерацию фильтров.

5. Устройство для очистки промывных вод гальванических производств, включающее сорбционные колонны с последовательно расположенными в направлении движения водного потока слоями фильтров, отличающееся тем, что содержит не менее чем одну пару сорбционных колонн, соединенных последовательно в каждой паре и между парами посредством трубопроводов и запорной арматуры, внутри каждой сорбционной колонны в верхней и нижней ее части установлены рассеиватели воды, а слои фильтров расположены в следующей последовательности: фильтр обратной промывки, механический фильтр, сорбционный фильтр, ионообменный фильтр, вновь механический фильтр и фильтр обратной промывки, при объемном соотношении фильтрующих слоев (0,025-0,05):(0,025-0,05):(0,05-0,1):(0,7-0,85):(0,025-0,05):(0,025-0,05), при этом в качестве фильтра обратной фильтрации используют иглопробивной термоскрепленный сорбент, механического фильтра - полое силиконизированное волокно, сорбционного фильтра - графитированный сорбент СГН 30А, ионообменного фильтра - катионит КУ-2-8, устройство снабжено емкостью для десорбирующего раствора и насосом.

6. Устройство для очистки промывных вод гальванических производств по п.1, отличающееся тем, что сорбционные колонны соединены последовательно посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью одновременного прохождения промывных вод через каждую пару сорбционных колонн и последующего прохождения десорбирующего раствора.

7. Устройство для очистки промывных вод гальванических производств по п.1, отличающееся тем, что сорбционные колонны соединены последовательно посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью одновременного прохождения промывной воды снизу вверх в части пар сорбционных колонн и десорбирующего раствора сверху вниз в остальных парах сорбционных колонн.

8. Устройство для очистки промывных вод гальванических производств по п.1, отличающееся тем, что сорбционные колонны соединены последовательно посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью последовательного прохождения промывных вод через каждую сорбционную колонну устройства и последующего последовательного прохождения десорбирующего раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке промышленных стоков, в частности к очистке промывных вод гальванических производств.

Известен способ ионообменной очистки сточных вод от цветных металлов (RU 2106310 С1, С02F 1/42, С02F 1/62, 1998.03.10), включающий извлечение в проточном режиме из раствора очищаемой воды, предварительно обработанной раствором аммиака, ионов цветных металлов сорбцией их на катионите, регенерацию катионита кислотой.

Недостатком способа является низкая технологичность процесса, вследствие введения стадии дополнительной обработки очищаемой воды и последующего отделения обработанного раствора от осадка.

Известны способы очистки воды от железа (RU 2111173 С1, С02F 1/28, С02F 1/64, 1998.05.20), одновременного умягчения и обезжелезивания воды (RU 2176988 С2, С02F 1/42, С02F 1/64, 1998.05.20) включающие сорбцию металлов на катионите и последующую регенерацию катионита.

Недостатком данных способов является то, что они предполагают осуществление перед стадией сорбции либо обработку очищаемого раствора специальными реагентами, либо обработку катионита, что усложняет процесс очистки, снижает его эффективность. Кроме того, данные способы предназначены только для извлечения из воды железа и не позволяют очищать стоки гальванических производств от других, содержащихся в них металлов.

Известен способ очистки сточных вод (RU 1673524 A1, С02F 1/28, 30.08.1991. Бюл №32), относящийся к очистке сточных вод гальванических производств, включающий последовательную фильтрацию на механических, адсорбционных и ионообменных фильтрах, с осуществлением механической фильтрации с использованием полифракционной макропористой загрузки, и проведения адсорбционного фильтрования после ионообменных фильтров при наложении электрического потенциала +0,1...+1,0 В.

Недостаток известного способа заключается в недостаточно высокой степени очистки воды, в частности, от содержащихся в ней металлов, кроме того, заявляемая последовательность фильтрации, а именно проведение фильтрации на катионите перед сорбционной фильтрацией, ведет к быстрому загрязнению катионита органическимим соединениями и снижению его фильтрационной активности, что при отсутствии стадии регенерации фильтров приводит к выведению всей фильтрационной системы из строя.

Известен комбинированный водоочистной фильтр (RU 2159142 С2, В01D 24/16, В01D 29/56, 2000.11.20), предназначенный для промышленной очистки воды, содержащий корпус с подводящим и отводящим трубопроводами, состоящий из последовательно соединенных секций с размещением в них фильтрующих элементов в виде полых конусов и помещением в один из конусов зернистой загрузки, которая может быть выполнена из активированного угля или антрацита. Фильтр может быть снабжен дополнительной секцией, содержащей в качестве зернистой загрузки ионит КУ-2-8 сЧ. К водоочистному фильтру параллельно подключен фильтр обратной промывки.

Недостатком фильтра является сложность его конструкции, расположение подводящего трубопровода к боковой стенке корпуса не обеспечивает равномерной подачи стоков на сорбент и может привести к образованию застойной зоны с неочищенной водой.

Известна установка для очистки промывных вод гальванических производств (RU 4969 U1, C02F 1/42, 1996.09.16), содержащая загруженные ионитами ионообменные фильтры - два последовательно соединенных катионитовых и анионитовый, емкости для растворов реагентов, средства подачи сжатого воздуха и растворов, с использованием в качестве катионита иминодиацетатного ионита.

Недостатком данной установки является сложность регенерации ионитов вследствие необходимости применения как кислотного, так и щелочного растворов.

Наиболее близкой по конструкции к заявляемой установке является установка для очистки и кондиционирования питьевой воды (RU 2084411 C1, C02F 9/00, 1997.07.20), обеспечивающая очистку воды от различных примесей, в том числе и металлов, и состоящая из блока предочистки, представляющего собой один или несколько сорбционных фильтров со сменным картриджем, узла основной очистки, включающего сорбционные фильтры с последовательно расположенными в направлении движения водного потока фильтрующе-сорбирующими слоями, узла финишной очистки.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая скорость прохождения и соответственно очистки загрязненной воды вследствие параллельного соединения фильтров между собой, наличие в устройстве нескольких узлов, обеспечивающих очистку воды от различного рода примесей, усложняет конструкцию и повышает материалоемкость устройства, в устройстве не предусмотрена регенерация сорбционных фильтров.

Задачей настоящего изобретения является увеличение степени и скорости очистки промывных вод гальванических производств, увеличение ресурса установки.

Технический результат достигается за счет максимального использования объема используемого сорбента, многократности его применения.

Задача изобретения решается тем, что в способе очистки промывных вод гальванических производств, включающем фильтрацию на механических, адсорбционных и ионообменных фильтрах, фильтрацию проводят в не менее чем одной паре последовательно соединенных, как в каждой паре, так и между парами сорбционных колонн, с подачей промывных вод снизу одной из сорбционных колонн и последовательное прохождение, по крайней мере, через две из них, в каждой из которых воду пропускают последовательно через фильтр обратной промывки, механический фильтр, сорбционный фильтр, ионообменный фильтр, вновь механический фильтр и фильтр обратной промывки, при следующем объемном соотношении фильтрующих слоев (0,025-0,05):(0,025-0,05):(0,05-0,1):(0,7-0,85):(0,025-0,05):(0,025-0,05), применяя при этом в качестве фильтра обратной фильтрации иглопробивной термоскрепленный сорбент, механического фильтра - полое силиконизированное волокно, сорбционного фильтра - графитированный сорбент СГН 30А, ионообменного фильтра - катионит КУ-2-8, последующую регенерацию фильтров проводят десорбрующим раствором, в качестве которого используют 2-молярные минеральные кислоты, путем пропускания их через все слои фильтров сверху вниз

Способ очистки промывных вод гальванических производств может быть осуществлен путем одновременной фильтрации промывных вод в каждой паре последовательно соединенных сорбционных колонн и последующей регенерации фильтров.

Способ очистки промывных вод гальванических производств может быть осуществлен путем одновременной фильтрации промывных вод в части пар сорбционных колонн и регенерации фильтрующих компонентов в других парах сорбционных колонн.

Способ очистки промывных вод гальванических производств может быть осуществлен путем последовательной фильтрации промывных вод через все сорбционные колонны и последующей регенерации фильтров.

Задача решается также тем, что устройство для очистки промывных вод гальванических производств, включающее сорбционные колонны с последовательно расположенными в направлении движения водного потока слоями фильтров, содержит не менее, чем одну пару сорбционных колонн, соединенных последовательно в каждой паре и между парами посредством трубопроводов и запорной арматуры, внутри каждой сорбционной колонны в верхней и нижней ее части установлены рассеиватели воды, а слои фильтров расположены в следующей последовательности: фильтр обратной промывки, механический фильтр, сорбционный фильтр, ионообменный фильтр, вновь механический фильтр и фильтр обратной промывки, при объемном соотношении фильтрующих слоев (0,025-0,05):(0,025-0,05):(0,05-0,1):(0,7-0,85):(0,025-0,05):(0,025-0,05), при этом в качестве фильтра обратной фильтрации используют иглопробивной термоскрепленный сорбент, механического фильтра - полое силиконизированное волокно, сорбционного фильтра - графитированный сорбент СГН 30А, ионообменного фильтра - катионит КУ-2-8, устройство снабжено емкостью для десорбирующего раствора и насосом.

В устройстве для очистки промывных вод гальванических производств сорбционные колонны могут быть соединены последовательно посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью одновременного прохождения промывных вод через каждую пару сорбционных колонн и последующего прохождения десорбирующего раствора.

В устройстве для очистки промывных вод гальванических производств сорбционные колонны могут быть соединены последовательно посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью одновременного прохождения промывной воды снизу вверх в части пар сорбционных колонн и десорбирующего раствора сверху вниз в остальных парах сорбционных колонн.

В устройстве для очистки промывных вод гальванических производств сорбционные колонны могут быть соединены последовательно посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью последовательного прохождения промывных вод через каждую сорбционную колонну устройства и последующего последовательного прохождения десорбирующего раствора.

Использование в качестве сорбционного фильтра - графитированного сорбента СГН 30А, являющегося аналогом активных углей и используемого в фильтрах для очистки питьевой воды, а ионообменного фильтра - катионита КУ-2-8 - выпускаемого в соответствии с ГОСТ 20298-74 и используемого в водоподготовке, гидрометаллургии и пр., обусловлено известными свойствами данных средств и их назначением.

Изобретение поясняется чертежом, где показана схема устройства (на примере двух пар колонн) для осуществления способа очистки промывных вод гальванических производств.

На схеме изображено устройство, которое содержит сорбционные колонны 1-4, каждая из которых заполнена последовательно расположенными слоями фильтров: фильтр обратной промывки 5, механический фильтр 6, сорбционный фильтр 7, ионообменный фильтр 8, механический фильтр 6, фильтр обратной промывки 5, сорбционные колонны 1-4 соединены последовательно в каждой паре и между парами посредством трубопроводов 9 и запорной арматуры 10, рассеиватели 11, установленные внутри каждой из сорбционных колонн 1-4, в верхней и нижней ее части, насос 12 для закачивания промывных вод, емкость для десорбирующего раствора 13.

Способ очистки промывных вод гальванического производства осуществляют следующим образом.

Промывные воды гальванического производства посредством насоса 12 закачивают в сорбционную колонну 2, благодаря рассеивателю 11 вода поступает равномерно охватывая весь фильтрующий слой, проходит через фильтр обратной промывки 5, в качестве которого используют иглопробивной термоскрепленный сорбент, и далее через механический фильтр 6 - полое силиконизированное волокно. Использование иглопробивного термоскрепленного сорбента, обладающего, по сравнению с полым силиконизированным волокном, большей плотностью и большим диаметром пор, позволяет разбивать струи воды и дополнительно увеличить степень рассеивания воды, что повышает эффективность очистки воды на фильтрах за счет увеличения обменной поверхности сорбентов. После осаждения механических примесей вода поступает на сорбционный фильтр 7 - графитированный сорбент СГН 30А, на котором происходит улавливание органики, что предотвращает загрязнение органическими веществами ионообменного фильтра - катионита КУ-2-8, на котором, в свою очередь, происходит очистка промывных вод от содержащихся в ней металлов. Очищенную в сорбционной колонне 2 воду по трубопроводу подают в сорбционную колонну 1 на доочистку. По мере загрязнения фильтров проводят их регенерацию путем промывки десорбционным раствором - 2-молярным раствором минеральных кислот, например серной или соляной, закачиваемой из емкости для десорбирующего раствора 13. Десорбирующий раствор, вследствие его прохождения сверху вниз последовательно через рассеиватель, иглопробивной термоскрепленный сорбент фильтра обратной промывки и полое силиконизированное волокно механического фильтра равномерно распределяется по всему объему сорбционной колонны и очищает фильтры от накопившихся металлов и механических примесей.

Описанная схема очистки может быть осуществлена как в одной паре сорбционных колонн, так и независимо друг от друга в каждой из пар, с подачей воды в каждую пару через один насос.

При больших объемах (залповых) выбросах промывочных вод, имеющих высокую степень загрязнения, для увеличения объема обрабатываемых вод и увеличения скорости подачи воды способ может быть осуществлен по следующей схеме. Загрязненную воду подают в сорбционную колонну 3, затем последовательно в колонны 4, 2 и 1. Регенерацию фильтров также проводят последовательно.

Во избежание перерывов в процессе очистки возможно одновременное проведение очистки промывных вод в одной паре сорбционных колонн 2 и 1 и регенерации сорбента в другой паре сорбционных колонн 4 и 3, с последующей подачей загрязненной воды на очистку во вторую пару колонн и проведение регенерации фильтров в первой паре.

Реализация различных схем осуществления способа возможна благодаря выполнению в устройстве для осуществления способа последовательного соединения сорбционных колонн в каждой паре и между парами посредством трубопроводов и запорной арматуры.

Осуществление способа показано на примерах.

Пример 1.

Для очистки брались стоки линии травления алюминиевых и медных трубок и пропускались через одну пару сорбционных колонн с объемным соотношением фильтрующе-сорбирующих слоев по заявляемому способу - фильтр обратной промывки:механический фильтр:сорбционный фильтр:катионитовый фильтр:механический фильтр:фильтр обратной промывки - 0,05:0,025:0,05:0,8:0,025:0,05 со скоростью 3 м³/час. Степень очистки промывной воды через первую колонну пары составила 99,1%, на выходе из второй сорбционной колонны - 99,8-99,95%. Измерялось содержание металлов в исходной загрязненной воде и воде прошедшей очистку.

Полученные результаты приведены в таблице.

Пример 2.

В условиях примера 1 очищали воду в одной паре сорбционных колонн со следующим объемным соотношением фильтрующе-сорбирующих слоев - фильтр обратной промывки:механический фильтр:сорбционный фильтр:катионитовый фильтр:механический фильтр:фильтр обратной промывки - 0,05:0,1:0,2:0,5:0,1:0,05. Результаты по содержанию металлов в промывной воде, прошедшей очистку приведены в таблице.

Пример 3.

В условиях примера 1 очищали воду в одной паре сорбционных колонн со следующим объемным соотношением фильтрующе-сорбирующих слоев - фильтр обратной промывки:механический фильтр:сорбционный фильтр:катионитовый фильтр:механический фильтр:фильтр обратной промывки - 0,1:0,125:0,25:0,3:0,125:0,1. Результаты по содержанию металлов в промывной воде, прошедшей очистку приведены в таблице.

По результатам очистки промывных вод от содержащихся в них металлов, приведенным в таблице, видно, что снижение объемного содержания катионита КУ-2-8 ведет к снижению эффективности очистки промывных вод от металлов. Увеличение объемного содержания катионита КУ-2-8 вышезаявленного нецелесообразно и приведет к излишним затратам на реагент, так как уже при заявляемом соотношении слоев фильтров достигается концентрация металлов в рамках предельно допустимой концентрации.

Таким образом, заявляемые способ очистки промывных вод гальванического производства и устройство для осуществления способа, позволяют:

- повысить как общую степень очистки промывных вод, так и извлечение металлов до уровня предельно допустимых концентраций за счет промывки вод через пару сорбционных колонн, соединенных последовательно, а также за счет заявленной последовательности расположения фильтров и объемного соотношения фильтрующих слоев;

- повысить скорость очистки промывных вод гальванических производств, достигаемой за счет равномерного прохождения воды через весь объем фильтров в сорбционной колонне и увеличения, таким образом, сорбционной поверхности;

- увеличить ресурс установки, что достигается, во-первых, за счет увеличения времени работы катионита путем предотвращения его загрязнения органическими веществами, которые задерживает сорбционный фильтр, расположенный по ходу загрязненной воды перед катионитом, во-вторых, за счет последовательной очистки воды в паре сорбционных колонн, а также за счет осуществления регенерации фильтров, осуществляемой в противоположном очистке направлении;

- реализовать в рамках заявленного способа и устройства различные схемы очистки и регенерации в зависимости от степени загрязненности промывных вод и их объемов.

Таблица Содержание металлов в стоках гальванического производства до и после очистки
Извлекаемый металл	Исходная концентрация металла, мг/л	Концентрация металла в воде, прошедшей очистку, мг, л
		Пример 1	Пример 2	Пример 3
Fe (общее)	5,09	0,51	1,14	1,24
Zn (II)	0,124	0,038	0,9	1,12
Cu (II)	10,91	0,038	0,62	0,81
Mn (II)	0,075	0,01	0,01	0,01
Ni (II)	0,139	0,05	0,8	0,76