RU2109696C1 - Способ утилизации осадков сточных вод станций биологической очистки - Google Patents
Способ утилизации осадков сточных вод станций биологической очистки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109696C1 RU2109696C1 RU96113570A RU96113570A RU2109696C1 RU 2109696 C1 RU2109696 C1 RU 2109696C1 RU 96113570 A RU96113570 A RU 96113570A RU 96113570 A RU96113570 A RU 96113570A RU 2109696 C1 RU2109696 C1 RU 2109696C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- acid
- wws
- sludge
- precipitate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title abstract 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 title description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 19
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 65
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 14
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 abstract description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 abstract description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- 201000006793 Walker-Warburg syndrome Diseases 0.000 description 33
- 208000034373 type A muscular dystrophy-dystroglycanopathy Diseases 0.000 description 33
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 10
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 4
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- -1 zincate ions Chemical class 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K chromium(iii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[Cr+3] VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 2
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- PLLZRTNVEXYBNA-UHFFFAOYSA-L cadmium hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Cd+2] PLLZRTNVEXYBNA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N iron (II) ion Substances [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000021962 pH elevation Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Использование: утилизация осадков сточных вод, образующихся на городских станциях аэрации. Сущность изобретения: осадок обрабатывают кислым промывочным раствором. После обработки осадок нейтрализуют аммиаком, а обработанный кислый промывочный раствор подвергают последовательно электрохимической и химической регенерациям для извлечения тяжелых металлов и повторно используют для обработки осадка сточных вод. В качестве кислого промывочного раствора используют 5-15%-ный раствор серной кислоты. Осадок нейтрализуют 5-25%-ным водным раствором аммиака. 3 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к экологии и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод, образующихся на городских станциях аэрации.
Известен способ утилизации осадков сточных вод (патент РФ N 2032646, кл. C 05 F 9/00, опубл. 10.04.95), заключающийся в удалении из бытовых отходов неорганических включений, измельчении, смешивании с осадком сточных вод городских станций аэрации (станций биологической очистки), насыщении кислородом воздухом и дальнейшем биотермическом разложении. Полученный компост высушивают при 75 oC 105oC, смешивают в сухом виде с основными минеральными удобрениями и микроэлементами.
Однако такой способ применим лишь в случае незначительного содержания ионов тяжелых металлов в осадках сточных вод (2-5 ПДК). Обычно осадки сточных вод содержат ионы тяжелых металлов в количествах, в десятки и сотни раз превышающих их ПДК в почве. Использование таких осадков сточных вод (ОСВ) будет приводить к накоплению ионов тяжелых металлов (ИТМ) в почве и зеленой массе растений и по пищевым каналам попадать в организм человека и может вызывать тяжелые заболевания.
Известен также способ обработки содержащих тяжелые металлы активных илов (патент ФРГ N 3919788, кл C 02 F 1/62, опубл. 05.07.90), заключающийся в добавлении к активному илу сильной минеральной кислоты до достижения pH < 1. Затем отделяют оставшуюся долю твердого вещества и в содержащий тяжелые металлы кислый раствор вводят сильное основание до достижения pH > 9. Образовавшийся осадок твердых веществ отделяют с помощью флотации при подводе воздуха. Однако данный способ не дает возможности использовать органическую составляющую активного ила.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности является способ переработки ила, содержащего соли металлов, описанный в [1] . Этот способ переработки ила, содержащего соли металлов, позволяет выделить металлы при помощи кислого промывочного раствора, который отделяют от твердой фазы. Промывочное средство, содержащее ионы металлов, может быть использовано в качестве осадителя, а обработанный ил - в качестве средства для улучшения качества почвы в лесном или сельском хозяйстве. Этот способ позволяет утилизировать осадки сточных вод, существенно уменьшив поступление ИТМ в растения.
Недостаток известного способа переработки заключается в том, что он применим к промышленным осадкам, содержащим, кроме органической составляющей, только железо и цинк. Это делает указанный способ малоэффективным при обработке осадков сточных вод городских станций биологической очистки, где содержатся, кроме цинка и железа, медь, никель, хром, кадмий.
Степень очистки по предлагаемому способу невелика: конечная концентрация цинка составляет 100-200 мг/кг, в то время как его ПДК в почве - 50-100 мг/кг. Это также накладывает ограничение и на количество вносимого в почву осадка, на частоту его внесения, а осадки могут быть использованы в сельском хозяйстве лишь как улучшатели почвы, но не удобрения.
Другим недостатком известного способа является то, что при кислой промывке осадков сточных вод станций биологической очистки вместе с промывочными растворами теряется почти половина гумминовых кислот, содержащихся в осадках сточных вод, что существенно снижает удобрительную ценность осадков сточных вод. Однако данный способ не позволяет вернуть их и использовать в сельском хозяйстве. Также велик и расход кислоты для промывочных операций, что согласно этого способа потребует дополнительного расхода щелочного реагента.
Задача, решаемая предлагаемым способом - утилизация ОСВ городских станций биологической очистки путем получения органо-минерального удобрения и извлечения из ОСВ тяжелых металлов: меди, никеля, хрома, железа, цинка и др.
Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении расхода кислого промывочного раствора, повышении степени очистки от ионов тяжелых металлов, обеззараживания ОСВ от болезнетворных микроорганизмов, создании замкнутой системы обработки ОСВ и извлечения ионов тяжелых металлов с регенерацией промывочного раствора.
Указанный результат достигается тем, что в способе утилизации осадка сточных вод станций биологической очистки, включающем обработку осадка кислым промывочным раствором, отделение полученного осадка известным способом, осадок после обработки кислым промывочным раствором нейтрализуют аммиаком, а отработанный кислый промывочный раствор подвергают последовательно электрохимической и химической регенерации для извлечения тяжелых металлов и повторно используют для обработки осадка сточных вод.
В качестве кислого промывочного раствора используют 5-15%-ный раствор серной кислоты. Осадок нейтрализуют 5-25%-ным водным раствором аммиака.
Извлечение тяжелых металлов при химической и электрохимической регенерации проводят селективно в следующей последовательности: медь, гумматы тяжелых металлов, гидроксиды железа, никеля, хрома, цинка, кадмия.
Способ осуществляют следующим образом
ОСВ городских станций биологической очистки сточных вод обрабатывают кислым промывочным раствором, например 5-15%-ным раствором серной кислоты, при 40-60oC. При этом происходит переход ионов тяжелых металлов из ОСВ в раствор по реакции
Me(OH)2+H2SO4→ MeSO4+2H2O
или
2Me(OH)3+3H2SO4→ Me2(SO4)3+6H2O.
Применение растворов меньшей концентрации неэффективно с точки зрения скорости процесса и степени извлечения металлов. Кислота большей концентрации разрушает органическую составляющую ОСВ и уменьшает их удобрительную ценность. Проведение процесса при температуре меньше 40oC не обеспечивает достаточной скорости процесса, а больше 60oC приводит к испарению кислоты, ее потерям и ухудшению условий труда.
ОСВ городских станций биологической очистки сточных вод обрабатывают кислым промывочным раствором, например 5-15%-ным раствором серной кислоты, при 40-60oC. При этом происходит переход ионов тяжелых металлов из ОСВ в раствор по реакции
Me(OH)2+H2SO4→ MeSO4+2H2O
или
2Me(OH)3+3H2SO4→ Me2(SO4)3+6H2O.
Применение растворов меньшей концентрации неэффективно с точки зрения скорости процесса и степени извлечения металлов. Кислота большей концентрации разрушает органическую составляющую ОСВ и уменьшает их удобрительную ценность. Проведение процесса при температуре меньше 40oC не обеспечивает достаточной скорости процесса, а больше 60oC приводит к испарению кислоты, ее потерям и ухудшению условий труда.
Для повышения степени очистки ОСВ от ионов тяжелых металлов процесс обработки кислым промывочным раствором проводят в несколько стадий (не менее трех) из расчета 5oC10 л на 1 кг ОСВ на каждой стадии. Благодаря этому достигается высокая степень очистки ОСВ от ионов тяжелых металлов (ИТМ). На первой стадии в раствор переходит примерно 70% ИТМ. На второй стадии степень извлечения также достигает 70% от оставшихся в осадках ИТМ и так происходит на каждой последующей стадии. Суммарно степень извлечения ИТМ может составлять 95oC99 и более процентов.
Для экономии кислоты раствор после обработки первой порции ОСВ корректируют 96%-ным H2SO4 до достижения pH свежеприготовленного раствора. Это позволяет многократно использовать кислый промывочный раствор (теоретически до концентрации ИТМ в растворах, равновесной содержанию ИТМ в ОСВ). Это дополнительно позволяет сократить объемы кислых промывочных растворов, уменьшить габариты оборудования, потребность в производственных площадях и т.п. Аналогично процесс проводят и на последующих стадиях. После насыщения раствор с первой стадии выводят на выделение металлов, раствор со второй стадии поступает на первую, с третьей - на вторую и так далее.
ОСВ после кислотной обработки содержат до 0,5 л/кг кислого промывочного раствора и имеют pH 0oC1,0. Использование ОСВ в качестве удобрения с таким pH недопустимо с точки зрения агротехники и взаимен отмывки водой до нейтральной реакции производят нейтрализацию ОСВ 5-25%-ным водным раствором аммиака до pH 6oC7. Одновременно при нейтрализации аммиаком дополнительно выводят ионы тяжелых металлов, а с остатком кислоты образуется сульфат аммония, который является минеральным удобрением
2NH4OH+H2SO4→ (NH4)2SO4+2H2O. .
2NH4OH+H2SO4→ (NH4)2SO4+2H2O. .
Таким образом, получают органо-минеральное удобрение и увеличивают питательную ценность обработанных ОСВ. Увеличение концентрации водного раствора аммиака более 25% нецелесообразно в связи с большими потерями аммиака на испарение, а применение меньших концентраций - к сильному переувлажнению ОСВ и большим энергетическим затратам на сушку.
Обработанные ОСВ сушат потоком теплого воздуха, после чего они могут быть использованы как удобрение. При необходимости может производиться дальнейшая дополнительная обработка с целью введения каких-либо ценных компонентов, например, калия, фосфора и т.д., или же ОСВ может быть использован для приготовления компостов с древесными опилками, древесной корой и т.п.
Содержащиеся в ОСВ ионы тяжелых металлов приходят в кислые промывочные растворы, где их содержание достигает десятков и сотен мг/л. Это исключает их сброс в водоемы без предварительной обработки.
Извлечение металлов из отработанных кислых промывочных растворов производят селективно в каскаде электролизеров и вспомогательных аппаратов, где комбинируются электрохимические и химические методы обработки. Селективное выделение металлов основано на различии физико-химических свойств выделяемых металлов, например, pH гидратообразования, электродные потенциалы и др. Выделение металлов производят в электролизерах диафрагменного типа в следующей последовательности: медь, гумматы тяжелых металлов, железо - в виде гидроксида (III) при pH 4oC4,5, Ni, Cr - в виде гидроксидов при pH 5,5oC8. Выделение цинка производят при pH ≅9 и последующей обработке гидроксидов щелочью в виде цинкат-ионов и далее электролизом в металлическом виде.
Последовательная обработка осадков сточных вод в растворах серной кислоты и аммиака обеспечивает одновременно и обеззараживание от болезнетворных микроорганизмов. Общее микробное число (ОМЧ) при этом несколько раз меньше ПДК.
Предлагаемый способ обработки является экологически безопасным за счет того, что кислый промывочный раствор после выделения из него ионов тяжелых металлов не сливается в канализацию, а поступает противотоком в анодные пространства электролизеров для выделения металлов. При использовании нерастворимых анодов в анолите происходит наработка кислоты, концентрация которой растет при переходе от последнего электролизера каскада к первому. Полученный таким образом раствор серной кислоты вновь используют для обработки осадков сточных вод. Таким образом, создается замкнутый цикл обработки сточных вод, что позволяет вернуть в производство всю кислоту, за исключением пошедшей на образование сульфата аммония.
Согласно предлагаемому способу кислый промывочный раствор после обработки ОСВ направляют в диафрагменный электролизер, где на катоде поддерживают потенциал +0,05 В (н.в.э.). В этих условиях происходит только выделение меди и исключается протекание других электрохимических процессов. Для повышения скорости процесс ведется в протоке и при интенсивном перемешивании электролита, например, за счет циркуляции раствора, покачивании катода и т.п. Процесс выделения меди проводят ступенчато: на первой ступени на плоском электроде медь выделяют в виде компактного осадка со степенью извлечения около 70%. На второй стадии выделение меди производят на электродах из углеволокнистого материала, удельная поверхность которых составляет 2000 - 4700 см2/г.
Дальнейшую обработку кислых промывочных растворов производят также электрохимически, но при плотностях тока, обеспечивающих на катоде поддерживание потенциала Eк = -0,5 ± 0,05 В (н.в.э.), когда на катоде происходит, главным образом, выделение водорода
При проведении процесса в диафрагменном электролизере при этом происходит подщелачивание католита. При достижении pH 1,5oC3,0 происходит выпадение в осадок соединений тяжелых металлов с гумминовыми кислотами (гумматы). Скорость протока в электролизере поддерживают такой, чтобы pH не превышало 3. Гумматы отделяют от раствора фильтрацией. Гумматы являются сырьем для получения гумминовых препаратов, которые используются в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста растений.
При проведении процесса в диафрагменном электролизере при этом происходит подщелачивание католита. При достижении pH 1,5oC3,0 происходит выпадение в осадок соединений тяжелых металлов с гумминовыми кислотами (гумматы). Скорость протока в электролизере поддерживают такой, чтобы pH не превышало 3. Гумматы отделяют от раствора фильтрацией. Гумматы являются сырьем для получения гумминовых препаратов, которые используются в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста растений.
Выведение железа из кислого промывочного раствора производят в две стадии. На первой стадии в катодном пространстве электролизера диафрагменного типа происходит подщелачивание раствора до pH 4oC4,5. На второй стадии через раствор, выведенный в отдельный аппарат (реактор), барботируют воздух, за счет чего ионы железа (II) переходят в железо (III)
2FeSO4+1/2O2+H2SO4→ Fe2(SO4)3+H2O
с последующим гидролизом трехвалентного сульфата
Fe2(SO4)3+6H2O → 2Fe(OH)3+3H2SO4.
Раствор после фильтрации для отделения Fe(OH)3 поступает в следующий диафрагменный электролизер каскада, где также происходит подщелачивание катодного пространства за счет выделения водорода до pH 5,5oC8,0. При этом происходит выпадение в осадок гидроксидов никеля, хрома, которые отделяют фильтрацией. Отделение гидроксидов цинка, кадмия производят при электрохимическом подщелачивании на следующей стадии до pH ~9,5.
2FeSO4+1/2O2+H2SO4→ Fe2(SO4)3+H2O
с последующим гидролизом трехвалентного сульфата
Fe2(SO4)3+6H2O → 2Fe(OH)3+3H2SO4.
Раствор после фильтрации для отделения Fe(OH)3 поступает в следующий диафрагменный электролизер каскада, где также происходит подщелачивание катодного пространства за счет выделения водорода до pH 5,5oC8,0. При этом происходит выпадение в осадок гидроксидов никеля, хрома, которые отделяют фильтрацией. Отделение гидроксидов цинка, кадмия производят при электрохимическом подщелачивании на следующей стадии до pH ~9,5.
Отфильтрованный осадок промывают щелочью, например, при этом образуются цинкат-ионы
Zn(OH)2+2NaOH → Na2[Zn(OH)4]
Раствор после отделения гидроксида цинка поступает в анодные пространства (противотоком) электролизера каскада. На анодах протекает реакция
За счет образования ионов водорода и миграции ионов SO в анолите происходит образование серной кислоты. Протекание кислоты по 4-6 ступеням каскада приводит к возрастанию концентрации кислоты до исходной концентрации. Эта кислота может быть направлена на обработку ОСВ. Учитывая потери кислоты на образование сульфата аммония, необходимо пополнять количество кислоты. Таким образом, создается замкнутый цикл очистки ОСВ и извлечения ИТМ.
Zn(OH)2+2NaOH → Na2[Zn(OH)4]
Раствор после отделения гидроксида цинка поступает в анодные пространства (противотоком) электролизера каскада. На анодах протекает реакция
За счет образования ионов водорода и миграции ионов SO
Пример осуществления способа.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, где 1 - кассета с ОСВ, 2-4 - емкости для обработки ОСВ кислым промывочным раствором, 5 - емкость для обработки аммиаком, 6 - сушилка, 7, 8, 9, 10, 12, 13 - электролизеры для электрохимической обработки отработанных кислых промывочных растворов, 11 - емкость для воздушного окисления ионов Fe (II) в Fe (III).
Кассета 1 с ОСВ поступает в емкость 2 с кислым промывочным раствором (5-15%-ная H2SO4) при 40-60oC. Раствор циркулирует по кассете. Время обработки составляет 2 ч.
Затем кассету помещают в емкость 3, где обрабатывают свежей порцией 5-15%-ного раствора серной кислоты при 40-60oC в течение 2 ч.
Далее кассета поступает в емкость 4, где также в течение 2 ч обрабатывают свежей порцией 5-15%-ного раствора H2SO4. При этом основная часть ИТМ переходит из ОСВ (табл. 1) в раствор. После этого кассету переносят в емкость 5, где производят нейтрализацию оставшейся в ОСВ кислоты до pH 6oC6,5 5-25%-ным раствором аммиака. Такая обработка обеспечивает полное обеззаражание от болезнетворных микроорганизмов (табл. 2).
В сушилке 6 осадки сточных вод сушат потоком горячего воздуха (60-70oC) и затем выгружают.
Когда кассета 1 переходит в емкости 3 и далее емкость 4, ее место в емкостях 2 и 3 занимают следующие кассеты с ОСВ и так далее.
Раствор из емкости 2 после достижения концентрации по меди не менее 100 мг/л, что определяют химическим анализом, например атомно-абсорбционным методом, направляют в диафрагменный электролизер 7, где на титановом катоде извлекают 70-80% меди в виде фольги при потенциале +0,05 В.
Затем раствор поступает в электролизер 8, где также поддерживают потенциал +0,05 В, но осаждение меди происходит на катоде из углеволокнистого материала с удельной поверхностью 2000 м2/г. При этом остаточная концентрация меди не превышает 3-5% от исходной.
Затем раствор поступает в диафрагменный электролизер 9, где поддерживают потенциал -0,5 В. При этом на катоде из нержавеющей стали происходит выделение водорода по реакции
и соответственно подщелачивается катодное пространство. При pH 1,5oC3,0 происходит выпадение в осадок гумматов тяжелых металлов, которые отделяют фильтрацией.
и соответственно подщелачивается катодное пространство. При pH 1,5oC3,0 происходит выпадение в осадок гумматов тяжелых металлов, которые отделяют фильтрацией.
В катодном пространстве диафрагменного электролизера 10, куда поступает раствор из электролизера 9, также происходит выделение водорода и подшелачивание католита и при достижении pH 4,5 начинается выпадение гидроксида Fe(III). Для более полного отделения гидроксида Fe(III) католит из электролизера 10 выводят в емкость 11, где через раствор пропускают воздух. За счет кислорода воздуха происходит окисление имеющихся в католите ионов Fe(II) в Fe(III) по реакции
2FeSO4+1/2O2+H2SO4→ Fe2(SO4)3+H2O
с последующим гидролизом и выпадением в осадок гидроксида Fe(III)
Fe2(SO4)3+6H2O → 2Fe(OH)3+3H2SO4.
Раствор после фильтрации для отделения Fe(OH)3 поступает в электролизер 12, где также происходит выделение водорода и подщелачивается катодное пространство до pH 5,5oC8,0. При этом происходит выпадение в осадок гидроксидов никеля, хрома, которые отделяют от раствора фильтрацией. В электролизере 13 происходит доочистка раствора от цинка также за счет катодной реакции выделения водорода и подщелачивание католита до pH 9,5. Отфильтрованный от гидроксида цинка раствор из католита электролизера 13 подают в анодное пространство того же электролизера и далее по анодным пространствам электролизеров 12, 10, 9, 8, 7. Во всех этих электролизерах используют нерастворимые аноды, например, свинец, графит, на которых протекает реакция выделения кислорода
При этом за счет образования ионов H+ в анолите и миграции ионов SO из катодного пространства в анодное за счет электрического поля образуется серная кислота. По мере прохождения раствора по анодным пространствам электролизеров 13, 12, 10, 9, 8 концентрация кислоты нарастает, приближаясь к ее содержанию в исходном растворе.
2FeSO4+1/2O2+H2SO4→ Fe2(SO4)3+H2O
с последующим гидролизом и выпадением в осадок гидроксида Fe(III)
Fe2(SO4)3+6H2O → 2Fe(OH)3+3H2SO4.
Раствор после фильтрации для отделения Fe(OH)3 поступает в электролизер 12, где также происходит выделение водорода и подщелачивается катодное пространство до pH 5,5oC8,0. При этом происходит выпадение в осадок гидроксидов никеля, хрома, которые отделяют от раствора фильтрацией. В электролизере 13 происходит доочистка раствора от цинка также за счет катодной реакции выделения водорода и подщелачивание католита до pH 9,5. Отфильтрованный от гидроксида цинка раствор из католита электролизера 13 подают в анодное пространство того же электролизера и далее по анодным пространствам электролизеров 12, 10, 9, 8, 7. Во всех этих электролизерах используют нерастворимые аноды, например, свинец, графит, на которых протекает реакция выделения кислорода
При этом за счет образования ионов H+ в анолите и миграции ионов SO
Так как часть кислоты потеряна за счет чисто механического удержания в ОСВ и последующей нейтрализации аммиаком, то это количество пополняется свежей кислотой и раствор снова пригоден для обработки ОСВ.
Степень очистки кислых промывочных растворов от ИТМ и растворяющая способность регенерированного раствора кислоты представлены в табл. 3 и 4.
Таким образом, предлагаемый способ утилизации осадка сточных вод станций биологической очистки является экологически безопасным за счет того, что отработанный кислый промывочный раствор после выделения из него ионов тяжелых металлов не сливается в канализацию, а возвращается в технологический цикл, что позволяет создать замкнутую систему обработки ОСВ.
Способ позволяет повысить степень очистки ОСВ от ионов тяжелых металлов и обеззараживания от болезнетворных микроорганизмов.
Claims (4)
1. Способ утилизации осадка сточных вод станций биологической очистки, включающий обработку осадка кислым промывочным раствором, отличающийся тем, что осадок после обработки кислым промывочным раствором нейтрализуют аммиаком, а отработанный кислый раствор подвергают последовательно электрохимической и химической регенерации для извлечения тяжелых металлов и повторно используют для обработки осадка сточных вод.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислого промывочного раствора используют 5 - 15%-ный раствор серной кислоты.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок нейтрализуют 5 - 25%-ным водным раствором аммиака.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение тяжелых металлов при химической и электрохимической регенерации проводят селективно в следующей последовательности: медь, гумматы тяжелых металлов, гидроксиды железа, никеля, хрома, цинка, кадмия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96113570A RU2109696C1 (ru) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Способ утилизации осадков сточных вод станций биологической очистки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96113570A RU2109696C1 (ru) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Способ утилизации осадков сточных вод станций биологической очистки |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2109696C1 true RU2109696C1 (ru) | 1998-04-27 |
| RU96113570A RU96113570A (ru) | 1998-09-20 |
Family
ID=20182845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96113570A RU2109696C1 (ru) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Способ утилизации осадков сточных вод станций биологической очистки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2109696C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2264998C1 (ru) * | 2004-03-29 | 2005-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет | Способ получения органоминеральных удобрений из осадков сточных вод |
| RU2286969C2 (ru) * | 2001-04-17 | 2006-11-10 | Кемира Гроухоу Ойй | Фосфорное лесное удобрение, способ его приготовления и способ подкормки лесных почв с его использованием |
| RU2447028C2 (ru) * | 2006-08-22 | 2012-04-10 | Ове Бломквист | Способ и устройство для обработки жидких материалов на основе органических отходов |
| RU2449953C2 (ru) * | 2007-02-16 | 2012-05-10 | Витаг Корпорейшн | Способ обработки осадка сточных вод и изготовление неорганического удобрения с высоким содержанием азота, обогащенного биоорганическими веществами |
| CN115893801A (zh) * | 2022-07-08 | 2023-04-04 | 西咸新区行易先进材料科技有限公司 | 一种生化污泥综合利用及其资源化的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD252817A1 (de) * | 1986-09-25 | 1987-12-30 | Raedel Kunstseidenwerk | Verfahren zur aufbereitung von klaerschlamm, der metallsalze enthaelt |
-
1996
- 1996-07-05 RU RU96113570A patent/RU2109696C1/ru active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD252817A1 (de) * | 1986-09-25 | 1987-12-30 | Raedel Kunstseidenwerk | Verfahren zur aufbereitung von klaerschlamm, der metallsalze enthaelt |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2286969C2 (ru) * | 2001-04-17 | 2006-11-10 | Кемира Гроухоу Ойй | Фосфорное лесное удобрение, способ его приготовления и способ подкормки лесных почв с его использованием |
| RU2264998C1 (ru) * | 2004-03-29 | 2005-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет | Способ получения органоминеральных удобрений из осадков сточных вод |
| RU2447028C2 (ru) * | 2006-08-22 | 2012-04-10 | Ове Бломквист | Способ и устройство для обработки жидких материалов на основе органических отходов |
| US9011701B2 (en) | 2006-08-22 | 2015-04-21 | Conterra Technology As | Method and device for treatment of liquid materials based on organic waste products |
| RU2449953C2 (ru) * | 2007-02-16 | 2012-05-10 | Витаг Корпорейшн | Способ обработки осадка сточных вод и изготовление неорганического удобрения с высоким содержанием азота, обогащенного биоорганическими веществами |
| CN115893801A (zh) * | 2022-07-08 | 2023-04-04 | 西咸新区行易先进材料科技有限公司 | 一种生化污泥综合利用及其资源化的方法 |
| CN115893801B (zh) * | 2022-07-08 | 2025-03-18 | 西咸新区行易先进材料科技有限公司 | 一种生化污泥综合利用及其资源化的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vepsäläinen et al. | Electrocoagulation in the treatment of industrial waters and wastewaters | |
| Ebbers et al. | Electrodialytic treatment of municipal wastewater and sludge for the removal of heavy metals and recovery of phosphorus | |
| CN104386874A (zh) | 一种线路板行业高浓度废液处理工艺 | |
| US3635764A (en) | Combined wastewater treatment and power generation | |
| EP3728136B1 (en) | Chemical processing of struvite | |
| WO2015162163A1 (de) | Kombinierte rückgewinnung von phosphor, kalium und stickstoff aus wässrigen reststoffen | |
| RU2142930C1 (ru) | Способ получения органоминерального удобрения из осадков сточных вод | |
| US3703453A (en) | Electrolytic destruction of sewage | |
| DE3810720A1 (de) | Verfahren zur reinigung, insbes. zur kontinuierlichen reinigung, von abwasser mit hohem gehalt an ammonium-ionen | |
| RU2109696C1 (ru) | Способ утилизации осадков сточных вод станций биологической очистки | |
| CA3034541A1 (en) | Installation for obtaining phosphate salts and method for operating this installation | |
| EP3976558B1 (en) | Chemical processing of struvite | |
| DE102009041143A1 (de) | Verfahren zur Aufbereitung von kontaminiertem Abwasser | |
| CN113651470A (zh) | 一种新型生物质废物处置和资源化利用系统及方法 | |
| CZ283573B6 (cs) | Způsob úpravy odpadních vod z výroby olověných akumulátorů | |
| RU2557608C1 (ru) | Способ утилизации отработанных электролитов хромирования | |
| CN102015553B (zh) | 处理和/或预处理液体肥料或沼气装置废料以去除有害物质特别是氮、磷和有味分子的方法 | |
| Föyn | Removal of sewage nutrients by electrolytic treatment: With 6 figures and 5 tables in the text | |
| JP2000061274A (ja) | 分離膜の洗浄方法 | |
| CN106241960A (zh) | 一种酸性重金属废水的处理方法 | |
| CN109133442A (zh) | 一种对养殖废水外排水进行提标改进的系统及其工艺方法 | |
| JPH10156391A (ja) | 下水処理水から回収したリンの処理方法 | |
| RU2170276C1 (ru) | Способ переработки шламов гальванических производств | |
| JP2003039081A (ja) | リン回収装置 | |
| DE69710308T2 (de) | Entsorgung zinkhaltiger metallurgischer Reststoffe durch kontinuierliche elektro-nasschemische Aufarbeitung in basischer Umgebung |