СПОСОБ ДООЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛ-ЛОВ

Цель изобретения: повышение степени очистки сточных вод за счет увеличения числа извлекаемых из них металлов.
Сущность изобретения: доочистку сточных вод проводят фильтрацией их через слой сорбента - природные нефелиновые сиениты или продукты их переработки. Сорбцию осуществляют при рН сточных вод 7,0-8,5. Продукты переработки получают путем обработки природного нефелинового сиенита соляной кислотой или путем обработки природного нефелинового сиенита последовательно соляной кислотой и гидроксидом натрия или путем применения магнитой или немагнитой фрак-ции, предварительно раздельного природного нефелинового сиенита.
Положительный эффект: расширяет область применения нефелиновых сиенитов и продуктов их переработки, прост в осуществлении и способствует увеличению числа извлекаемых из сточных вод металлов, тем самым обеспечивая их высокую сте-пень доочистки.

Предлагаемое изобретение относится к спо-собам доочистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и может быть использовано в электро-химической, машиностроительной, металлургиче-ской и других отраслях промышленности.
Сброс в канализационную сеть сточных вод с остаточным содержанием тяжелых металлов по-рядка нескольких мг/л наносит как экономический, так и экологический ущерб, т.к. наносится ущерб здравоохранению, рыбному, сельскому и лесному хозяйствам. Тяжелые металлы даже при низких концентрациях обладают высокой токсичностью. Так, например, хром (VI) и кадмий (II) аккумулируются в организме и могут вызвать тяжелое по-ражение даже при кратковременном воздействии. Хром (VI) обладает канцерогенными свойствами, способствует появлению бронхиальной астмы, возникновению язвенной болезни, дерматитов.
Известны реагентные способы очистки промышленных сточных вод от ионов железа, олова, цинка, меди, хрома, когда ионы металлов оса-ждают в виде гидроксидов при рН растворов порядка 9-10 путем введения в сточные воды гидрок-сида или карбоната натрия. При этом общее остчочное содержание тяжелых металлов в очищен-ной воде составляет 5-7 мг/л, в том числе меди - 1-2мг/л, цинка - 2мг/л, что превышает допустимые нормы для сточных вод.
Известен способ очистки сточных вод, со-держащих ионы тяжелых металлов, заключающийся в совместном осаждении гидроксидов тяже-лых металлов и гидроксида железа (III). При этом остаточное содержание хрома (III) на выходе из аппарата составляет 0,6-0,8мг/л, что также не дает необходимой степени очистки вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ до-очистки сточных вод от солей тяжелых металлов.
Согласно этому способу сточные воды, со-держащие ионы тяжелых металлов, фильтруют через сорбент на основе кокса. Для получения сорбента сначала через загруженный шамотной крошкой фильтр пропускают сточные воды, со-держащие нефтепродукты, затем загрузку прока-ливают при температуре 320-600°С, пропуская дымовые газы и только потом через слой образо-вавшегося кокса фильтруют сточные воды гальва-нического цеха, поступающие со станции нейтрализации. Способ позволяет очищать сточные воды от ионов тяжелых металлов до уровня предельной допустимой концентрации и это выгодно отличает его от других применяемых с той же целью спосо-бов. Но технология получения сорбента для осу-ществления способа сложна, длительна и осуществима только при наличии шамотной крошки, нефтепродуктов и дымовых газов, позволяющих достигать температуру 320-600С, что резко сни-жает возможность применения способа.
Целью изобретения является повышение сте-пени очистки сточных вод за счет увеличении числа извлекаемых из них металлов.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе сточные воды, очищенные путем фильтрации до содержания ионов металлов порядка нескольких мг/л и имеющие рН 7-8,5, пропускают через слой природного сорбента - нефелиновых сиенитов или побочных продуктов их переработки в производстве коагулянтов, гли-нозема, жидкого стекла и фарфорового сырья.
Сопоставительный анализ с прототипом по-казывает, что заявляемый способ отличается тем, что в качестве природного сорбента используют нефелиновые сиениты.
Нефелиновые сиениты относятся к полево-шпатовым минералам и применяются в качестве сырья в химической, алюминиевой и фарфорово-фаянсовой промышленности.
При изучении других технических решений в данных областях неизвестно применение нефелиновых сиенитов и их различных побочных про-дуктов их переработки для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Способ доочистки сточных вод от ионов тя-желых металлов поясняется следующими приме-рами.
П р и м е р 1. Предварительно очищенные тем или иным способом сточные воды, содержащие 1-2 мг/л ионов железа (II, III), олова, меди, цинка, хрома (III) и имеющие рН 7,0-8,5 пропускают через слой природного нефелинового сиенита с различным размером частиц.
Данные по полноте извлечения ионов метал-лов в процессе сорбции сведены в таблицу, из которой видно, что после пропускания сточных вод через слой нефелинового сиенита содержание в них металлов снижается на 90-98%.
Помимо исходных нефелиновых сиенитов можно использовать побочные продукты их пере-работки в производстве коагулянтов, глинозема, жидкого стекла и фарфорового сырья.
При применяемой практике кислотно-щелочной переработки нефелинового сиенита в указанных производствах его сначала обрабаты-вают разбавленными растворами кислот, лучше всего 15-20%-ным раствором соляной кислоты, а затем 10-20%-ным раствором гидроксида натрия. Образующиеся нерастворимые остатки обычно отбрасываются в виде отходов. Нами эти остатки применены в качестве сорбентов.
Нефелиновые сиениты, очищенные от отхо-дов железа до 0,2% магнитой сепарацией, исполь-зуют в качестве плавней для снижения массы в фарфорово-фаянсовом производстве. Поэтому представляет интерес использование магнитной фракции от нефелиновых сиенитов, являющейся отходом обогатительного участка, в качестве сорбентов для доочистки сточных вод от ионов металлов. С точки зрения научного и прикладного интереса параллельно также испытывалась не-магнитная фракция нефелиновых сиенитов в каче-стве сорбентов, что поясняется следующими при-мерами.
П р и м е р 2. Доочистку сточных вод осу-ществляют аналогично примеру 1, но в качестве сорбента применяют нерастворимый остаток про-изводства коагулянтов, полученного обработкой природного сиенита 15-20%-ным раствором соля-ной кислоты, отмытого от избытка соляной кисло-ты и высушенного. Степень очистки от ионов ме-таллов составляет 90-98%.
П р и м е р 3. Доочистку сточных вод осу-ществляют аналогично примеру 1, но в качестве сорбента применяют нерастворимый в соляной кислоте остаток, дополнительно обработанный 10-20%-ным раствором гидроксида натрия в про-изводстве жидкого стекла. Степень очистки со-ставляет 90-98%.
П р и м е р 4. Доочистку сточных вод осу-ществляют аналогично примеру 1, но в качестве сорбента применяют магнитную или немагнитную фракцию нефелиновых сиенитов, как промежуточ-ного продукта производства фарфорового сырья. Степень очистки составляет 90-98% путем маг-нитной сепарации. Интервалы рН, для которых в таблице приведены данные по степени сорбции ионов металлов, обусловлены требованиями, предъявляемыми к сточным водам промышленных предприятий, а именно: сточные воды предприя-тий, сбрасываемые в канализацию, должны иметь рН от 6,5 до 8,5.
Экспериментальные данные по зависимости степени извлечения ионов металлов на нефелино-вых сиенитах и их побочных продуктах перера-ботки от рН сточных вод представлены в табл.
Данные по сорбции малых количеств ионов железа (III), кальция и магния, меди, цинка, хро-ма(III) на различных фракциях нефелиновых сие-нитов, приведенные в таблицы, показывают, что оптимальным для извлечения из сточных вод всех изученных элементов является интервал рН вод от 7,0 до 8,5, что находится в соответствии с сани-тарными нормами.
Способ позволяет снижать содержание ионов металлов на 90-98%, а это значит, что при исход-ном содержании тяжелых металлов в сточных водах порядка нескольких мг/л (это предел полноты очистки большинства известных способов и этого недостаточно для соответствия сбрасываемых сточных вод санитарным нормам) их содер-жание после доочистки составляет от сотых до десятых мг/л, что соответствует санитарным нормам, так как предельно-допустимые концентрации ионов металлов сточных вод, сбрасываемых в водоемы равны: хром(III), цинк, медь - 0,1 мг/л; железо(III) - 0,5 мг/л.
Из примеров I-IV и данных таблицы видно, что для доочистки промышленных сточных вод от ряда металлов можно применять как исходное сырье нефелиновые сиениты, так и побочные продукты его кислотно-щелочной переработки в про-изводствах коагулянта, глинозема и жидкого стекла и разделанные по принципу магнетизма фракции, в производстве жидкого стекла. Это открывает широкие возможности для комплексного использования нефелиновых сиенитов и делает спо-соб применения сиенитов и побочных продуктов их переработки для доочистки сточных вод эко-номически выгодными.

1. Кульский Л.А. Теоретические основы и техноло-гия кондиционирования воды. Киев, Наукова дум-ка, 1983, с.528.
2. Авторское свидетельство СССР №1375569, кл. С 02 F 1/62, 1987.