Способ удаления тяжелых металлов из избыточного активного ила

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ИЗБЫТОЧНОГО АКТИВНОГО ИЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Марцуль Владимир Николаевич Мошев Алексей Борисович Авсеев Александр Евгеньевич Жарская Тамара Александровна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Способ удаления тяжелых металлов из избыточного активного ила, включающий добавление к суспензии активного ила азотной кислоты до величины рН, необходимой для перевода тяжелых металлов в жидкую фазу, перемешивание в течение 10-20 минут при значениях критерия Рейнольдса 1105 и выделение твердой фазы, отличающийся тем, что после доведения рН до необходимой величины к суспензии добавляют ионообменный материал, полученную смесь перемешивают при температуре 10-25 С и разделяют путем отстаивания на осадок и ионообменный материал, который отправляют на извлечение тяжелых металлов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рН осадка доводят до значений 2,0-3,5 и к суспензии активного ила добавляют синтетический ионообменный материал, в частности КУ-2. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рН осадка доводят до значений 3,8-4,2 и к суспензии активного ила добавляют природный ионообменный материал, в частности цеолит.(56)2039726 1, 1995.0716892 1, 1996.0626346 1, 1994.0484286 1, 1992. Изобретение относится к обработке избыточного активного ила перед его депонированием или использованием в сельском хозяйстве с удалением тяжелых металлов. Известен способ обработки осадков сточных вод (ОСВ) с удалением тяжелых металлов 1. Осадок подвергают кислотной обработке для перевода тяжелых металлов в жидкую фазу, обработанный осадок разделяют на твердую и жидкую фазы. Тяжелые металлы выделяются из жидкой фазы в виде шлама за счет смешения жидкой фазы с нейтрализующим агентом (известью или щелочью) и последующим разделением смеси на шлам,содержащий тяжелые металлы, и осветленную жидкую фазу. 5554 1 Недостатками способа являются сложность регенерации осажденных тяжелых металлов из шлама, высокий расход щелочных реагентов для осаждения тяжелых металлов. Известен способ обработки шлама городских очистных сооружений, содержащего тяжелые металлы, отличительной особенностью которого является применение в дополнение к кислотным реагентам каталитического окислителя, представляющим собой раствор солии порцию газообразного или жидкого окислителя, обеспечивающих окислительно-восстановительный потенциал реакционной суспензии на уровне 400 мВ и рН 1,0-2,0. Тяжелые металлы, содержавшиеся в твердой фазе суспензии, растворяются при этом в жидкой фазе, после чего суспензию подают в обычный аппарат для разделения твердой и жидкой фаз 2. Недостатки способа - сложность последующей утилизации обогащенной ионами тяжелых металлов жидкой фазы осадка, высокий расход окислителей, кислотных и щелочных реагентов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ удаления тяжелых металлов из ОСВ 1,0-1,25 М растворами азотной кислоты при температуре 50-70 С в течение 10-20 минут с последующей нейтрализацией остаточной кислотности щелочными реагентами (КОН, 4, 3) и получением органо-минерального удобрения. Выделенные металлы осаждаются из раствора в виде шлама, из которого затем регенерируются 3. Недостатками такого способа являются сложность регенерации осажденных тяжелых металлов из шлама, высокий расход кислотных и щелочных реагентов, необходимость дополнительного подогрева ОСВ. Задача изобретения - упрощение утилизации выделенных из твердой фазы ОСВ тяжелых металлов, снижение расхода кислотных реагентов за счет снижения рН, при котором проводится обработка ОСВ, исключение дополнительного подогрева осадка. Способ включает обработку избыточного активного ила раствором азотной кислоты до величины рН, необходимой для перевода тяжелых металлов в жидкую фазу, добавление ионообменного материала к подкисленной суспензии, перемешивание полученной смеси в течение 10-20 минут при значениях критерия Рейнольдса 1105, температуре 1025 С. Смесь разделяют путем отстаивания на осадок и ионообменный материал, который направляют на извлечение тяжелых металлов. Осадок обезвоживается до влажности 6070 . Остаточная кислотность обезвоженного осадка нейтрализуется щелочными реагентами. Поставленная задача решается за счет использования ионообменных материалов для обработки избыточного активного ила, что является наиболее существенным отличием от рассмотренных способов кислотной обработки осадков сточных вод. Способ осуществляется следующим образом. Вариант 1. Исходный, уплотненный до влажности 97-98 избыточный активный ил в виде суспензии подвергают кислотной обработке 1,0-2,0 М раствором азотной кислоты до значений рН 2,0-3,5. К подкисленному илу для поглощения переведенных в жидкую фазу осадка тяжелых металлов добавляется синтетический ионообменный материал (катионит,например КУ-2) в количестве, зависящем от начального содержания тяжелых металлов в активном иле и сорбционной емкости катионита. Суспензия активного ила перемешивается с катионитом в течение 10-20 минут при значениях критерия Рейнольдса 1105 и температуре 10-25 С. Катионит отделяется от осадка путем отстаивания и направляется на регенерацию с целью извлечения тяжелых металлов, после чего может повторно использоваться для удаления металлов из суспензии активного ила. Эффективность удаления металлов из избыточного активного ила составляет не менее 50 для цинка, меди, свинца и кадмия. Обезвреженный активный ил обезвоживается до влажности 60-70 . Остаточная кислотность твердой фазы избыточного активного ила нейтрализуется щелочными реагентами (например, Са(ОН)2, СаСО 3). Остаточное содержание тяжелых металлов в твердой фазе осадка ниже допустимых для использования в сельском хозяйстве значений. 2 5554 1 Вариант 2. Исходный, уплотненный до влажности 97-98 избыточный активный ил в виде суспензии подвергают кислотной обработке 1,0-2,0 М раствором азотной кислоты до рН осадка 3,8-4,2. К подкисленному илу для поглощения переведенных в жидкую фазу осадка тяжелых металлов добавляется природный ионообменный материал (цеолит) в количестве, зависящем от начального содержания тяжелых металлов в активном иле и сорбционной емкости цеолита. Суспензия активного ила перемешивается с цеолитом в течение 10-20 минут при значениях критерия Рейнольдса 1105 и температуре 10-25 С. Цеолит отделяется от осадка путем отстаивания и направляется на регенерацию с целью извлечения тяжелых металлов, после чего может повторно использоваться для удаления металлов из суспензии активного ила. При этом эффективность удаления металлов из избыточного активного ила может быть несколько ниже, чем при осуществлении процесса по варианту 1, но и в этом случае обеспечивается удаление наиболее подвижных форм тяжелых металлов, содержащихся в активном иле. Обезвреженный активный ил обезвоживается до влажности 60-70 . Остаточная кислотность твердой фазы избыточного активного ила нейтрализуется щелочными реагентами. Источники информации 1. Патент 2057088 Россия, МПК 7 С 02 11/00. 2. Патент 5051191 США, МПК 7 С 02 11/14. 3. Патент 2039726 Россия, МПК 7 С 05 7/00. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3