SE508836C2 - Förfarande för rening av industriellt avloppsvatten genom utfällning i två steg - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 508 856 andra steget medför en väsentlig förbättring och förenkling vid rening av indu- striella avloppsvatten vid jämförelse med de tidigare kända reningsprocesserna, bl a i de avseenden som inledningsvis antytts som generella problem vid sådan rening. 1 vissa avseenden och för vissa användningar kan de emellertid anses alltför tekniskt sofistikerade eller ha andra nackdelar.

Problemen när det gäller val av förfaranden för rening av utsläpp av industriella avfallslösningar, avloppsvatten eller liknande förorenade vattenlösningar är att kraven på allmänt låg miljöpåverkan hela tiden ökar från ansvariga myndigheters sida, varvid exempelvis gränsvärden för utsläpp i recipient blir allt lägre. Antalet ämnen eller element som tilldelas gränsvärden blir också fler och fler. Toleran- sen mot industriella utsläpp vid driftstörning eller onormal situation minskar, vilket innebär att t o m en kortare driftstörning i en industriprocess med utsläpp över gällande gränsvärden kan medföra mycket allvarliga konsekvenser för an- svariga inom industrin i fråga.

Dessa nya och alltmer växande krav på tillförlitliga och driftsäkra reningspro- cesser accentuerar ännu mer de problem som inledningsvis antydes vad gäller de kända reningsprocesserna för industriellt avfallsvatten. Driftsäkerhet och tillförlitlighet är således krav som tillkommer förutom de tidigare kraven på goda fällningsresultat och låga utgående resthalter. För sina speciella tillämp- ningar och givna förhållanden, exempelvis närvaro av relativt höga halter av As, uppfyller de båda kända förfarandena från Boliden väl de moderna kraven avseende på alla nämnda, tänkbara parametrar. l reningssituationer där de lösningar eller avfallsvatten som skall renas innehåller mycket varierande halter av föroreningar och/eller ett brett spektrum av förore- ningar finns inget känt, praktiskt tillämpbart förfarande som generellt kan ut- nyttjas för uppnående av godkända resthalter och som samtidigt utgör ett drift- säkert och tillförlitligt alternativ.

Det har nu överraskande visat sig möjligt att utnyttja principen med tvåstegs- fällning och återföring av fällningen från det andra steget till det första och därvid anvisa ett generellt förfarande för rening av industriella avfallsvatten och liknande förorenade vattenlösningar, varvid de inledningsvis beskrivna pro- 10 15 20 25 30 35 3 508 836 blemen i väsentlig utsträckning kan elimineras.

Det nya förfarandet kännetecknas i detta syfte av de drag som framgår av till- hörande patentkrav, som härvid inkorporeras i beskrivningen.

Enligt uppfinningen genomförs således utfällningen i det första steget genom tillförsel av kalk i överskott, dvs så att lösningen är mättad med avseende på kalk. Härvid utfälls huvuddelen av föroreningsinnehållet och den bildade fällning- en avskiljs tillsammans med kvarvarande olöst kalk och uttages med detta. Fort- satt utfällning av resten av föroreningsinnehållet genomförs därefter genom tillförsel av ett lämpligt reagens för alkalisk utfällning vid ett pH lägre än vid det första fällningssteget. Den bildade fällningen avskiljs och återförs direkt eller indirekt till det första fällningssteget, dvs antingen direkt till själva fäll- ningssteget eller indirekt genom att den tillsättes tidigare i processen och får följa den ingående förorenade lösningen till det första fällningssteget.

Kalken tillförs lämpligen i form av kalkmjölk, dvs uppslamning av CaO i vatten, och/eller en mättad vattenlösning av släckt kalk (Ca(Ol-l)2). Fällningsreagenset i det andra utfällningssteget väljes lämpligen ur gruppen bestående av ferrosalt, ferrisalt, mineralsyra, såsom l-lCl eller 1-12804, eller utgöres av en blandning av en eller flera reagens ur gruppen. Det andra fällningssteget genomförs lämpli- gen vid pH 7-11, företrädesvis 9-10. Den till detta steg ingående lösningen eller avloppsvattnet kan genomgå en föregående rening, som kan vara biologisk, meka- nisk eller kemisk, innan den förs till det första fällningssteget enligt förfarandet.

Reagenset i det andra fällningssteget tillförs med fördel i en mängd som är pro- portionell mot det till steget ingående vattenlösningsflödet. Lämpligen kan för optimalt utbyte reagenstillsatsen i andra steget vara i form av en blandning av ferrosalt, oxidationsmedel i underskott samt mineralsyra.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvisning till tillhörande ritning som visar ett föredraget flödesschema avseende förfarandet enligt uppfinningen samt till praktiska utföringsexempel som genomförts i f örsökssyfte.

I figuren visas en föredragen utföringsform av uppfinningen i form av ett flyt- schema. l figuren visas en mottagningstank 10, en fällningstank 11 och en sedi- 10 15 20 25 30 35 508 836 4 mentationstank 12 för det första fällningssteget, vidare en fällningstank 13 och en sedimentationstank 14 för det andra fällningssteget. Vidare visas en tank 15 för beredning av reagenser till fällningstanken 13 och en avvattnare 16 för avvattning av slam från sedimentationstanken 12.

Vid utövande av uppfinningen intas en förorenad lösning till mottagningstanken 10 tillsammans med slamretur från det andra fällningsstegets sedimentations- tank 14. Den förorenade lösningen kan vara ett industriellt avloppsvatten eller allmänt härröra från en industriell tillverkningsprocess eller liknande. Lösningen kan på grund av uppfinningens generella natur i princip innehålla alla tänkbara metalljoner och även andra från de industriella processerna härrörande förore- ningar av icke-metallisk art. l mottagningstanken 10 omröres och blandas de till reningsprocessen ingående lösningarna och slamprodukterna. De blandade ingående lösningarna och slammen förs via en ledning 17 till fällningstanken ll, i vilken kalk tillsätts i form av kalkmjölk (CaO-uppslamning) och/eller släckt kalk (Ca(OI-l)2) under omröring. Fällningstanken ll kan bestå av en eller flera reaktorer. Kalken tillsätts i en sådan mängd att det alltid upprätthålls kalköver- skerr i tanken 11. Härvid erhålls en pH av en 12 1 tanken 11. Den erhånna kaik- -slam-vattensuspensionen förs via en ledning 18 till sedimentationstanken 12, där sedimenterat slam uttages i tankens 12 nedre del och via en ledning 19 förs till avvattnaren 16, där slammet avvattnas i önskad grad och därefter uttages och förs till lämplig recipient. Det från första steget utgående avvattnade slam- met har en f örsurnings- och karbonatiseringsbuffert genom sitt fasta kalkinnehåll härrörande från kalköverskottet i detta steg, vilket är fördelaktigt och väsentligt vid deponering av slammet. Det i avvattnaren 16 avskilda vattnet återförs via en ledning 20 till fällningstanken ll. I det första fällningssteget (l1,12) utfälls huvuddelen av de flesta föroreningarna i de ingående lösningarna. Genom att i enlighet med uppfinningen tillsätta kalk i kalkylerat överskott blir känsligheten mot ändringar i de ingående föroreningshalterna mycket låg. Det vatten, som efter avskiljning av slam i sedimentationstanken 12, via en ledning 21 förs vidare till det andra fällningssteget (l3,l4), har sålunda i det närmaste konstant sam- mansättning och därvid relativt låga nivåer av de flesta förorenande elementen.

Lösningen innehållande resten av föroreningsinnehållet efter reningen i det första fällningssteget (l1,12) förs från sedimentationstanken 12 via en ledning 21 till 10 ZO 25 30 35 5 508 836 det andra fällningsstegets fällningstank 13. Reagens för utfällning av förorening- ar i det andra fällningssteget beredes i tanken 15. Fällningsreagensen utgörs med fördel av ferrosalt och/eller ferrisalt och de kan som här antyds blandas med en mineralsvra, här visad som H2SO4, och ett oxidationsmedel, exempelvis C12. Den beredda reagensblandningen tillförs via en ledning 22 till fällningstan- ken 13 under omröring i denna. Eftersom den via ledningen 21 inkommande lös- ningen har väsentligen konstant sammansättning såsom antvtts ovan, kan tillsat- sen av reagens till det andra fällningssteget 03,14) mycket lätt regleras. Härvid kan man ha en enkel flödesproportionell tillsats, eventuellt i kombination med pl-l-kontroll i fällningstanken 13. Det andra stegets utfällning sker lämpligen vid ett pH nära 10. i i Innehållet i fällningstanken 13 förs via en ledning 23 till sedimentationstanken 14, från vilken uttages dels ett slam, dels renat vatten som kan föras till lämplig recipient. Slammet som avskiljs i tanken 14 returneras via en ledning 24 till mot- tagningstanken 10. Det returnerade slammet kan dock tillsättas även direkt till fällningstanken 11 eller till den förorenade lösningen, innan denna förs till tanken 10, utan att avvika från uppfinningens idé, som är att slammet från det andra reningssteget skall vara närvarande i det första fällningssteget. Genom att fäll- ningen från det andra steget återföres kan därvid en stabiliserande effekt erhål- las vad avser den i första fällningssteget utfällda fällningen, vilket väsentligt underlättar sedimentationen och avvattningen av denna. En annan väsentlig för- del med återföringen av detta sekundära slam är att separat avvattning av detta onödiggörs och de svårigheter som förekommer vid avvattning av alkaliska järn- fällningar och liknandeivoluminösa fällningar, som här ofta kan erhållas, därige- nom helt kan undvikas.

Exemæl En försöksserie genomfördes på laboratorium varvid förfarandet enligt uppfin- ningen utnyttjades.

Inför försöken bereddes följande reagens.

R1: Kalkmjölk, 120 g CaO/liter pH = 11,5 R2: Mättad vattenlösning av FeSO4 vid t = 20°C, ca 1 mol Fe/liter 10 15 20 25 30 35 508 836 6 R3: Vattenlösning av FeCl3, ca 0,5 mol Fe/liter R4: Vattenlösning med 0,15% Praestof 2530 (Anjonaktiv polymer) RS: Mättad lösning av Ca(O1-1)2 Därefter bereddes en syntetisk startlösning (Ll) bl a innehållande (mg/licerh H2SO4 25 000 Cu 509 - Fe 750 Zn 909 As 480 Na 100 Cl 1400 F 600 1 en första försöksserie tillsattes först 190 ml Rl till 1500 ml L1 till ett pH av ca 6. Reaktionstiden var 0,75 h, varefter halten As hade sjunkit till 31 mg/l och Fe till 2 Mg/l. Därefter tillsattes ytterligare 60 ml Rl till lösningen till ett pl-1 i intervallet 11-12. Efter en reaktionstid av 0.75 h filtrerades provet och filtra- tet (L3) analyserades, vilket gav följande (mg/D: Fe 2,4 Zn 11 As 1,2 Pb 0,05 Se <0,03 1 en andra försöksserie tillsattes 10 g/1 As till Ll, som späddes till dubbla voly- men. Denna lösning betecknas 'L9 och beräknades innehålla bl a (mg/D: As 5240 Fe 375 Zn 455 F 11,6 Till lösningen 1.9 tillsattes RI i överskott till pl-1 = 10,6, varefter provet filtrera- des och analyserades vilket gav följande resultat (mg/D: As 10 Fe 1,4 ca 1145 zn 2,9 Pb Hg Filtratet 1.3 blandades till ungefär lika delar med R5 och As tillsattes i en mängd av 15 mg/1. Efter lh omröring vid 60°C och pI-l 10,6 filtrerades suspensionen med tillsats av 1 droppe R4. Filtratet 1.8 analyserades och det innehöll bl a följ- ande mängder (mg/U: 10 15 20 25 7 508 856 As 3,1 Fe Ca 1100 Zn 3,4 I en ytterligare försöksserie tillsattes reagenser för att genomföra en andra ut- fällning av föroreningar i filtratet 1.8. Först blandades 80 ml L8 och 9 ml RZ och tillsattes 2 droppar R4. Omröring ombesörjdes under 5 min till en temperatur av 50°C och ett pH av 9,1, varefter det hela filtrerades och det erhölls ett filtrat med följande halter (mg/U: As <0,05 Fe <0,l Ca 1100 Zn 0,01 Samma försök upprepades, men omröringen skedde under 40 min. Härvid sjönk halten Zn till <0,01, medan halten Fe steg något till 0,38.

Det har således visat sig att den föreslagna kombinationen av endast två fäll- ningssteg ger en oväntat hög avskiljning av de flesta av i industriella avloppsvat- ten och liknande avfallslösningar förekommande föroreningar. Genom att regler- strategin är så enkel och lätt att realisera blir reningsresultatet extremt gott och tillförlitligt. Den enligt uppfinningen föreslagna kalktillsatsen i överskott i första fällningssteget ger således ett filtrat till det andra fällningssteget som har i det närmaste konstant sammansättning och med relativt låga nivåer av de flesta förorenande element. Härigenom kan tillsatsen av fällningsreagens i det andra fällningssteget regleras på enkelt sätt för att uppnå en förutbestämd reningseffekt.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 508 836 8 PÅTBNTKRÅV

1. Förfarande för rening av förorenade industriella avloppsvattenlösningar eller andra vattenlösningar med liknande föroreningsbild, vanligen innehållande joner av flera metaller jämte andra element som As, Bi, Sb, P och Se, genom utfällning i två steg och med återföring av den avskilda fällningen från det andra till det första fällningssteget, k ä n n e t e c k n a t av att utfällningen genom- förs i ett första steg genom tillförsel av kalk i överskott, varvid huvuddelen av föroreningsinnehållet utfälls, att den bildade fällningen avskiljs och uttages till- sammans med kvarvarande kalk, att utfällningen av kvarvarande föroreningsinne- håll genomförs genom tillförsel av lämpligt reagens för alkalisk utfällning vid* ett pH lägre än vid det första fällningssteget, och att bildad fällning avskiljs och återförs direkt eller indirekt till det första fällningssteget.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att kalken tillförs i form av kalkmjölk och/eller mättad vattenlösning av Ca(Ol-l)2.

3. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att fällningsrea- genset i andra fällningssteget väljes ur gruppen bestående av ferrosalt, ferri- salt, mineralsyra eller utgöres av en blandning av en eller flera reagens ur grup- pen.

4. Förfarande enligt krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att det andra fäll- ningssteget genomförs vid pH 8-11, företrädesvis 9-10.

5. Förfarande enligt krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att den till reningen ingående lösningen (avloppsvattnet) förrenas kemiskt eller mekaniskt innan den förs till det första fällningssteget.

6. Förfarande enligt krav 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att reagenseti andra fällningssteget tillförs i en mängd som är proportionell mot det till detta fällningssteg ingående flödet av vattenlösning.

7. Förfarande enligt krav 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att reagenstillsatsen i andra steget utgörs av en blandning av ferrosalt, oxidationsmedel i underskott samt mineralsyra.