SE420487B - Forfarande for rening av tungmetallinnehallande sur vattenlosning - Google Patents

Description

8901720-5 tillsättes natriumsulfid i en bestämd mängd för utfällning av tung- metall, i detta fall järn(III), koppar, zink och mangan. En sådan sulfidfällningsmetod som den här föreslagna för gruvvatten har emel- lertid en uppenbar olägenhet, eftersom dess tillämplighet är be- gränsad och omfattar i stort de tungmetaller som ovan nämnts i sam- band med gruvvattenrening. För industriella avfallsvatten av den typ som inledningsvis beskrivits har det nämligen visat sig att man med denna sulfidfällningsteknik erhåller dålig eller ingen rening med avseende på särskilt höga halter av sådana i miljöhänseende viktiga tunga metaller, som Hg, As, Sb, Sn, Pb, Bi, Cd och Cu. Vid den kända sulfidfällningsmetoden har det således visat sig att om halten av As(III)_och Sb(III) är hög (:> l00 mg/l), kommer de vid dessa elements reaktion med sulfid bildade hydroxidjonerna att höja lösningens pH så mycket, att samtliga ovan nämnda metalljoners för- måga att reagera med sulfid försämras eller helt upphör. Lösningens sulfidjonhalt kan därvid lätt öka i sådan usträckning att tidigare utfälld metallsulfid bringas i lösning genom komplexbildning med överskott av sulfidjoner exempelvis enligt följande schematiska reaktion.

Mexsy (s) + Nazs ._-_-e nexsšl1 + ena* där Me utgör ett element som kan bilda sulfidfällning vid surt pH men vars sulfid är löslig i natriumsulfid samt är en metall eller halvmetall.

Me betecknar exempelvis arsenik, kvicksilver, antimon eller tenn.

Det har nu överraskande visat sig att man i samma förfarande kan avlägsna samtliga de tungmetalljoner, som faller som sulfider genom att modifiera det tidigare kända sulfidfällningsförfarandet. De kän- netecknande dragen hos uppfinningen framgår av de tillhörande patentkraven. . - _ Sulfidtillsatsen göres således härvid lämpligen i tvâ steg, varvid pH vid den första tillsatsen anpassas till det intervall, där ut- fällning sker av metalljoner som reagerar med sulfidjoner i sur lösning, varefter pH före den andra tillsatsen av sulfid höjes genom l0 8001720-5 tillsats av lämplig bas till ett värde, där metalljoner som reagerar med natriumsulfid i svagt sur eller neutral lösning kan utfällas.

.Härvid kan varje bas användas som ej innehåller sulfidjoner, lämp- ligen sådana som är lättlösliga eller i flytande form, exempelvis hydroxider, karbonater eller vätekarbonater av alkalimetaller, företrädesvis natrium eller kalium, samt oxider, hydroxider eller karbonater av alkaliska jordartsmetaller, företrädesvis kalcium och magnesium samt även ammoniak.

Företrädesvis omfattar det första pH-intervallet värden på ca l,D-3,4. Det lämpliga pH-värdet vid vilket den första sulfidjontill- satsen företages är härvid en optimeringsfràga, eftersom hänsyn måste tas till att å ena sidan ett lågt pH-värde, i närheten av 1,0 ger en mycket långtgående rening men samtidigt hög sulfidjonförbruk- ning, medan å andra sidan vid ett högt pH-värde, lösligheten för tungmetallerna är större. Givetvis måste härvid hänsyn dock i första hand tas till de miljökrav som finns för specifika tungmetaller.

Genom tillsats av en bas efter den första sulfidjontillsatsen höjes pH till pHaß4-4,3. Detta pH-intervall begränsas nedåt av en alltför hög metalljonlöslighet samt begränsas uppåt av begynnande hydroxid- Ifällning. Den fällning som bildas i första steget behöver därvid inte avskiljas separat, varför sedan lösningen uppnått ovan nämnda pH ytterligare natriumsulfid direkt kan tillsättas för utfällning av övriga förorenande element. Därvid bildad fällning och den som bil- dats i föregående fällningssteg avskiljes tillsammans. I det första steget utfälles metaller som faller i sur lösning, till exempel tungmetaller såsom Hg(II), As(III), Sb(III), Sn(IV), Pb(II), Bi(III), Cd(II), Cu(II) och i det andra steget utfälles metaller som faller i svagt sur och neutral lösning, till exempel tungmetaller såsom Fe(II), Zn(II), Ni(II) och Co(II). Genom att höja pH mellan de tvâ sulfidfällningsstegen, exempelvis med hydroxidjoner, undvikes att överskott av sulfidjoner i lösningen uppkommer och därmed elimineras risken för âterupplösning av metallsulfider, vilket möjliggör ett effektivt avlägsnande även av i avfallslösningen närvarande höga halter metaller, av såväl de tillhörande den första av de ovan nämnda tungmetallgrupperna som de tillhörande den sistnämnda gruppen. mšoo11èo-S Vidare faller det sig naturligt att då vattenlösningen före den första sulfidjontillsatsen har ett pH-värde som ej faller inom det ovan angivna pH-intervallet för nämnda tillsats, vattenlösningen med hjälp av lämpligt reagens bibringas ett pH-värde inom nämnda inter- vall. I de fall vattenlösningen innehåller höga halter av sådana me- taller som utfälles i det första steget, speciellt höga halter av arsenik, så bör lösningens pH före den första sulfidtillsatsen in- ställas på ett värde i närheten av den undre gränsen av nämnda pH- intervall. En fullständig arsenikutfällning vid höga arsenikhalter sker därvid på bekostnad av sulfidutbytet, eftersom konkurrensen om sulfidjonerna mellan tungmetallerna och andra i lösningen förekom- mande ämnen, såsom till exempel svaveldioxid, ökar med avtagande pH.

Allmänt sett sker utfällningen lämpligen genom att det processvatten som skall renas matas till en reaktionstank, där efter ev justering av pH sulfidjoner tillföres för utfällning av metalljoner som rea- gerar med sulfid i sur miljö. Vattnet inklusive den vid sulfidtill- satsen bildade fällningen ledes därefter till en andra reaktions- tank, där hydroxidjoner tillsättes för att höja pH till önskad nivå för det andra sulfidfällningssteget, vilket utföres i en tredje reaktionstank. De bildade fällningarna avskiljes därefter tillsam- mans i en förtjockare och filtreras på filter av vanlig typ vid vattenrening. Tillsats av polyelektrolyt påskyndar sedimenteringen i förtjockaren. Klarvattnet från förtjockaren kan efter finfiltrering återanvändas, genomgå ytterligare rening exempelvis genom utfällning av fluorid eller sulfat genom kalktillsats eller tillföras recipi- enten.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvisning till till- hörande figur som visar en föredragen anläggning för rening av sura industriella processvatten.

Förorenat processvatten föres via ledning l till en utjämnings- bassäng 2 till vilken alkali eller syra 3 kan tillföras för in- justering av processvattnets pH. Från utjämningsbassäng 2 pumpas vattnet medelst pump 4 och ledning 5 till en reaktionstank 6. u. 8601720-5 Reaktionstanken 6 är försedd med omrörare 8 och en tillförselanord- ning 7 för sulfidjoner. Sulfidjonerna kan härröra från vilken som helst i vattnet lättlöslig sulfid, företrädesvis sulfid av alkali- metall eller vätesulfid. Processvattnet och däri utfällt material föres via ledning 9 till reaktionstank l0, vilken är försedd med såväl omrörning l2 som doseringsanordning ll för hydroxidjoner.

I reaktionstank l0 injusteras pH för det andra sulfidfällningssteget vilken utföres i reaktionstank l7. Vattnet ledes via ledning l6 från tank l0 till tank l7. Reaktionstank 17 är utrustad med omrörning 19 och doseringsanordning l8 för sulfidjoner.

Tillsatsen av sulfidjon; hydroxidjon eller vätejon kan exempelvis regleras som visas för reaktionstank l0 genom att följa pH-värdet med sensor l3 och via reglerutrustning 14 styra ventilen l5.

Från reaktionstank l7 föres processvatten och däri utfällt slam via ledning 20 och pump 2l till sedimentationsanordningen 23. Utrustning för dosering av polyelektrolyt 22 till sedimentationsanordning 23 finnes. Klarvattenfasen från 23 föres via ledning 24 till finfil- treringsutrustning 25 och via en ledning 26 till eventuell ytter- ligare behandling eller återanvändning. Slam avskiljt i 23 pumpas medelst ledning 27 och pump 28 till avvattningsutrustning 29. Det avvattnade slammet 30 bortföres för återvinning av metallinnehåll i exempelvis en metallurgisk process. Vattenfasen 3l återföres till ledning 5.

Exempel l .

Till en processvattenreningsanläggning enligt figuren fördes 100 m3/h processvatten med följande analyserade halter. sše1120ïs: s zn 62,5 mg/1 As 1312 " cu 11 ,s 1' Pb 5,1 '- Cd 4,3 n se 0,9 " .H9 1.4 " c1 1 so " F se 1 PH 1,6 s I utjämningsbassängen 2 rymmande l50 m justerades vattnets pH till pH»=l,5 med hjälp av natriumhydroxid. Processvattnet pumpades till reaktionstanken 6 rmnnande 55 m3, där man tillsatte 2,3 g natrium- sulfid per liter. Processen styrdes genom reglering av pH-värdet, vilket genom sulfidtillsats höjdes till pHßß3.

Halterna-lösta metaller i vattnet i ledningen 9 var därvid Zn 24,4 mg/l As < 0,1 _ " Cu «=0,0l " Pb 0,1 " Cd - <0,0l " Se 0,4 “ Hg <0,0l “ Cl l329 " F 79 " Uverloppet från den första reaktionstanken 6 leddes till den andra reaktionstanken l0 rymmande 50 m3, där natriumhydroxid tillfördes för att höja lösningens pH till pHfl=4. Uverloppet från den andra reaktionstanken l0 leddes i sin tur till den tredje reaktionstanken l7 rymmande 55 m3, där 0,17 g Na2S per liter tillsattes. Processen styrdes genom reglering av pH vilket därvid steg till pHn»4,6.

Halterna lösta metaller var för samtliga element med undantag för zink och arsenik oförändrade med vad som erhållits redan efter.sul- fidtillsats till pH 3. 8001720-5 7 Vid pH 5 var halterna av Zn 1,4 mg/l As l,3 “ dvs genom den andra sulfidtillsatsen hade zinkhalten ytterligare väsentligt reducerats.

Av den något förhöjda arsenikhalten i vattenlösningen efter den andra natriumsulfidtillsatsen framgår att man i exemplet ånyo närmat sig det område där arseniksulfiden upplöses det vill säga ett omrâde där överskott av sulfidjoner föreligger. Lösningens pH-värde måste därför i de bägge fällningsstegen regleras så att återupplösning i möjligaste mån undvikes utan att fällningsutbytet försämras för de metaller som faller i svagt sur eller neutral lösning.

Exempel 2.

Som jämförelse utfördes ett försök i samma processvattenreningsanlägg- ning som i exempel l, men där hela sulfidmängden tillfördes i ett steg i den tredje reaktionstanken 17, det vill säga enligt tidigare känt sulfidfällningsförfarande.

Det processvatten som användes i detta försök hade följande analyse- rade halter. å” šså” lg" n Pb 40,8 " ca 3,4 " Bl 3,0 " sb 1 , 5 " As 622 " Se 3,3 “ Hg 18,4 " F ass " ci 1190 " sof", so? 710 " 2- . so 4 1600 ' och dess pH var«=3,0 see172o-s Vattnet leddes via de två första reaktionstankarna 6, l0 till reak- tionstanken l7. Ingen kemikalietillsats skedde i de tvâ första tan- karna. All natriumsulfid (l,24 g) tillfördes i reaktionstanken 17.

Processen styrdes genom reglering av pH till pH~5.8.

Halterna lösta metaller i detta vatten efter avskiljning av utfällt slam var Cu «=0,0l mg/l Zn 0,28 " Pb 0,08 " Cd 0,02 “ Bi 0,08 " Sb 0,75 " As 306 Se 0,2 " Hg <:0,0l " d v s arsenikutfällningen blev med detta enstegsförfarande otill- fredsställande.

Exempel 3.

Till processvattenreningsanläggningen enligt exempel I fördes l00 m3/h av ett vatten med följande föroreningshalter Zn As Cd,Bi,Sb,Se och Hg VarderaálO mg/l pH-värdet på vattnet varfvl,95 42 mg/l l3l " I första reaktionstanken'6 tillsattes 0,6 g Na2S, varvid pH steg - till pH-3,0, Vattnet leddes sedan till reaktionstanken l0 där pH korrigerades till pH»»4,0 genom tillsats av 0,l6 Na0H och därefter leddes vattnet till reaktionstanken 17 där 0,l g Na2S tillsattes _varvid lösningens pH steg till pHfv5,l.i 8901720-5 En analys av klarvattnet från ledningen 24 visade att haïterna Iösta » metaller i vattnet därvid hade reducerats ti11 Zn 0 As 0 Cd,Bi och Hg 0, Sb och Se 0

Claims (3)

8601720-5 10 10 EAI§NTKRAV

1. l. Förfarande för rening av tungmetallinnehållande sur vatten- lösning med åtminstone ett av elementen arsenik, antimon, kvick- silver och tenn närvarande i väsentlig mängd genom kemisk fällning med sulfidjoner, k ä n n e t e c k n a t av att sulfidjonerna till- sättes lösningen vid minst två skilda surhetsgradsintervall samt att surhetsgraden omställes mellan intervallen genom tillsats av lämplig bas, varefter bildade fällningar avskiljes från lösningen efter sista sulfidjontillsatsen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att en första sulfidjontillsats göres vid ett pH åtminstone understigande 3,4, företrädesvis dock inom intervallet 1,0 - 2,5, medan en andra tillsats göres vid ett pH åtminstone överstigande 4, företrädesvis dock understigande 4,

3.