DE3206851A1

DE3206851A1 - Process for purifying waters

Info

Publication number: DE3206851A1
Application number: DE19823206851
Authority: DE
Inventors: Du&scaron;an Prof. Dr. 11000 Beograd Jovanovi&cacute;
Original assignee: JOVANOVIC PETAR DR
Current assignee: JOVANOVIC PETAR DR
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-15

Abstract

The novel process for purifying waters is based on the precipitation of dissolved impurities, in particular of heavy metal compounds and very particularly of lead and cadmium using an Na2HPO4 solution, a calcium ion-containing solution being simultaneously added when the water to be purified has a low calcium content. The impurities in this case settle in the form of a floccular precipitate, which is separated off.

Description

Beschreibungdescription

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Reinigen von Wässern, wie Trinkwasser, Abwässern etc.. Das neue Verfahren ist dadurch ausgezeichnet, daß in dem Wasser gelöste Verunreinigungen, insbesondere metallische und ganz besonders Schwermetallverbindungen ausgefällt werden.The present invention relates to a new method of cleaning of water, such as drinking water, sewage etc .. The new process is characterized by that dissolved impurities in the water, especially metallic and especially Heavy metal compounds are precipitated.

Die Reinigung von Wässern geschieht auf unterschiedliche Weise (5. z.B. GWA, Ausgabe No. 43, "Literaturstudie zur weitergehenden Abwasserreinigung," RW Techn. Hochschule Aachen 1980), beispielsweise durch Klärung unter Zusatz von Aluminium- und/oder Eisenverbindungen, mittels Ionenaustauschern oder neuerdings unter Verwendung von Polyelektrolyten. In jüngster Zeit ist ein neuartiges, MRS (Metal Recovery Sorbent) genanntes Fällungsmittel vorgeschlagen worden (Literaturberichte über Wasser, Abwasser, Luft und feste Abfallstoffe, Bd. 29, Heft 2, S. 100-247). Damit wird zwar im allgemeinen eine zufriedenstellende Reinigung erzielt, jedoch sind die heute angewandten Wasserrreinigungsverfahren relativ kostspielig und verlangen umfangreiche Anlagen.The purification of water takes place in different ways (5. e.g. GWA, issue no. 43, "Literature study on advanced wastewater treatment," RW Techn. Hochschule Aachen 1980), for example by clarifying with the addition of Aluminum and / or iron compounds, by means of ion exchangers or more recently using polyelectrolytes. Recently there is a novel one, MRS (Metal Recovery Sorbent) called precipitant has been proposed (literature reports on water, sewage, air and solid waste, vol. 29, issue 2, pp. 100-247). A satisfactory cleaning is generally achieved in this way, however the water purification methods used today are relatively expensive and demanding extensive systems.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß Wässer unterschiedlicher Art und Herkunft auf eine höchst einfache Weise wirksam gereinigt und insbesondere von solchen gesundheitsschädigenden Stoffen, wie Schwermetallen befreit werden können, indem die Wässer mit einer alkalischen Lösung von Natriumhydrogenphosphat behandelt werden. Na2HPO4 hat sich als ein äußerst wirksames und gründliches Fällungsreagenz herausgestellt, das mit den im Wasser enthaltenen Verunreinigungen teils reagiert, teils diese Verunreinigungen in einem sich bildenden, meist flockigen Niederschlag mitreißt. Die vorstehend genannte Ausfällung, bzw. Bildung eines groben Niederschlags ist jedoch von der gleichzeitigen Anwesenheit von Calzium-Ionen abhängig. Der in den üblichen Wässern vorliegende Calziumgehalt ist jedoch im allgemeinen ausreichend; erst bei Wässern mit einer Härte von weniger als etwa 70dH ist bei der Zugabe der Na2HPO4-Lösung zugleich die Zugabe einer Calzium-Ionen enthaltenden Lösung erforderlich. Hieraus kann geschlossen werden, daß es sich bei dem Niederschlag um ein Natrium-Calzium-Phosphat, bzw. bei Anwesenheit von Schwermetallen,um ein komplexes Natrium-Calzium-Schwermetallphosphat handelt.It has now been found, surprisingly, that different types of water and origin in a most simple way effectively cleaned and in particular from substances that are harmful to health, such as heavy metals, can be freed, by treating the waters with an alkaline solution of sodium hydrogen phosphate will. Na2HPO4 has proven to be an extremely effective and thorough precipitation reagent exposed, which partially reacts with the impurities contained in the water, some of these impurities in a mostly flaky precipitate that forms carried away. The above-mentioned precipitation or formation of a coarse precipitate is, however, from the simultaneous presence of Calcium ions addicted. However, the calcium content present in common waters is generally sufficient; only for water with a hardness of less than about 70dH is at the addition of the Na2HPO4 solution at the same time the addition of a calcium ion containing Solution required. From this it can be concluded that it was the precipitate to a sodium-calcium-phosphate, or in the presence of heavy metals, to a complex sodium calcium heavy metal phosphate.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerordentlich leicht durchzuführen, da es nur der Zugabe einer Na2HPO4-Lö sung und gegebenenfalls einer Ca-Ionen enthaltenden Lösung bedarf, und da der Fällungsniederschlag sich leicht bildet und unschwierig abzutrennen ist, beispielsweise durch Sedimentieren, Filtrieren oder Zentrifugieren. Der erforderliche Chemikalienbedarf ist gering, da es sich gezeigt hat, daß eine völlige Entfernung von z.B. Blei- und Kadmium-Verunreinigungen mit meist geringeren Mengen an dem erfindungsgemäßen Fällungsmittel möglich ist als mit herkömmlichen Fällungsmitteln. Da auch keine komplizierte Anlage erforderlich ist und der abgetrennte Schlamm keine Umweltprobleme mit sich bringt, ist das erfindungsgemäße Verfahren in Betrieben jeder Größe und Eigenart anwendbar, und bereits vorhandene Flockungseinrichtungen (Dosiergefäße, Rührer, Becken usw.) können benutzt werden.The method according to the invention is extremely easy to carry out, since it is only the addition of a Na2HPO4 solution and possibly one containing Ca ions Solution is required, and because the precipitate forms easily and is not difficult is to be separated, for example by sedimentation, filtration or centrifugation. The need for chemicals is low, since it has been shown that one complete removal of e.g. lead and cadmium impurities with mostly less Quantities of the precipitant according to the invention is possible than with conventional ones Precipitants. Since no complicated system is required and the separated one Sludge does not cause any environmental problems, is the method according to the invention Applicable in plants of all sizes and characteristics, and existing flocculation systems (Dosing vessels, stirrers, basins, etc.) can be used.

Die verwendeten Fällungsmittel sind wässrige Lösungen. Die Konzentration der in ihnen gelösten Salze kann zwar innerhalb eines schmalen Bereiches variieren, soll jedoch bei etwa 10-20 %, vorzugsweise bei etwa 14 % für Na2HPO4 und bei etwa 2 - 6 %, vorzugsweise bei etwa 4 % für CaCl2 liegen; ihre Volumina werden dann dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt. Auch die Reinheit der zur Anwendung kommenden Salze kann den Erfordernissen entsprechend gewählt werden, je nachdem, ob es um die Reinigung von Trinkwasser oder um die Klärung von Abwässern geht.The precipitants used are aqueous solutions. The concentration the salts dissolved in them can vary within a narrow range, should, however, be around 10-20%, preferably around 14% for Na2HPO4 and around 2-6%, preferably about 4% for CaCl2; their volumes then become dem adapted to the respective application. Also the purity of the used Salts can be chosen according to the requirements, depending on whether it is about the purification of drinking water or the treatment of wastewater is concerned.

Da, wie bereits erwähnt wurde, die Mitverwendung einer Calzium-Ionen enthaltenden Lösung von der Härte des zu reinigenden Wassers abhängt, ist diese vorher nach bekannten Methoden zu bestimmen. Auch der pH-Wert des Wassers ist vorher zu bestimmen; gegebenenfalls ist mittels Säuren oder Alkalien das Wasser zu neutralisieren, da die besten Ergebnisse bei pH-Werten von etwa 6 - 8 erzielt werden.Because, as already mentioned, the use of a calcium ion containing solution depends on the hardness of the water to be cleaned, this is to be determined beforehand using known methods. The pH of the water is also before to determine; if necessary, the water is to be neutralized using acids or alkalis, as the best results are achieved at pH values of around 6 - 8.

Schließlich ist es empfehlenswert, den Gehalt des zu reinigenden Wassers an Verunreinigungen, insbesondere an Metallen zu bestimmen, um den Einsatz der Fällungsmittel in engsten Grenzen halten zu können. Derartige Voruntersuchungen sind jedoch mit geringstem Aufwand und herkömmlichen Mitteln leicht durchführbar. Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert: Beispiel 1: Reinigung von Abwässern aus der Kunstfasererzeugung Die Abwasserproben, von verschiedenen Arbeitsprozessen stammend, enthielten 30 - 80 mg/l Zink,waren sauer und besassen eine Härte von etwa 40dH. Es wurde mit NaOH-Lösung auf pH 7 neutralisiert. Zu dem Abwasser wurde langsam eine etwa 14-%ige wässrige, leicht alkalische Lösung von Na2HPO4 in einer Menge von 2-3 ml/l und gleichzeitig eine etwa 4-%ige wässrige Lösung von CaCl2 in einer Menge von 1-1,5 ml/l gegeben, bjs eine deutliche Trübung erkennbar war. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Fällungsmittelzugabe abgebrochen. Aus der Trübung entwickelten sich bald grobe Flocken, die sich nach etwa 10 min. auf dem Boden des Fällungsgefäßes absetzten. Das Wasser wurde filtriert und analysiert; sein pH-Wert war unverändert, der Zinkgehalt betrug bei allen Versuchen 2 - 8 % des Ausgangswertes.Finally, it is recommended to check the content of the water to be cleaned of impurities, especially metals, to determine the use of the precipitant to be able to keep within tight limits. Such preliminary investigations are, however, with Easily feasible with minimal effort and conventional means. The invention is explained in more detail by the following examples: Example 1: Purification of Wastewater from synthetic fiber production The wastewater samples from various work processes originated, contained 30 - 80 mg / l zinc, were acidic and had a hardness of about 40dH. It was neutralized to pH 7 with NaOH solution. The sewage became slow an approximately 14% aqueous, slightly alkaline solution of Na2HPO4 in an amount of 2-3 ml / l and at the same time an approximately 4% aqueous solution of CaCl2 in one Amount of 1-1.5 ml / l given, when a clear cloudiness was recognizable. To this The addition of the precipitant was terminated at this point. Developed from the turbidity Coarse flakes soon form, which after about 10 minutes settle on the bottom of the precipitation vessel discontinue. The water was filtered and analyzed; its pH was unchanged, the zinc content was 2 - 8% of the initial value in all tests.

Die Na2HPO4-Lösung war folgendermaßen zubereitet worden: 20 Gewichtsteile Na2HPO4 . 12 H20 (19,6 % P205) ) von tech- nischer Reinheit, wurden in 250 Volumenteilen Wasser aufgelöst. Zu dieser Lösung wurden 100 Volumenteile 5 %-ige NaOH-Lösung gegeben.The Na2HPO4 solution was prepared as follows: 20 parts by weight Na2HPO4. 12 H20 (19.6% P205)) by tech- of pure purity dissolved in 250 parts by volume of water. 100 parts by volume were added to this solution Given 5% NaOH solution.

Die CaCl2-Lösung war wie folgt zubereitet worden: 4 Gewichtsteile CaCO3 (gekörnter Marmorabfall) wurden mit 50 Volumenteilen Wasser vermengt. Zu dieser Suspension wurde 6 n HCl (technische Qualität) gegeben, bis sich das CaCO3 gelöst hatte. Dann wurde mit Wasser auf 600 Volumenteile aufgefüllt und mit 5 %-iger NaOH-Lösung auf pH 8,5 eingestellt.The CaCl2 solution was prepared as follows: 4 parts by weight CaCO3 (granular marble waste) was mixed with 50 parts by volume of water. To this Suspension was given 6 N HCl (technical grade) until the CaCO3 dissolved would have. It was then made up to 600 parts by volume with water and with 5% NaOH solution adjusted to pH 8.5.

Beispiel 2: Reinigung des Abwassers aus einem Galvanisierungsbecken Dieses Abwasser enthielt große Mengen an Nickel, Kadmium und anderen Metallen und war stark sauer. Es wurde vor der Reinigung mit Leitungswasser auf etwa das 5 - 10-fache Volumen verdünnt und mit einer 10 %-igen NaOH-Lösung neutralisiert.Example 2: Purification of wastewater from a galvanizing basin This wastewater contained large amounts of nickel, cadmium and other metals and was very angry. Before cleaning with tap water, it was Diluted 10-fold volume and neutralized with a 10% NaOH solution.

Die Fällung erfolgte wie in Beispiel 1 angegeben. In dem gereinigten Wasser wurde ein Nickelgehalt bestimmt, der 5 % des Ausgangswertes entsprach, und Kadmium konnte überhaupt nicht mehr nachgewiesen werden.Precipitation took place as indicated in Example 1. In the purified In water, a nickel content was determined which corresponded to 5% of the initial value, and Cadmium could no longer be detected at all.

Beispiel 3: Reinigung von Abwässern aus Bleibergwerken Die Abwässer stammen aus unterschiedlichen Arbeitsprozessen.Example 3: Purification of waste water from lead mines The waste water come from different work processes.

Ihr pH-Wert lag im Durchschnitt bei etwa 5. Da die Wasserhärte bei etwa 90dH lag, genügte als Fällungsreagenz eine Na2HPO4-Lösung gemäß Beispiel 1, jedoch wurde zunächst neutralisiert. Die Weiterbehandlung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. In dem gereinigten Wasser konnte kein Blei mehr nachgewiesen werden.Their pH value was on average around 5. As the water hardness was was about 90dH, a Na2HPO4 solution according to Example 1 was sufficient as a precipitation reagent, however, it was initially neutralized. The further processing took place as in the example 1 described. Lead could no longer be detected in the purified water.

In allen beschriebenen Beispielen konnte das gereinigte Wasser ohne weitere Behandlung in den Vorfluter geleitet werden. Der Phosphatgehalt überstieg in keinem Falle 2 mg/l. Der Rest-Phosphatgehalt kann gegebenenfalls durch eine Nachfällung mit CaCl4-Lö sung auf noch niedrigere Werte gebracht werden.In all the examples described, the purified water could without further treatment can be directed into the receiving water. Of the Phosphate content never exceeded 2 mg / l. The residual phosphate content can optionally by a subsequent precipitation with CaCl4 solution can be brought to even lower values.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann chargenweise durchgeführt werden; es kann aber auch kontinuierlich erfolgen, wobei die Fällungsmittellösungen dem seiner Zusammensetzung nach bekannten Wasser mittels Dosimeter zugeführt werden und der anfallende Schlamm über geeignete Sedimentations- oder Filtriervorrichtungen abgetrennt wird. Ein Abstehen des Wassers für etwa 15 min ist jedoch in jedem Falle zweckdienlich.The process according to the invention can be carried out in batches; but it can also be carried out continuously, with the precipitant solutions dem its composition can be supplied to known water by means of a dosimeter and the resulting sludge via suitable sedimentation or filtering devices is separated. In any case, the water should stand for about 15 minutes expedient.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders wirksam bei der Entfernung von Blei und Kadmium aus Wässern beliebiger Art. Bei dem Verfahren wird jedoch auch die Härte des Wassers um etwa 50 % vermindert. Feinteilige dispergierte Partikeln werden mit dem voluminösen, flockigen Niederschlag mitgerissen.The method of the present invention is particularly effective for removal of lead and cadmium from water of any kind. In the process, however, is also the hardness of the water is reduced by about 50%. Fine dispersed particles are carried away with the voluminous, flaky precipitate.

Das neue Verfahren hat gegenüber den herkömmlichen Reinigungsverfahren wesentliche Vorteile: Der pH-Wert des gereinigten Wassers ist unverändert, also neutral, während bisher wegen der mehr oder weniger starken alkalischen Reaktion eine zusätzliche Neutralisation erforderlich ist. Die Kosten des Verfahrens sind niedrig und liegen bei etwa DM 0,01 -3 0,10/m3 Wasser.The new process has compared to the conventional cleaning process significant advantages: The pH value of the purified water is unchanged, so neutral, while so far because of the more or less strong alkaline reaction additional neutralization is required. The cost of the procedure is low and are around DM 0.01 -3 0.10 / m3 water.

Claims

Method for purifying water Patent claims: 1. Method for cleaning water, characterized in that for the water to be cleaned an aqueous solution of Na2HPO4 as well as a water hardness <about 70dH Aqueous solution containing calcium ions are added and the precipitate that forms is separated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the to be cleaned If necessary, water to a pH of 6-8 before adding these solutions is neutralized.

3. The method according to claim 1, characterized in that an approximately 14%, slightly alkaline solution of Na2HP04 is used.

4. The method according to claim 1, characterized in that as the A solution containing calcium ions is an approximately 4%, slightly alkaline CaCl2 solution is used.

5. The method according to claim 4, characterized in that a solution prepared by dissolving CaCO3 in dilute HC1 is.