Purificación de aguas residuales que contienen flúor

Las aguas residuales de las empresas químicas, metalúrgicas y otras que contienen compuestos de flúor se clasifican como peligrosas. Se dedica mucho trabajo al tema del purificación de aguas residuales que contienen flúor. La purificación de aguas residuales con flúor, como lo señalan los investigadores [153], es difícil y requiere gastos significativos y reactivos muy caros. Es especialmente difícil purificar el agua de concentraciones insignificantes de flúor. Estas dificultades están asociadas con las propiedades químicas de los compuestos de flúor. Como se sabe, solo las sales fluoradas de los metales alcalinos sodio, potasio y también amonio tienen mayor solubilidad en agua. Pero a pesar del hecho de que las sales de flúor de todos los metales, excepto las alcalinas, son poco solubles o insolubles, pero su solubilidad en agua es diez veces mayor que las normas sanitarias permitidas de contenido de flúor en cuerpos de agua.

Las empresas utilizan básicamente dos métodos de purificación de aguas residuales que contienen flúor:

• método químico utilizando diversos reactivos;
• método de adsorción.

Para la purificación de aguas residuales se utilizan reactivos químicos: cal, calcio, magnesio y sales de plomo, cloruro de aluminio básico, etc.

El uso de sales de calcio como reactivos tiene ventajas sobre otras sales, ya que se forman sedimentos bien coagulados. El producto de neutralización (fluoruro de calcio) se puede usar como producto comercializable y es relativamente poco soluble (su solubilidad en agua es de 15,6 mg / dm3). El precipitador más eficiente de los iones de flúor es la cal técnica, en la que el contenido de óxido de calcio activo es importante. Otros precipitadores químicos del flúor dejan una cantidad significativa de este en las aguas residuales tratadas y cuando se usan con un exceso significativo.

Los investigadores encontraron que la presencia de iones en las aguas residuales lleva a un aumento en la velocidad de precipitación de CaF2, y la presencia de iones de cloro en el agua disminuye la precipitación de CaF2. Sobre la base de lo anterior, se puede observar que la purificación completa de las aguas residuales del flúor no se puede llevar a cabo solo con reactivos, cuya acción se basa solo en una reacción química de precipitación.

El método de adsorción del tratamiento de aguas residuales implica el uso de varios sorbentes, que operan según el principio de quimisorción [162]. Pero la absorción de iones también pasa a través de una forma más completa, cuanto menos soluble se forma un compuesto en la interfaz sólido-líquido. Por lo tanto, la solubilidad suficientemente alta de las sales de flúor «poco solubles» y en este caso impide la completa eliminación.

A continuación se presenta una característica de las aguas residuales y una descripción del esquema tecnológico de la producción de superfosfatos para el tratamiento de aguas residuales, que utiliza un método químico de tratamiento. Las aguas residuales contienen hasta 1500 mg / dm3 de flúor, fosfatos hasta 6500 mg / dm3, pH del efluente es 2.5-3.5.

Para la neutralización y purificación de aguas residuales de flúor en empresas, principalmente cal y tiza se utilizan como reactivos. Al mismo tiempo, como resultado de las transformaciones químicas, se precipitan los compuestos “insolubles” e “insolubles” CaF2, CaHPO4, CaSO4, Ca3 (PO4)2, SiO2. La neutralización y purificación de las aguas residuales del flúor se lleva a cabo de la siguiente manera. En un extintor de cal, la leche de cal se produce con un contenido de CaO activo del 1-3% y se alimenta al reactor, donde las aguas residuales entrantes se limpian previamente del flúor. El efluente parcialmente purificado del flúor con un pH de 10-13 ingresa al tanque intermedio, y luego ingresa independientemente a los reactores interconectados en una cascada donde se lleva a cabo una purificación adicional de efluente del flúor. Neutralizados y purificados efluentes del flúor ingresan al clarificador, donde uno de ellos precipita. El contenido final de flúor en efluentes no infectados es de 50-60 mg / dm3, pH 8-12, contenido de calcio es de 2.500–6.000 mg / dm3. El tiempo para neutralizar la contaminación en los reactores es de 30 minutos. Cuando se usa tiza como reactivo, el contenido final de flúor en el agua es de 1.5 a 3 veces, y los iones de fosfato son de 10 a 20 veces más altos que cuando se usa leche de cal. Dicha eficiencia de limpieza no permite la descarga de aguas residuales a las fuentes de suministro de agua en las que el contenido de flúor no debe exceder de 1.5 mg / dm3.

Los autores realizaron estudios sobre el proceso de purificación de aguas residuales de flúor en AVS. Al mismo tiempo, se estudiaron la influencia de la duración del tratamiento de aguas residuales en la capa vórtex, el efecto del pH en el grado de efluente de aguas residuales, las relaciones óptimas de los componentes reactivos, la productividad del aparato y los factores que lo afectan, las condiciones óptimas para el proceso en condiciones industriales.

Para investigación, se usaron aguas residuales industriales con un contenido de flúor de 1375 mg / dm3, fosfatos – 4500 mg / dm3, pH del agua – 3.3, leche de cal a una concentración del 10%, tiempo de tratamiento en el aparato de 1 a 30 s, consumo de reactivo 70 -120% de estequiométrico, pH limpieza de efluente del flúor es 4.0-12.0. El contenido de flúor en las aguas residuales se determinó : circonio, mediante el método de la alizarina, fosfatos, mediante el método de fotorreimetría. Los resultados de la investigación se presentan en la Tabla 73.

Tabla 73

Contenido de flúor en aguas residuales después del tratamiento en AVS mg / dm3

Consumo de leche de cal (CaO activo),%	Tiempo de tratamiento, segundos
	1	3	5	10	20	30
70% de gastos estequiométricos	90,00	88,0	86,0	84,0	82,0	80,0
90 % de gastos estequiométricos	42,0	40,0	38,5	36,5	34,6	33,0
gastos estequiométricos	30,0	29,0	25,0	23,5	19,0	17,0
110 % de gastos estequiométricos	20	15	12	9	6,0	2,0

Se sabe que el valor del pH del medio puede afectar los procesos de tratamiento de aguas residuales. Si el pH del medio es menor que el valor óptimo, el proceso no está lo suficientemente completo (el contenido final de iones flúor y fosfatos será significativo), y si es mayor que el valor permitido, en primer lugar habrá un exceso de reactivos, y en segundo lugar, es estrictamente prohibido descargar tales aguas residuales a cuerpos de agua y es necesario diluirlos con agua fecal, o neutralizar con ácidos. Al realizar estos estudios, se utilizaron aguas residuales con un contenido de flúor de 1375 mg / dm3, fosfatos – 4500 mg / dm3 y un pH de la fuente de agua de 3.3. Durante el tratamiento de aguas residuales, su pH se cambió de 4 a 12,25 con un consumo de 10% de leche de cal. El tiempo de tratamiento fue de 1-3 segundos. Los resultados de la investigación se presentan en la Tabla 74.

Tabla 74

Influencia del pH en la eficiencia de purificación de aguas residuales después del tratamiento en AVS

Contenido final, mg / dm3	рН de aguas residuales
	4	5	5,7	6,35	7,0	8,1	9,2	10,1	11,0	11,9	12,25
F	180,0	92,0	65,0	55,0	45,0	25,0	15,0	11,0	7,0	3,9	1,35
Р2O5	1 920,0	720,0	450,0	83,5	27,0	0,2	0	0	0	0	0

Los estudios en condiciones industriales se llevaron a cabo en una instalación industrial, según la cual el agua residual proveniente de las plantas de producción se suministró al promediante, y la leche de cal preparada en el extintor de cal se alimentó al tanque de alimentación.

Las aguas residuales promediadas provenientes del promedio, la bomba fue alimentada continuamente al AVS, a la cual la bomba de dosificación también alimentó la leche de cal del tanque de alimentación. En el Aparato AVS, se mezclaron intensamente, se dispersaron y se trataron electromagnéticamente, desde donde se enviaron a un sedimentador para su clarificación. El consumo de aguas residuales y leche de cal se controló con medidores de flujo y el pH de aguas residuales con pH-medidores. En el proceso de investigación, se determinaron la efectividad y las condiciones óptimas para el tratamiento de aguas residuales. Los resultados de la investigación se presentan en la Tabla 75 y 76.

Tabla 75

Influencia del consumo de la leche de cal en la efectividad del tratamiento de aguas residuales después del tratamiento en AVS (elementos ferromagnéticos: acero 08G2S, d = 1,6 mm, l = 16 mm, m = 175 g, τ = 3 s.)

Contenido total de sustancias nocivas, mg / dm3	Consumo de leche de cal (CaO) a partir de lo teóricamente necesario,%
	70	80	90	100	110	120
Contenido de flúor (F)	98,0	60,0	35,0	20,0	10,0	0,75
Contenido de fosfatos(Р2О5)	1290,0	750,0	8,4	0	0	0

Tabla 76

Influencia del tratamiento en AVS a la eficiencia del tratamiento de aguas residuales

Indicadores iniciales				Indicadores de aguas residuales después del tratamiento en AVS
Aguas residuales			Leche de cal
рН	F, mg/dm3	Р2O5,mg/dm3	СаО, %	рН	F, mg/dm3	Р2О5, mg/dm3
3,65	350	2 100	105	7,6	10	32
3,65	700	2 250	105	8,2	7,5	8
5,9	1 100	3 200	105	9,2	5	0
3,0	1 500	6 500	105	11,5	1,2	0
3,0	1 500	5 100	110	11,6	1,15	0
3,95	750	5 000	110	9.3	4,5	0
3,95	750	5 050	110	8,6	7,1	0
3,95	750	5 050	110	10,0	1,4	0

Los estudios sobre la desinfección y purificación de aguas residuales que contienen flúor en el AVS han demostrado que estos aparatos son equipos más eficientes que los equipos utilizados en muchas empresas.

La purificación del flúor y la transferencia de fosfatos a compuestos insolubles en agua se lleva a cabo en una etapa. Contenido de flúor en aguas residuales tratadas en condiciones óptimas (pH = 10-11) hasta 1,5 mg / dm3, sin fosfatos. La duración del tratamiento de aguas residuales en el aparato es de 1 a 3 s. Es racional usar la cal como reactivo a un consumo de 5-10% de CaO del teórico necesario. El uso de AVS en el proceso de purificación de flúor de aguas residuales reducirá el consumo de reactivos, la electricidad, reducirá el área de producción y mejorará la calidad del tratamiento de aguas residuales.