196154. lajstromszámú szabadalom • Eljárás magas szervesanyagtartalmú vizek arzéntartalmának eltávolítására
1 2 A találmány tárgya: Eljárás magas szervesanyag tartalmú vizek (pl. ivóvíz, szennyvíz) arzéntartalmának eltávolítására, szervetlen koagulálószerek (pl. vas-só, alumíniumsó) és célszerűen oxidálószer (pl. klór, hypo) adagolással, továbbá szűréssel. A koaguláló szerekkel történő arzénmentesítés azon a tényen alapul, hogy a vas és/vagy alumínium sókból a természetes vizek pH tartományában pozitív töltésű, nagyfelületű hidroxid pelybek keletkeznek, amelyek felületükön megkötik — nagyrészt fizikai adszorpció eredményeként — a vízben lévő arzenit, vagy arzenát molekulaionokat. A két arzénforma közül — melyek különböző arányban találhatók a vizekben — az arzenát a V vegyértékű arzén fajta adszorbeálódik jobban. A két koagulálószer fajta közül a vas só a megfelelőbb. Előnybe, hogy a hidrolizáló eredményeként keletkező vas(ÍII)-hidroxid fajlagos arzénmegkötő képessége nagyobb, mint az alumínium-hidroxidé és nem igényli a nyersvíz előzetes, optimális koaguláció miatti pH korrekcióját. Ugyancsak előnyös a vas-sóval történő arzénmentesítés azért is, mert a nyersvizek — felszínalatti vizek — vastartalma rendszerint eléri vagy meghaladja a megengedett határértéket, így ennek eltávolítását is el kell végezni. Amennyiben ez nincs megoldva, úgy a tározóban vagy csőhálózatban kiválva a vízben maradó arzén egy részét adszorbeálja, ami másodlagos szennyezettség kialakulásához vezet. Koagulálószerként használható bármely — az egészségügyi előírásoknak megfelelő — vas(II)-, vas(IIl)- és alumínium-só. A természetes vizek pH- ján a vas(II)-só hidrolízise nem teljes, ezért a vízhez történő adagolás előtt oxidálni kell, vagy az oxidálószerrel együtt kell az adagolást végezni. Sok esetben a nyersvizek eredeti vastartalma is eredményesen használható az arzéntartalom csökkentésére. A keletkező hidroxid csapadék morfológiai sajátosságát a nyersvíz minősége — elsősorban annak természetes eredetű szervesanyag tartalma — jelentősen befolyásolja. A szervesanyag tartalom kedvezőtlen hatással van az arzén fajlagos adszorbciójára is. A képződött arzéntartalmú hidroxid csapadék elkülönítése a víztechnológiában használatos szétválasztással történik. A víztechnológiában széles körben használják a derítés elősegítésére a szerves és szervetlen koaguláló szereket. Ilyen megoldást ismertet a 613.917. számú svájci szabadalmi leírás, amelynél a derítés hatásfokának növelésére koaguláló szerként Fe(II)- és/vagy Fe(III)-sókat alkalmaz oxidáló anyagok hozzáadásával. A szakirodalomban található egyik tecnhológia szerint (Röske, I. - Kormer, K., Acta hydrochím. hydrobiol. 7. 1979. 1. 115-121) vas(IH)-kloridot használnak bányavíz arzénmentesítésére. A víz alacsony szervesanyag tartalma miatt a szükséges vas(III) -ion mennyiség 6—7-szerese a kiindulási arzénkoncentrációnak. A vas(IN)-hidroxid pelyhek elválasztása ülepítéssel és szűréssel történik. Ez a megoldás nagy — 6—8 g/m3 — huminsav tartalmú vízre nem alkalmazható, mert a keletkező csapadékpelyhek kis méretűek és rosszul ülepednek. Mérési eredményeink szerint ugyanis a huminanyag adszorbeiót gátló hatása miatt kb. 40—70-szeres vas(III)-ion mennyiségre van szükség az arzén biztonságos eltávolításához (alumíniumsó alkalmazása esetén az az érték még nagyobb: 70-120-szoros). Ezen vas(III)-ion mennyiségből képződő vas(III)-hidroxid a kismértékű ülepedés (20—25%) következtében olyan nagy szűrőterhelést jelent, hogy gazdaságos üzemmód — a szűrő gyakori eltömődése miatt — nem valósítható meg. Egy másik arzénmentesítésre kidolgozott technológiával a (Földmérő és Talajvizsgáló Vállalat 84/84/ /LXVII1, sz. témajelentés) szikes jellegű, alacsony szervesanyag tartalmú vize arzénmentesítését végzik. Vegyszerként vas(III)-kloridot nátriumkarbonátot és KMnO^-et adagolnak. A nátrium-karbonát az utólagos pH korrekció miatt szükséges. A vas(IlI)-hidroxid csapadék elválasztása egyrétegű szűrővel történik. Az eljárást költségessé teszi a nátriumkarbonát és a kálium permanganát alkalmazásának szükségessége. Ugyancsak hátrányt jelent a huminsav tartalmú víz esetében az egyrétegű szűrő alkalmazása is, amelynek kicsi a fajlagos lebegőanyag visszatartó képessége és így rövid szűrési ciklusideje. Ismert olyan technológia is, amely kétrétegű szűrőt alkalmaz (1508/83. számú szabadalmi bejelentés). Az első szűrő előtt történik a vas(III)-klorid és hypo adagolás. Az adagolt vas(III)-ion mennyisége 6 g/m3. A második szűrőréteg előtt — mely réteg mangándioxiddal van bedolgozva — KMn04 adagolást végeznek. Ezzel a technológiával a 0,09—0,12 g/m3-es arzén koncentrációt 0,03—0,05 g/m3 értékre lehet csökkenteni. Az eljárást költségessé teszi a mangándioxiddal bevont töltet állandó „aktív’ formában való tartása, folyamatos KMnO* adagolással. Mérési adatok szerint mintegy 1,0—1,5 órás el iszűrési ciklus szükséges ahhoz, hogy a szűrt víz arzéntartalma elérje a 0,05 g/m3-es értéket. Drágítja az eljárást az alsó szűrőréteg ismételt bedolgozásának v egyszer igénye is. Itt is problémát jelent a normál — felülről lefelé áramló — szűrő, a kis fajlagos Iebegőcnyag visszatartó képessége miatt. Az eljárás csak alacsony, ill. közepes arzéntartalma csökkentésére alkalmas. ' Ismeretes egy 3476/82. alapszámű szabadalmi bejelentés, amelynél az adszorpciót alumíniumoxid granulátumra felvett vas(III)-hidroxid réteg biztosítja. Ez elsősorban az előtisztított víz már gáz-, vas- és mangántalanított víz utótisztítására alkalmas, mivel a vízben előforduló szennyezés csökkenti az adszorbciós felületet. Hátránya még az eljárásnak a költséges szűrőanyag, a hordozó, valamint az adszorbeiós réteg rávitele és ismertetett regenerálása. Az említett technológiák vagy nem alkalmasak a nagy huminanyag tartalmú víz koagulálószerekkel történő arzénmentesítésére, vagy a szükséges koagulálószer mennyiségének a csökkentését más módon, de a fajlagos költség növelésével érik el. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amely kiküszöböli az előzőekben ismertetett hátrányokat, lehetővé teszi a nagy természetes eredetű szervesanyagtartalmú vizekből az arzén eltávolítást. A találmány alapja az a felismerés, hogy a felsorolt technológiákban problémát jelentő — és egyúttal nagyobb kiindulási arzén koncentrációjú víz kezelését is lehetővé tevő, fázis szétválasztást polielektrolit adagolással és alulról felfelé áramló szűrőberendezéssel valósítja meg. A felszínalatti vizekben jelenlévő h iminanyagok hatására a hidroxid csapadékok nagyrésze mikropelyhek formájában van jelen, ami megnehezíti mind az előzetes fázis szétválasztásukat 196.154 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
