способ очистки отработанной воды от ионов тяжелых металлов в производстве баллиститного пороха

Формула изобретения

1. Способ очистки отработанной воды от ионов тяжелых металлов в производстве баллиститного пороха, заключающийся в том, что отработанную производственную воду обрабатывают карбонатом натрия до рН 9-10, добавляют полиакриламид, нагревают паром в течение 25-35 мин, отфильтровывают от образовавшихся нерастворимых карбонатов тяжелых металлов и осветленную воду пропускают через адсорбер, заполненный по секциям древесной стружкой, активированным углем, ионообменными смолами, после чего очищенную воду сбрасывают на очистные сооружения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в обрабатываемую воду добавляют 1%-ный раствор полиакриламида в количестве 0,015-0,030%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ионообменных смол используют катионит КУ-2-8 и анионит АН-31.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активированного угля используют уголь марок БАУ и АГ-3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды от промышленных выбросов.

Способ предназначен для очистки отработанной производственной воды от ионов тяжелых металлов в производстве баллиститного пороха.

В литературе приводится значительное количество публикаций по способам очистки производственной воды от тяжелых металлов в различных промышленных областях. Применяются методы реагентной обработки - «Способ очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов» SU 1386584 А1 (Челябинский филиал ВОДГЕО), опубликованный 07.04.88 - обработка неорганическим коагулянтом в щелочной среде. В качестве неорганического коагулянта используют сточные воды гальванического производства, содержащие водорастворимые соли Fe, Zn, Cu и Ni с последующим введением полиакриламида. Указанные методы экономически невыгодны и требуют применения сложного в изготовлении и обслуживании оборудования.

РЖ Химия №6, 2006, 19H380-D1 (Separ and Purif. Technol, 2004, 39, №3, с.181-188) «Удаление никеля из сточных вод гальванических производств комбинацией ионного обмена и осаждения». Результаты проведенных опытов показали, что применение ионного обмена позволяет удалить 74,8% никеля из сточных вод. Добавление стадии осаждения позволяет удалить 94,2-98,3%. Последовательными стадиями являются установление рН 10,5, ионный обмен с использованием клиноптилолита, осаждение в течение 2-х часов. Недостатком данного способа является недостаточная эффективность очистки и использование дефицитного клиноптилолита, а также то, что процесс является периодичным. Недостатком следует считать и то, что осадок не выводится из технологического процесса, что приводит к снижению поглотительной способности клиноптилолита, и остается открытым вопрос о его дальнейшем использовании или сбросе осадка в окружающую среду.

Задачей данного изобретения является создание более эффективного, безотходного, экологически чистого способа очистки отработанной производственной воды от ионов тяжелых металлов в производстве баллиститного пороха.

Поставленная задача достигается за счет организации двухстадийного технологического процесса:

- отработанную производственную воду обрабатывают в присутствии полиакриламида при нагревании карбонатом натрия до рН 9-10 с целью получения нерастворимых карбонатов тяжелых металлов и отфильтровывают;

- осветленную воду пропускают через адсорбер, заполненный по секциям древесной стружкой, активированным углем, ионообменными смолами и направляют на очистные сооружения.

Отфильтрованный осадок прожигают в печах и утилизируют в цементно-гравийных смесях при ремонте полов в промышленных зданиях, дорог на территории предприятия и других не несущих нагрузки конструкциях, что исключает попадание его в окружающую среду.

На фиг.1 приведена «Принципиальная технологическая схема отработанной воды в производстве баллиститного пороха». Отработанную воду, загрязненную тяжелыми металлами, подают в бак-нейтрализатор (1), туда же подают карбонат натрия (кальцинированную соду) для связывания ионов тяжелых металлов в нерастворимые карбонаты и 1%-ный раствор полиакриламида в колиичестве 0,015-0,030% для ускорения осаждения осадка. Смесь подогревают с помощью подачи острого пара в бак в течение 25-35 минут. После этого раствор отстаивают, осветленную верхнюю часть насосом (2) подают в адсорбер (3). Вода, проходя через адсорбер, очищается от механических примесей (секция а, заполнение древесной стружкой), возможных остатков органических веществ (секция б, заполнение углем БАУ и АГ-3), остатков катионов растворимых солей и тяжелых металлов (секции в, г, заполнение катионитом КУ-2-8), остатков анионов растворенных солей тяжелых металлов (секция д, е, заполнение анионитом АН-31). Суспензию карбонатов тяжелых металлов из нижней части бака-нейтрализатора этим же насосом подают на нутч-фильтр (4), фильтрат с помощью вакуум-насоса (5) собирают в сборнике (6) и направляют в адсорбер (3). Осадок периодически выгружают в тару и направляют на прожигание от остатков нитроцеллюлозы на установку уничтожения спецтехнологических отходов (7) или любую другую печь. Полученный прожженный осадок отправляют на бетономешалку (8) для ввода в цементно-гравийные смеси.

Примеры результатов экспериментальной проверки в опытных условиях приведены в таблицах 1, 2.

Таблица 1
Результаты очистки отработанной воды от тяжелых металлов с применением соды и 1% ПАА
Условия очистки	Доза реагента 1%-ный р-р ПАА, %	Концентрация тяжелых металлов в воде, мг/л		Эффективность очистки,
		До очистки	После очистки	%
1	2	3	4	5
1. Обработка содой и ПАА рН 10,27	0,010	4,02	2,58	64,2
2. Обработка содой и ПАА рН 10,27	0,025	6,56	0,3	95,4
3. Обработка содой и ПАА рН 10,27	0,050	6,56	1,63	75,16

Из табл.1 следует, что оптимальный эффект очистки 95,4% достигается при рН 10,27 и расходе 1% ПАА 0,025%, при этом концентрация тяжелых металлов в очищаемой воде уменьшается с 6,56 до 0,3 мг/л. Исходя из полученных результатов, необходимо в обрабатываемую воду добавлять 1% раствор полиакриламида в количестве 0,015-0,030%.

Таблица 2
Данные по очистке отработанной воды от Cu и Pb, образующейся при изготовлении полуфабрикатов
Метод обработки отработанной воды	Концентрация в воде, мг/л				Эффект очистки, %
	До очистки		После очистки		Pb2+	Cu 2+
	Pb2+	Cu2+	Pb2+	Cu 2+
1	2	3	4	5	6	7
1. Исходная отработанная вода рН 4 после кипячения с содой до рН 6,32	2400	542,6	10,9	85,9	99,55	84
2. Вода после обработки содой до рН 9,97	10,9	85,9	2,5	12,2	77,06	85,79
3. Вода после обработки содой рН 10,0	10,9	85,9	4,5	7,3	58,71	91,5
4. Вода после обработки 1% ПАА и Na2CO3 при pH 10,0, t=30°C	2400	542,62	3	107,14	99,8	80,43
5. Доочистка на КУ-2-8	3	107,14	н/о	0,12	100	99,8
6. Доочистка на АН-31	3	0,12	н/о	н/о	100	100

Из табл.2 следует, что на первой стадии очистки - только обработкой карбонатом натрия - не удается получить стабильных результатов и требуемой эффективности. На второй стадии - прохождение воды через ионообменные смолы - достигается полное извлечение остатков ионов растворимых солей тяжелых металлов. Применение двухстадийной очистки позволяет значительно повысить эффективность очистки и увеличить срок службы ионообменных смол в адсорбере.

Таблица 3
Результаты испытания образцов «строительных» материалов
№ п/п	Состав, % (г)			Вода, мл	Способ ввода осадка	Предел прочности, кг/см2
	Цемент	Речной песок	Осадок, сверх 100%
1	2	3	4	5	6	7
1	67,39	32,61	0	25	Контрольный; смесь цемента и песка смешана с водой и отверждалась в течение 5 суток в специальных формах	109
2	67,39	32,61	0,3	25	В смесь цемента и песка вводился прожженный осадок, смесь перемешивалась, затем в полученную смесь вводилась вода. Отверждение проводилось в течение 5 суток в специальных формах с получением образцов d=15 мм и h=20 мм	106
3	67,39	32,61	2,0	25		70,5
4	67,39	32,61	3,5	25		15,9

В таблице 3 и на фигуре 2 представлена зависимость предела прочности строительных материалов от содержания прожженного осадка, откуда видно, что количество вводимого прожженного осадка должно быть в пределах 0,1-0,5%, что не сказывается существенно на прочностных характеристиках строительных материалов. Однако целесообразно осадок применять в не несущих нагрузки конструкциях. Это диктуется требованиями защиты окружающей среды: осадок не сбрасывается на почву, а закрывается в нерастворимых бетонных материалах.