способ очистки сточных вод

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью, содержащей в том числе хлорид железа (III) и хлорид кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли, отличающийся тем, что к смеси добавляют перманганат щелочного или щелочноземельного металла, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов, равное (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемную долю 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при рН 5-6.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической обработке воды, промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов.

Известен способ переработки жидких отходов, содержащих радионуклиды, описанный в патенте РФ № 2122753, МПК⁷ G21F 9/06, включающий в себя окислительную обработку путем озонирования в присутствии катализатора процесса окисления и коллектора извлечения радионуклидов. Озонирование отходов производят при температуре 30-80°C при pH раствора 10-13 и разделением образующегося радиоактивного шлама и жидкой фазы, с обработкой последней осадителями для дополнительного выделения радионуклидов с последующим снижением pH до значения 8-9, повторным отделением образующегося шлама и доочисткой жидкой фазы на селективных сорбентах.

Недостатком этого способа является его пожароопасность и токсичность из-за применения озона и относительно высоких температур, а также многооперационность.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ № 2356852, МПК⁷ C02F 1/58, 1/52, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли.

Недостатком данного способа является многооперационность при приготовлении флокулянта (дифениламина), а также недостаточный эффект при очистке моющих растворов от ионов тяжелых металлов и радионуклидов. В силу того, что действующая активная составляющая моющих растворов образует металлорганические соединения с ионами тяжелых металлов и радионуклидами, то последние не в состоянии полностью выделяться из очищаемых растворов.

Таким образом, заявляемое изобретение направлено на решение задачи по повышению эффективности способа очистки сточных вод, содержащих как СОЖ и радиоактивные загрязнения, так и моющие растворы и ионы тяжелых металлов.

Технический результат, который позволяет решить поставленную задачу, заключается в упрощении технологии очистки сточных вод, исключением многооперационности при приготовлении флокулянта (дифениламина).

Это достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа (III) и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли, согласно изобретению к смеси добавляют перманганат щелочного или щелочноземельного металла, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемную долю 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки способа (проведение дезактивации и деэмульгирование смесью хлорида железа (III), хлорида кальция с перманганатом щелочного или щелочноземельного металла, взятых в массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения проиллюстрирована несколькими примерами конкретного исполнения способа, представленными ниже в табличном виде.

В стакан объемом 150 мл вносят 100 мл сточной воды, содержащей смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), приготовленную на основе эмульсола марки ВЭЛС, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы.

Сточную воду, содержащую СОЖ, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы подкисляют до требуемого значения рН пятипроцентной азотной кислотой ( ).

После доведения рН сточной воды до выбранного значения при перемешивании вносят коллектор-осадитель, в состав которого входит хлорид железа (FeCl₃), хлорид кальция (CaCl₂) и перманганат щелочных или щелочноземельных металлов, взятые в определенном соотношении по массе их безводных солей и объему очищаемой воды.

После осветления сточной воды проводят отбор декантата на определение содержания в нем масла, моющих средств, альфа-, бета-активности, тяжелых металлов. Результаты сведены в таблицах 1-5.

Исходя из возможности протекания химических реакций в системе и согласно их стехиометрическим соотношениям, а также с учетом адсорбции на имеющихся и вновь образующихся поверхностях, выбираем следующие составы реагентов, предназначенных для очистки исследуемого раствора:

	состав 1	состав 2	состав 3
хлорид железа (III)	20 г/л	30 г/л	45 г/л
хлорид кальция	2,5 г/л	4,5 г/л	9 г/л
перманганат щелочного или щелочноземельного металла	0,2 г/л	0,45 г/л	0,9 г/л

Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-5.

Таблица 1
	Содержание
мг/кг	Бк/кг
Ca	Mg	Na	Fe	Ni	Cr	Cu	Сухой остаток	-активность	-актив-ность
Исх. р-р	1104,7	4,8	1050	156,3	628	612	804	10521	4,3·105	8,6·105
рН=4,0	102,4	2,0	750,0	120,1	428,2	103,4	125,1	2744,1	164,8	296,6
рН=4,5	80,7	1,4	490.0	44,7	58,3	12,5	8,1	827,2	108,4	169,4
рН=5,0	2,3	0,8	150,1	0,5	9,2	0,2	0,2	263,8	5,8	34,4
рН=5,5	н.п.о. *	н.п.о.	105,2	0,5	0,2	н.п.о.	0,1	173,0	н.п.о.	н.п.о.
рН=6,0	3,0	0,9	150,7	0,6	9,5	0,2	0,2	274,1	6,9	11,2
рН=6,5	10,2	1,0	170,9	1,8	10,0	0,3	0,2	320,6	10,8	15,1

Состав № 3 вводили в количестве 2% от объема обрабатываемого раствора.

* н.п.о. - ниже предела обнаружения прибора PAAS-30, УРФ-1; чувствительность определения металла - 0,05 мг/л, активность - 0,01 Бк.

Таблица 2
Состав	Содержание
мг/кг	Бк/кг
Ca	Mg	Na	Fe	Ni	Cr	Cu	Сухой остаток	-активность	-активность
Исх. р-р	1104,7	4,8	1050	156,3	628	612	804	10521	4,3·105	8,6·105
Сост.1	4,7	2,0	266,7	2,9	8,9	1,8	2,2	579,4	30,1	72,5
Сост.2	2,9	0,7	170,7	2,2	3,5	1,5	1.9	385,1	24,6	64,4
Сост.3	н.п.о.	н.п.о.	150,1	1,5	0,6	0,7	0,8	313,0	15,4	42,7

Состав вводили в количестве 1,0% от объема обрабатываемого раствора.

Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

Таблица 3
Состав	Содержание
мг/кг	Бк/кг
Ca	Mg	Na	Fe	Ni	Cr	Cu	Сухой остаток	-активность	-активность
Исх. р-р	1104,7	4,8	1050	156,3	628	612	804	10521	4,3·105	8,6·105
Сост.1	3,4	2,0	221,4	1,7	2,1	1,7	2,0	351,4	15,2	24,4
Сост.2	1,8	0,5	130,8	0,8	0,4	н.п.о.	0,2	236,7	7,4	18,9
Сост.3	н.п.о.	н.п.о.	105,7	0,5	0,2	н.п.о.	0,1	173,0	н.п.о.	н.п.о.

Состав вводили в количестве 2,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

Таблица 4
Состав	Содержание
мг/кг	Бк/кг
Ca	Mg	Na	Fe	Ni	Cr	Cu	Сухой остаток	-активность	-активность
Исх. р-р	1104,7	4,8	1050	156,3	628	612	804	10521	4,3·105	8,6·105
Сост.1	1,5	0,7	128,4	0,6	0,3	н.п.о.	н.п.о.	188,1	5,4	1,4
Сост.2	1,0	0,3	101,0	н.п.о.	н.п.о.	н.п.о.	н.п.о.	158,4	2,8	н.п.о.
Сост.3	н.п.о.	н.п.о.	94,8	н.п.о.	н.п.о.	н.п.о.	н.п.о.	130,1	н.п.о.	н.п.о.

Состав вводили в количестве 3,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

Таблица 5
Состав	Содержание
мг/кг	Бк/кг
Ca	Mg	Na	Fe	Ni	Cr	Cu	Сухой остаток	-активность	-активность
Исх. р-р	1104,7	4,8	1050	156,3	628	612	804	10521	4,3·105	8,6·105
Сост.1	1,4	0,7	125,8	0,7	0,3	н.п.о.	н.п.о.	162,9	5,6	1,4
Сост.2	1,0	0,2	100,1	0,1	н.п.о.	н.п.о.	н.п.о.	154,1	3,0	0,5
Сост.3	н.п.о.	н.п.о.	94,2	0,1	н.п.о.	н.п.о.	н.п.о.	130,7	н.п.о.	0,1

Состав вводили в количестве 3,5% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

Из приведенных выше данных очевидно, что оптимальными условиями очистки и дезактивации сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, моющие средства, радиоактивное загрязнение и ионы тяжелых металлов, являются: pH среды 5,5; соотношение солей

FeCl ₃:CaCl₂:перманганат щелочного или щелочноземельного металла, составляющих предлагаемый деэмульгатор и дезактиватор, равное

(1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02).

Из таблиц 2-5 видно, что выбранный состав химических реагентов является эффективным осадителем органических, радиоактивных и стабильных изотопов. Наибольший эффект достигается в случае применения третьего состава и при 3% его концентрации (см. табл.4).

Использование настоящего изобретения позволяет одновременно эффективно очищать сточные воды от смазочно-охлаждающих жидкостей, моющих средств, радиоактивных загрязнителей и ионов тяжелых металлов при одновременном упрощении технологии, что выгодно отличает предложенный способ от известных способов очистки сточных вод.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность осуществления способа очистки сточных вод и способность обеспечения достижения усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".