способ очистки сточных вод красильно-отделочных цехов кожевенного производства

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КРАСИЛЬНО-ОТДЕЛОЧНЫХ ЦЕХОВ КОЖЕВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий обработку реагентом-осадителем с последующим отстаиванием, электрохимической обработкой осветленного раствора, разделением полученной суспензии, обработкой полученного фильтрата активированным углем, концентрированием на полупроницаемой мембране с возвратом пермеата в производство и выпариванием концентрата, отличающийся тем, что в качестве реагента-осадителя используют медный купорос, после обработки которым раствор подщелачивают гидроксидом натрия, а концентрирование ведут с использованием нанофильтрационной мембраны с селективностью на 1,0%-ном водном растворе хлористого натрия 10-25%

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что медный купорос берут в количестве 0,15-1,25 г на 1 л сточной воды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подщелачивание гидроксидом натрия ведут до pH 7,5-10,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке воды и промышленных сточных вод, в частности к очистке от красителей сточных вод предприятий кожевенной и меховой промышленности.

Известен способ очистки сточных вод, включающий обработку реагентом-осадителем, а именно молибдатом аммония и отделение образующегося осадка флотацией или фильтрованием [1]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ очистки сточных вод красильно-отделочных цехов кожевенного производства путем обработки реагентом-осадителем с последующим отстаиванием, электрохимической обработкой осветленного раствора, разделением полученной суспензии, обработкой полученного фильтрата активированным углем, концентрированием на полупроницаемой мембране с возвратом пермеата в производство и выпариванием концентрата [2]

Известный способ недостаточно эффективен из-за длительности процесса отстаивания после коагуляции, высокого содержания органики и красителей в осветленной воде, в связи с чем увеличивается нагрузка на последующие стадии процесса и для обеспечения требований к очищенной воде, возвращаемой в технологический процесс (например, по величине ХПК, которая не должна превышать 200 мг О₂/л), используют обратноосмотическую мембрану.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса за счет сокращения длительности отстаивания при обработке реагентом-осадителем и снижения электроэнергии.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем обработку реагентом-осадителем с последующим отстаиванием, электрохимической обработкой осветленного раствора, разделением полученной суспензии, обработкой полученного фильтрата активированным углем, концентрированием на полупроницаемой мембране с возвратом пермеата в производство и выпариванием концентрата, в качестве реагента-осадителя используют медный купорос, после обработки которым раствор подщелачивают гидроксидом натрия, а концентрирование ведут с использованием нанофильтрационной мембраны с селективностью на 1,0% -ном водном растворе хлористого натрия 10-25% При этом медный купорос берут в количестве 0,15-1,25 г на 1 л сточной воды, а подщелачивание гидроксидом натрия ведут до рН 7,5-10,5.

Для повышения эффективности процесса очистки сточных вод цехов крашения кожевенной и меховой промышленности в качестве реагента-осадителя предлагается использовать медный купорос, присутствие которого в сточной воде, содержащей красители, способствует их расщеплению, окислению и комплексообразованию. Образование комплексов ионов меди с молекулами красителей и их осаждение наиболее интенсивно проходит в водных растворах, величина рН которых составляет 7,5-10,5.

Количество вводимого медного купороса определяется количеством и видом красителей в очищаемых сточных водах и влияет также на скорость коагуляции и осаждения образующихся комплексов. При уменьшении концентрации медного купороса увеличивается вероятность неполного связывания красителей в виде медьсодержащих не растворимых в воде комплексов, описываемых общими формулами [-O-C₆H₄-N= N-C₆H₄-O-] Cu, [-O-C₆H₄-N= N-C₆H₄-NH-] Cu или [O-CO-C₆H₄-N= N-C₆H₄-CO-O-]Cu, преобладает образование мелких агрегатов частиц, формул или хлопьев с малой скоростью осаждения, что требует длительного нахождения суспензии в отстойнике. В результате стабилизация показателя ХПК наступает при более высоких абсолютных значениях и снижается степень очистки по другим показателям. При увеличении концентрации медного купороса может быть связано все количество красителей, медьсодержащие комплексы образуют более крупные агрегаты с большой скоростью осаждения, но при этом возрастает расход реагента-осадителя и вводимого затем гидроксида натрия. Экспериментально найдено, что для очистки сточных вод красильно-отделочных цехов концентрация медного купороса составляет 0,15-1,25 г/л.

Кислотность среды, в которой происходит коагуляция частиц нерастворимого медьсодержащего комплекса, определяется количеством введенного гидроксида натрия и оценивается по величине рН.

С уменьшением рН среды реакция комплексообразования протекает медленнее, хуже идут процессы окисления и расщепления красителей в присутствии ионов, растворимость образующего гидроксида Cu увеличивается и количество осадка уменьшается, что ведет к снижению количества других примесей, удаляемых из сточной воды за счет сорбции частицами осадка.

При увеличении рН среды указанные реакции идут достаточно быстро, но растворимость гидроксида Cu снова возрастает и количество образующегося осадка снижается.

Экспериментально найдено, что в присутствии других ионов растворимость гидроксида Cu минимальная в области рН среды 7,5-10,5, что обеспечивает оптимальные условия образования осадка комплексных соединений меди и выделяемых красителей. Фильтрат, обработанный активированным углем, содержит наряду с органическими примесями и поверхностно-активными веществами хлорид натрия, соли хрома, меди и других многовалентных металлов. Известный способ концентрирования фильтрата на обратноосмотических мембранах обеспечивает выделение практически всех указанных примесей, включая и хлорид натрия.

Использование нанофильтрационной мембраны вместо обратноосмотической позволяет повысить степень концентрирования примесей, содержащих соли Cr и других многовалентных металлов, оставляя основное количество хлорида натрия в пермеате, возвращаемом в технологический процесс для приготовления свежей красильной ванны.

При работе нанофильтрационной мембраны на многокомпонентных растворах наблюдается определнная взаимосвязь между селективностью мембраны по хлориду натрия и по соединениям многовалентных металлов. Селективность мембраны по хлориду натрия оценивают при работе на его 1%-ном водном растворе.

При уменьшении селективности по хлориду натрия снижается и селективность по соединениям хрома и меди, а также по органическим веществам, определяющим величину ХПК, концентрацию ПАВ и цветность. Увеличивается возможная степень концентрирования выделяемых примесей и производительность мембранного аппарата. При увеличении селективности по хлориду натрия увеличивается также селективность по соединениям хрома и меди, по другим примесям, больше хлорида натрия остается в концентрате, что ведет к потерям хлорида натрия и снижению производительности мембранного аппарата. Экспериментально установлено, что для концентрирования фильтрата, обработанного активированным углем, наиболее пригодны нанофильтрационные мембраны марки ОПМН-К с селективностью по 1%-ному водному раствору NaCl в пределах 10-25%

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного и соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволяет выявить в них признаков, отличающих заявляемое решение от прототипа.

На чертеже показана схема очистки сточных вод красильно-отделочных цехов кожевенного производства.

П р и м е р. Сточные воды цеха крашения заготовок меховых изделий, содержащие красители прямой черный, кислотный черный, пирокатехин и другие компоненты ванны для крашения, а также накапливающиеся в ней примеси (см. табл. 1), направляют в сборник 1, откуда их дозируют с расходом 1,5 м³/ч в отстойник 2, последовательно смешивая с 20%-ным раствором медного купороса и 40%-ным раствором гидроксида натрия, обеспечивая в потоке, поступающем в отстойник 2, концентрацию купороса 0,6 г/л и рН 9,0. Вместимость отстойника 2 обеспечивает время пребывания в нем реагентов около 17 сут, что достаточно для завершения окислительных реакций и осаждения образующейся твердой фазы. Осветленную воду направляют в электролизер 3 с периодическим реверсом постоянного тока плотностью 2 А/дм² при вместимости ванны около 2 м³ и площади электродов 800 дм². Образующийся в электролизере осадок отделяют в осадительной центрифуге 4. Фильтрат направляют в адсорбер 5 с активным углем марки АГ-3 по ГОСТу 20464-75, а затем в мембранную установку с мембранными рулонными элементами марки ЭРН-К-96-475 с нанофильтрационной мембраной ОПМН-К. Селективность мембраны по 1%-ному раствору NaCl составляет 15% Получаемый пермеат имеет показатель ХПК 160 мг O₂/л и содержание NaCl 16,2 г/л. Концентрирование отделяемых примесей осуществляют полностью, возвращая концентрат на вход мембранную установку в течение 8 ч, после чего сливают накопившееся в замкнутом контуре количество концентрата (70 л). Показатели пермеата при других режимах работы приведены в табл.1 и 2. Концентрат направляют в выпарную установку 7, откуда сухой остаток выводят на утилизацию, а конденсат соединяют с пермеатом и используют повторно при приготовлении ванны для крашения.

При очистке тех же сточных вод по известному способу перед подачей в отстойник 2 смешивают с 10%-ным раствором сульфата алюминия, обеспечивая в потоке, поступающем в отстойник 2, концентрацию указанного реагента-осадителя 0,9 г/л. При этом рН среды составляет около 6,0. Необходимое время пребывания суспензии в отстойнике 2 составляет около 40 сут. Осветленную воду обрабатывают в электролизере 3 при плотности тока 2 А/дм² и площади электродов 1100 дм². Осадок отделяют в осадительной центрифуге 4, направляя фильтрат в адсорбер 5 с активным углем марки АГ-3, а затем в мембранную установку с рулонными элементами марки ЭРО. Получают пермеат с показателем ХПК 170 мг О₂/л и содержанием NaCl 3,2 г/л и концентрат, который направляют в выпарную установку 7. Конденсат из выпарной установки используют повторно при приготовлении ванны для крашения.

Результаты проведенных опытов показывают, что применение в качестве реагента-осадителя медного купороса в количестве 0,15-1,25 г/л при рН среды 7,5-10,5 позволяет увеличить глубину очистки по основным показателям при уменьшении длительности отстаивания в 2-5 раз. Это дает возможность использовать при концентрировании нанофильтрационную мембрану, сократив при этом удельный расход электроэнергии на 20%