способ очистки сточных вод от красителей и поверхностно- активных веществ

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, включающий предварительную очистку, нейтрализацию, резделение обратным осмосом, вываривание концентрата до сухого остатка и регенерацию мембранных элементов, отличающийся тем, что перед разделением обратным осмосом сточные воды периодически нейтрализуют с pH 5 6 до pH 8 9, причем продолжительность стадии разделения с предварительной нейтрализацией составляет 16 22 ч, а без нейтрализации 5 10 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мембранному разделению водных растворов, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ) и красители и может быть использовано на предприятиях легкой, пищевой и химической промышленности.

Известен способ очистки сточных вод от красителей и ПАВ, включающий предварительную очистку, нейтрализацию, разделение обратным осмосом, выпаривание концентрата до сухого остатка и регенерацию мембранных элементов.

Недостатком данного способа является недостаточно высокая эффективность процесса из-за необходимости частой регенерации обратноосмотической мембраны, приводящей к повышенному расходу реагентов на регенерацию и снижению средней производительности мембранных элементов.

Задача способа повышение эффективности процесса.

Задача достигается тем, что в известном способе очистки сточных вод от красителей и ПАВ, включающем предварительную очистку, нейтрализацию, разделение обратным осмосом, выпаривание концентрата до сухого остатка и регенерацию мембранных элементов, согласно изобретению разделение обратным осмосом проводят с циклическим изменением величины рН 5-6 до 8-9, причем продолжительность стадии разделения без нейтрализации (рН 5-6) составляет 5-10 ч, а с предварительной нейтрализацией до рН 8-9 составляет 16-22 ч.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с известным показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что перед разделением обратным осмосом в сточных водах циклически изменяют величину рНс 5-6 до 8-9, причем продолжительность стадии разделения с рН 5-6 составляет 5-10 ч, а с рН 8-9 составляет 16-22 ч.

Сточные воды предприятий легкой промышленности наряду с красителями различной природы, ионогенными и неионогенными ПАВ содержат различное количество минеральных солей, в том числе солей жесткости, поступающих, в частности, с подпитывающей систему водой. Вода после предварительной очистки содержит определенное количество ПАВ, красителей и минеральных солей. Работа обратноосмотических мембран на таких смесях приводит к образованию слоя загрязнений на поверхности мембраны и требует регулярного проведения операции регенерации с применением специальных моющих средств. Отключение мембранной установки на регенерацию приводит к снижению усредненной производительности технологической линии или требует наличия резервного оборудования. Известны различные способы регенерации мембран, из которых наиболее часто и эффективно применяют химические методы, в частности кислотную или щелочную промывку. Применение той или иной промывки обусловлено, главным образом, составом отложений на поверхности мембран. Сточные воды, содержащие красители и ПАВ, а также минеральные соли, могут рассматриваться как смешанные растворы, в которых наличие электролитов и полярных веществ обуславливает чувствительность процесса обратноосмотического разделения к кислотности (показателю рН) разделяемого раствора.

При снижении рН разделяемого раствора уменьшается вероятность образования осадков солей жесткости на мембранах, но снижается селективность обратноосмотических мембран, а при рН 3-4 возрастает опасность коррозии оборудования и коммуникаций, кроме того, требуется повышенное количество реагентов, вводимых в поток в нейтрализаторе.

При увеличении рН разделяемого раствора вероятность выпадения солей жесткости возрастает, хотя селективность обратноосмотических мембран выше и увеличивается образование осадков, содержащих ПАВ. Обеспечение высоких значений рН (10-12) требует повышенного расхода реагентов при нейтрализации. Экспериментально установлено, что оптимальными значениями величины рН разделяемого потока осветленной воды при циклическом изменении этих величин при обратноосмотическом разделении являются величина рН 5-6 для работы в кислой среде в течение 8-10 ч и величина рН 8-9 для работы в течение 16-22 ч в щелочной среде. Продолжительность стадии обратноосмотического разделения при рН 5-6 или 8-9 определяется конкретным составом разделяемого потока (соотношение концентраций ПАВ, красителей и минеральных солей, их абсолютные величины и вид отдельных составляющих), который влияет на состав и структуру образующихся осадков.

При работе в кислой среде наблюдается выделение осадка, обогащенного органическими соединениями, и постепенно удаляются отложения солей жесткости, но в то же время длительное воздействие кислой среды вызывает коррозию оборудования. При уменьшении времени работы на разделяемом потоке с рН 5-6 снижается опасность коррозии, сокращается количество осадка, содержащего органику, но снижается также и вероятность достаточно полного удаления осадка солей жесткости. При работе в щелочной среде создаются благоприятные условия для удаления осадка, содержащего органику, но в осадок на поверхности мембраны выпадают соли жесткости. Снижение времени работы на разделяемом потоке с рН 8-9 уменьшает вероятность достаточно полного удаления осадка с органикой, хотя и сокращается количество осадка, содержащего соли жесткости.

Экспериментально установлено, что оптимальными значениями длительности работы при рН 5-6 и рН 8-9 являются соответственно 8-10 и 16-22 ч при периодическом изменении величины рН с рН 5-6 на рН 8-10 в течение всего времени работы обратноосмотического аппарата между регенерациями специальным моющим раствором.

Следует отметить, что не имеет значения, какую воду подавать вначале в аппарат осмотического разделения, кислую или щелочную, важно только чередование рН, подаваемых сточных вод. Благодаря способности мембраны частично регенерироваться при изменении рН реже требуются остановки осмотического аппарата для регенерации химическими моющими средствами с 46 ч непрерывной работы (по известному способу) до 120 ч в предлагаемом способе, что приводит к увеличению усредненной производительности технологической линии и снижению расходов реагентов на химическую мойку.

Необходимость поддержания величины рН пермеата, возвращаемого в технологический цикл, в пределах рН 6,5-8,5 требует наличия в технологической схеме усреднителя для смещения пермеата, поступающего в течение 8-10 ч при разделении осветленной воды с рН 5-6, с пермеатом, поступающим в течение 16-22 ч при разделении осветленной воды с рН 8-9.

В качестве усреднителя в большинстве случаев может быть использована буферная емкость, предусматриваемая обычно в технологических схемах станций очистки сточных вод.

На чертеже приведена технологическая схема процесса очистки сточных вод от красителей и ПАВ.

П р и м е р. Сточную воду, содержащую красители (20 мг/л), ПАВ (70 мл/г) и минеральные соли (600 мг/л) и имеющую величину рН 7 с расходом 10000 л/ч подают на узел 1 предварительной очистки, где ее очищают от взвешенных веществ и осветляют, отделяя шлам на центрифуге 2. Затем предварительно очищенную воду, имеющую рН 5, направляют на нейтрализацию раствором NaOH в аппарат 3. При этом величину рН доводят до рН 8, что вызывает увеличение содержания солей до 698 мг/л. В аппарат для разделения обратным осмосом 4 подают предварительно очищенную воду в течение 16 ч послей нейтрализации (рН 8), а затем в течение 6 ч без нейтрализации (рН 5). Из аппарата разделения отводят пермеат, после усреднения в аппарате 5 подаваемый для повторного использования в технологическом процессе, и концентрат, направляемый на выпаривание, например, в аппарат с падающей пленкой и шнековой выгрузкой сухого остатка 6. Сухой остаток из аппарата 6 может быть использован, например, в стекольном производстве или направлен на захоронение, конденсат вторичного пара может быть возвращен в технологический цикл вместе с пермеатом, полученным после обратноосмотического разделения и усреднения.

Для реализации известного способа очистки сточных вод, содержащих красители и ПАВ, поток предварительно очищенной воды подают на нейтрализацию для поддержания величины рН 7-8 в потоке, направляемом на обратноосмотическое разделение.

Основные параметры осуществления очистки сточных вод по известному и предложенному способам приведены в таблице.

Из представленных данных следует, что предлагаемый способ позволяет снизить расход реагентов на 50-60%