способ очистки сточных вод от взвешенных веществ, его варианты

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от взвешенных веществ, включающий введение коагулянта, перемешивание и отделение образующегося осадка отстаиванием, отличающийся тем, что в качестве коагулянта используют продукт взаимодействия природного бишофита, металлического алюминия и соляной кислоты, взятых в массовом соотношении 1 (0,02 0,3) (0,08 0,9), причем коагулянт вводят в количестве 0,2 30 мл/л.

2. Способ очистки сточных вод от взвешенных веществ, включающий введение коагулянта, перемешивание и отделение образующегося осадка отстаиванием, отличающийся тем, что в качестве коагулянта используют продукт электролитического растворения в природном бишофите металлического алюминия, взятых в массовом соотношении 1 (0,001 0,01), причем коагулянт вводят в количестве 0,4 40 мл/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке сточных вод от твердых и жидких диспергированных веществ, в частности к разработке способа очистки сточных вод лесоперерабатывающих заводов, металлообрабатывающих предприятий, предприятий пищевой промышленности и природных вод при водоподготовке питьевой воды.

Известный способ очистки сточных вод содержащих твердую и жидкую дисперсную фазу сводится к добавлению в сточную воду коагулянтов сульфата алюминия, сульфата железа (II) хлорида железа (III) Наибольшее осветление сточной воды происходит при использовании солей трехвалентного железа и сульфата алюминия или их смесей [1]

К причинам, припятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относятся следующие:

хлорное железо и сульфат железа (II) часто применяют в виде порошка что затрудняет дозирование их в непрерывном процессе очистки сточной воды;

для оптимальной степени очистки требуется корректировка рН среды с помощью гидроксида кальция или гидрокарбонатов калия и натрия а это усложняет процесс;

применение солей железа для очистки природной воды при водоподготовке питьевой воды сопряжено с увеличением содержания железа в очищенной воде, при этом значительно превышается предельно допустимая концентрация (ПДК) по этому элементу.

относительно высокое содержание алюминия в коагулянте припятствует широкому его использованию в процессах очистки сточных вод из-за его высокой стоимости.

Известно применение гидроксихлорида алюминия (ГОХА) для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты [2]

ГОХА эффективно разрушает эмульсии, очищает от взвешенных и коллоидных частиц сточные воды, однако, во первых из-за узкого интервала значений рН, при которых он работает эффективно, применение его затруднено, поскольку требуется корректировка рН среды, во вторых, из-за высокого содержания алюминия в ГОХА, стоимость которого велика, применение его в широком масштабе ограничено.

В качестве прототипа выбран способ очистки сточной воды смесью гидрохлорида алюминия и трихлорида железа [3] По этому способу в сточную воду добавляют ГОХА и FeCl₃ в соотношении 1 3.

Причинами, припятствующим достижению требуемого технического результата способа очистки по прототипу является применение хлорного железа, во-первых, из-за необходимости материальных и экономических затрат при производстве FeСl₃ во-вторых, введение ионов железа в очищаемую воду в количестве 150 мг/л приводит к значительному превышению ПДК на ионы железа (0,3 мг/л).

В предлагаемом изобретении решается важная задача разработка экономически выгодного и экологически чистого способа очистки сточных вод и природных вод от твердых и жидких диспергированных веществ, а именно сточных вод на лесоперерабатывающих предприятиях, металлообрабатывающих заводах, предприятиях пищевой промышленности, а также в в процессах очистки природной воды при водоподготовки питьевой воды.

При реализации предлагаемого способа очистки сточных вод получают следующей технический результат: повышается степень очистки от твердых и жидких диспергированных веществ. При этом степень очистки по ХПК достигает 97,2, по нефтепродуктам 96,2, а по взвешенным (мутность для питьевой воды) - 99,7

Уменьшается потребность в дефицитном алюминии, который входит в состав используемых коагулянтов в 2 6 раз по сравнению с известными коагулянтами и с прототипом.

Предлагаемые коагулянты работают в более широком интервале значений рН сточной воды, при этом они дают более плотные осадки, чем ГОХА.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе очистки сточных вод и природной воды, содержащих твердые и жидкие диспергированные вещества, заключающемся в добавлении коагулянта, перемешивании и отстое в качестве коагулянтов используются продукты взаимодействия природного бишофита (ГОСТ 7759-73), соляной кислоты и металлического алюминия в массовом отношении 1: (0,02 0,3) (0,08 0,9) в количестве 0,2 30 мл/л или продукта взаимодействия природного бишофита и металлического алюминия в массовом отношении 1: (0,01 0,001) при электролитическом растворении металлического алюминия в этих смесях, в количестве 0,4 40 мл/л сточной воды.

Эффект улучшения технико-экономических показателей процесса очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты и твердую взвешенную фазу происходит за счет синергизма ионов алюминия, входящих в хлоралюминийсодержащий компонент коагулянтов и ионов магния, входящих в природный бишофит, а также продуктов их взаимодействия. При этом такие коагулянты работают в большом интервале значений рН, от кислой рН 4 6, где в качестве коагулянта выступает хлоралюминийсодержащий компонент продукта, до щелочной рН 8 14, где в качестве коагулянта выступает природный бишофит.

В сильно щелочных растворах, при рН > 10, сначала протекает реакция

Mg²⁺ + 2OH^- ---> Mg(OH)₃,

затем рН понижается за счет вышеприведенной реакции и начинает образовываться гидроксид алюминия

Al³⁺ + 3OH^- ---> Al(OH)₃.

Кроме того, в сточных водах металлообрабатывающих предприятий,содержащих эмульгированные нефтепродукты,эмульсия масла стабилизирована анионактивными ПАВ, в частности жирными кислотами алифатического ряда. При этом ион магния, входящий в природный бишофит особенно при повышенных температурах, вступает в реакцию образования соли

Mg²⁺ + RCOO^- ---> (RCOO)₂Mg,

при этом разрушается защитный слой частиц эмульсии. Получаемая соль плохо растворяется в воде, выделяется из нее в виде хлопьев и выталкивается в поверхностный слой вместе с нефтепродуктами. Эмульсия из-за потери стабилизатора разрушается.

Выбор типа коагулянта объясняется различным значение рН очищаемой воды, удешевлением очистки а также различной устойчивостью сточной воды к действию коагулянтов.

Применение предлагаемых коагулянтов в количестве более 40 г/л неприемлемо из-за повышения солесодержания в очищенной воде и возникновения явления стабилизации дисперсной фазы, которая обусловлена передозировкой коагулянта.

Пример 1. В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта для очистки нефтесодержащих вод продукта полученного электролитическим растворением металлического алюминия в природном бишофите при плотности постоянного тока 0,82 4,1 а/дм² в течение 2 30 ч. Массовое соотношение природный бишофит-металлический алюминий составляет 1: 0,01.

В сосуды емкостью 1,5 л заливают по 1 л сточной воды с температурой 25^oС и рН 10, содержащей эмульгированные нефтепродукты на основе эмульсола ЭТ-2. В исходной воде содержание нефтепродуктов составляет 19,3 г/л, а ХПК 57800 мг, O₂/л.

При перемешивании добавляют коагулянт в количестве 0,4; 1; 3; 10; 30 и 40 мл/л. Происходит расслоение сточной воды на две фазы. В верхней фазе содержатся нефтепродукты.а в нижней очищенная вода. Через 1 ч отстоя в очищенной воде определяют содержание нефтепродуктов и химическое поглощение кислорода (ХПК). Данные анализа по степени очистки приведены в табл. 1.

Пример 2. В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта для очистки нефтесодержащих вод,продукта полученного электролитическим растворением металлического алюминия в природному бишофите при плотности постоянного тока 0,82 4,1 а/дм² в течение 2 30 ч. Массовое соотношение природный бишофит-металлический алюминий составляет 1 0,001.

В сосуды емкостью 1,5 л заливают по 1 л сточной воды с температурой 25^oС и рН 10, содержащей эмульгированные нефтепродукты на основе эмульсола ЭТ-2. В исходной воде содержание нефтепродуктов составляет 19,3 г/л, а ХПК 57800 мг, O₂/л.

При перемешивании добавляют коагулянт в количестве 0,4; 1; 3; 10; 30 и 40 мл/л. Происходит расслоение сточной воды на две фазы. В верхней фазе содержатся нефтепродукты, а в нижней очищенная вода. Через 1 ч отстоя в очищенной воде определяют содержание нефтепродуктов и химическое поглощение кислорода (ХПК). Данные анализа по степени очистки приведены в табл. 2.

Пример 3. В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта для очистки сточных вод продукта полученного электролитическим растворением металлического алюминия в смеси природного бишофита и соляной кислоты в объемном соотношении (1 0,001) (0,001 1) при плотности постоянного тока 0,82 4,1 а/дм² в течение 2 30 ч. Массовое с соотношение компонентов компонентов природный бишофит-металлический алюминий-соляная кислота в продукте составляет 1: 0,07 0,15.

В сосуды емкостью 1,5 л заливают по 1 л сточной воды бродильного отделения пивоваренного завода с температурой 25^oС и рН 6, содержащая в качестве дисперсной фазы продукты получения пива, в основном дрожжи. В исходной сточной воде ХПК составляет 109710 мг, O₂/л, а твердая дисперсная фаза (взвешенные) 36250 мг/л.

При перемешивании добавляют коагулянт в количестве 0,2; 0,4 и 10 мл/л сточной воды. Происходит интенсивное выделение дисперсной фазы в виде осадка.

Через 1 ч отстоя в очищенной воде определяют ХПК и взвешенную дисперсную фазу.

Результаты анализов по очистке сточной воды приведены в табл. 3.

Отличие в степени очистки от взвешенных, которая выше, чем по ХПК, объясняется тем, что в сточной воде производства пива очень много этилового спирта и сахара, которые коагуляцией не удаляются из стоков.

Пример 4. В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта для очистки нефтесодержащих сточных вод продукта, полученного предварительным химическим растворением алюминия в смеси природного бишофита и соляной кислоты в соотношении (0,9 0,1) (0,1 0,9) и затем электролитически растворяли алюминий при плотности постоянного тока 0,82 4,1 а/дм² в течение 2 - 30 ч. Массовое соотношение компонентов природный бишофит-алюминий-соляная кислота в продукте составляет 1: 0,05 0,1.

В сосуды емкостью 1,5 л заливают по 1 л сточной воды с температурой 25^oС и рН 10, содержащая эмульгированные нефтепродукты на основе эмульсола ЭТ-2. В исходной воде содержание нефтепродуктов составляет 19,3 г/л, а ХПК 57800 мг, О₂/л.

При перемешивании добавляют коагулянт в количестве 0,4; 1; 3; 10; 30 и 40 мл/л. Происходит быстрое разложение эмульсии на два слоя,верхний слой нефтепродуктов, нижний слой очищенная вода. Через 1 ч отстоя в очищенной воде определяют содержание нефтепродуктов и ХПК. Результаты анализов по очистке сточной воды приведены в табл. 4.

Пример 5. В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта продукта, полученного предварительным растворением металлического алюминия в соляной кислоте, затем полученный раствор смешивают с природным бишофитом в объемном соотношении (0,9 0,1) (0,1 0,9) после чего проводят электролитическое растворение металлического алюминия при плотности постоянного тока 0,82 4,1 а/дм² в течение 2 30 ч. Массовое соотношение компонентов в продукте природный бишофит-металлический алюминий-соляная кислота составляет 1: 0,02 0,08.

В сосуды емкостью 1,5 л заливают по 1 л речной воды, содержащая в качестве дисперсной фазы (твердой) природные взвеси.

При перемешивании добавляют коагулянт в количестве 0,2; 0,4; 1 и 5,0 мл/л. Происходит интенсивное образование хлопьев в очищаемой воде, которые хорошо оседают и отделяются. Через 1 ч отстоя очищенную воду подвергают анализу по ГОСТ 2874-82 на питьевую воду. В табл. 5 приведены эти результаты анализа в сравнении с прототипом и сульфатом алюминия, который используется в настоящее время для водоподготовки.

Пример 6. В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта для очистки нефтесодержащих сточных вод продукта полученного предварительным химическим растворением алюминия в смеси природного бишофита и соляной кислоты в соотношении (0,9 0,1) (0,1 0,9) и затем электолитически растворяли алюминий при плотности постоянного тока 0,82 4,1 а/дм² в течение 2 - 30 ч. Массовое соотношению компонентов природный бишофит-металлический алюминий-соляная кислота в продукте составляет 1: 0,3 0,9.

В сосуд емкостью 1,5 л заливают по 1 л сточной воды производства древесно-волокнистых плит лесоперерабатывающего комбината (ЛПК), содержащего в качестве дисперсной фаэы дисперсию древесины стабилизированную различными ПАВ. В исходной воде содержание взвешенных веществ составляет 1286 мг/л, а ХПК 5766 мг, О₂/л. При перемешивании добавляют коагулянт в количестве 0,2; 0,4; 1 и 5 мл/л. наблюдается интенсивное выделение дисперсной фазы в осадок. Через 1 ч отстоя очищенную воду подвергают анализу по ХПК и взвешенным веществам.

В табл. 6 приведены результаты анализов по очистке сточной воды ЛПК.

Таким образом, очистка сточных вод продуктами взаимодействия природного бишофита соляной кислоты и металлического алюминия или продуктом взаимодействия природного бишофита и металлического алюминия дает лучшие результаты, чем по прототипу.

Из приведенных примеров следует, что использование предлагаемого способа очистки сточных вод с помощью коагулянтов, продуктов взаимодействия природного бишофита соляной кислоты и металлического алюминия или природного бишофита и металлического алюминия по сравнению с прототипом дает экономию алюминия в 2 6 раз.