способ очистки сточных вод

Формула изобретения

Способ обработки сточных вод, включающий обработку их в присутствии кислорода в поле гальванической пары в виде механической смеси частиц, образованной железным анодом и катодом, включающим кокс, отличающийся тем, что обработку ведут с попеременным контактированием ее с кислородом воздуха и сточной водой, а катод дополнительно содержит пиролюзит при соотношении кокс : пиролюзит (2 - 3) : 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки хозбытовых вод от органических примесей.

Известен способ очистки сточных вод путем электролиза c нерастворимыми титановыми электродами (ОРТА) в присутствии пиролюзита между электродами. Затраты электроэнергии при этом составляют 8-18 квтч/м³ (см. а.с. СССР N518467, кл. C 02 C 5/12, "Способ очистки сточных вод красильно-отделочных производств", заяв. 25.11.74, опубл. 25.06.76).

Недостатком известного способа является то, что данный способ требует больших затрат электроэнергии. В связи с этим его использование для очистки хозбытовых сточных вод является нерентабельным.

Кроме того, электроды ОРТА являются дефицитным и дорогим материалом, что приводит к удорожанию процесса очистки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, включающий обработку их в поле гальванической пары с растворением железного анода при переменном контактировании электродов с кислородом воздуха и с раствором. В качестве катода используется медь (см. патент РФ N 807650, кл. C 22 B 3/00, C 02 C 5/00, "Способ извлечения ионов тяжелых цветных металлов из растворов", заявл.15.11.79)

Прототип имеет общий с аналогом недостаток, который заключается в том, что использование в качестве катода меди приводит к удорожанию процесса очистки из-за высокой стоимости.

Кроме того, при использовании гальванопары железо-медь процесс очистки протекает при определенной плотности тока (это связано со стандартным электродным потенциалом Cu примерно + 0,22 B) и, в соответствии с этим, в процессе работы гальванопары образуется определенное количество коагулянта - окислов железа (в основном магнетит). В связи с этим данной плотности тока недостаточно для требуемой глубины очистки хозбытовых сточных вод от органических примесей.

Задачей настоящего изобретения является создание такого способа, при котором можно было бы значительно повысить эффективность очистки хозбытовых сточных вод и удешевить процесс очистки.

Техническим результатом является возможность увеличения плотности тока в поле гальванопары за счет подбора таких материалов в качестве катода, которые имели бы более положительный стандартный потенциал, чем медь, а также получения в поле гальванопары железосодержащего коагулянта с более высоким содержанием железа (III).

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе очистки вод, включающем обработку их в поле гальванической пары с растворением железного анода при попеременном контактировании электродов с кислородом воздуха и раствором, согласно изобретению обработку проводят с использованием катода, выполненного в виде механической смеси кокса с пиролюзитом в соотношении (2-3):1.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации показали, что предлагаемая совокупность приемов очистки сточных вод неизвестна и не следует явным образом из изученного материала, т.е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ может быть применен для очистки различных сточных вод от органических примесей, в том числе и от нефтепродуктов без подачи электрического тока, так как дает возможность увеличить плотность тока гальванопары за счет подбора недорогих материалов для катода, что делает этот способ доступным, а следовательно, практически применимым.

Плотность тока гальванопары в предлагаемом способе увеличивается за счет того, что стандартный электродный потенциал кокса около +0,56 B, пиролюзита около +0,40 B, что обеспечивает разность потенциалов гальванопары примерно (+1)-(-1,2)B. По прототипу разность потенциалов находится в пределах (+0,6) - (-0,7)B.

Кроме того, использование пиролюзита позволяет доокислить образующиеся оксиды железа (II) до соединений железа (III), которые являются более эффективными коагулянтами для органических примесей. При этом применение в качестве катода кокса и пиролюзита в соотношении (2-3):1 обеспечивает вышеуказанный эффект (см. таблицу).

Применение соотношения кокса к пиролюзиту, меньшего чем 2:1, приводит к недостаточной разности потенциалов, которая находится в пределах (+0,8) - (-0,9)B (таблица), в поле гальванопары и, следовательно, к снижению параметров очистки.

Применение соотношения кокса к пиролюзиту, большего чем 3:1, приводит к недостаточному образованию коагулянта на основе железа (III), что не обеспечивает полной коагуляции органических примесей (см. таблицу).

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Исходную сточную воду с содержанием органических примесей (см. таблицу) непрерывно подают в барабанный вращающийся гальванокоагулятор с объемом рабочей зоны 0,4 м³, заполненный наполовину смесью железа, кокса и пиролюзита в соотношении 4:(3-2):1, общей массой около 1100 кг. Процесс обработки происходит в течение 6 мин. При этом микротоки, образующиеся в поле гальванопары, деструктируют органические загрязняющиеся компоненты и частично их окисляют. Кроме того, в поле гальванопары образуются оксидные формы железа типа гетит, магнетит, липидокрокит, лимонит и др., которые, взаимодействуя с кислородом воздуха (при вращении барабанного коагулятора) и пиролюзитом, переходят в оксид железа (III) и магнетит. Данные вновь образованные соединения железа сорбируют и коагулируют деструктированные органические компоненты, обеспечивая значительное снижение ХПК и БПК в очищаемых водах. Кроме того, железо (III) связывает фосфаты, содержащиеся в данных водах, в фосфат железа, а ионы аммония - в соединения типа клатратов, что обеспечивает очистку сточных вод и от данных компонентов. После вышеприведенной обработки очищенная вода подается на отстаивание в течение 2 ч, а осадок из отстойника выводится на иловые площадки с последующей утилизацией. Чистая вода сбрасывается в водоем или используется для полива.

Пример.

Опыты проводились в лабораторном гальванокоагуляторе барабанного типа, изготовленного из оргстекла общим объемом 3 дм³, с объемом рабочей зоны 200 см³. Число оборотов барабана 4 об/мин. Продолжительность обработки 6 мин.

Наличие полок в барабане позволяло попеременно контактировать загружаемой смеси с воздухом и раствором.

В гальвагокоагулятор загружалась смесь железной стружки, кокса и пиролюзита в соотношении:

4:0,66:0,33, т.е. 4:2:1

4:0,72:0,28, т.е. 4:2,5:1

4:0,75:0,25, т.е. 4:3:1

Вес загружаемой смеси - 2 кг.

После обработки очищенная вода отстаивалась 2 ч, затем проводился анализ проб.

По прототипу в гальванокоагулятор загружалась смесь железной и медной стружки в соотношении 4:1.

Результаты анализов сведены в таблицу.

Кроме того, в результате анализа выявлено, что микротоки, образующиеся в поле гальванопары, губительно действуют на патогенную микрофлору сточных вод, тем самым обеспечивая глубокое их обеззараживание.

Предлагаемый способ очистки сточных вод по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности очистки хозбытовых сточных вод и удешевление процесса очистки.