СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1996 года по МПК C02F1/24 

Изобретение относится к области обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано для глубокой очистки промышленных стоков красильных и отделочных цехов текстильных предприятий, содержащих взвешенные вещества, ПАВ, красители и другие специфические загрязнения.

Известен способ флотационной очистки сточных вод от ПАВ, красителей и взвешенных веществ, включающий подачу очищаемой воды, раствор коагулянта (сульфата алюминия в количестве (180 210 мг/дм³) и водовоздушной смеси в последовательно соединенные флотационные камеры и отвод образующегося в каждой камере флотошлама и очищенной воды. Остаточная концентрация ПАВ, красителей, взвешенных веществ и ХПК составляла соответственно 8,4 мг/дм³, 0,9 мг/дм³, 21,7 мг/дм³, 204 мг/дм³, а эффект очистки 95; 95; 93; 70%
Недостатками известного способа являются относительно невысокая степень очистки по ПАВ, красителям, взвешенным веществам и ХПК, что объясняется относительно небольшой удельной адсорбцией указанных загрязнений из их смеси на поверхности гидроксида алюминия. Кроме того, образуется большой объем флотошлака, подлежащий захоронению, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ флокуляционной очистки сточных вод, описанный в [2]
Известный способ предусматривает очистку промышленных и бытовых сточных вод с целью повторного их использования в техническом водоснабжении производительностью 400 дм³/час. Он состоит из следующих стадий: флокуляции суспендированных частиц и органических веществ неорганическим флокулянтом (полиалюминий хлоридом в количестве 200 мг/дм³), реагентной флотации с соотношением воздух/сточные воды в диапазоне от 1 • 10^-2 до 1 • 10^-4 и последующая флотация с соотношением воздух/сточные воды в диапазоне от 1•10^-2 до 1•10^-4 и последующая флотация с соотношением воздух/сточные воды в диапазоне 3 10.

Данные по очистке стоков известным способом приведены в таблице 1.

Известный способ позволяет очистить воду до стандартных параметров технической воды (последняя используется, например для мойки машин и других технических нужд). Однако, как видно из таблицы 1 после реагентной и безреагентной флотации остаточная концентрация взвешенных веществ, ПАВ, органических веществ, азотсодержащих соединений (соответственно 10; 2; 10; 20 мг/дм³). Это объясняется недостаточной агрегацией и осаждением дисперсных загрязнений из их смеси под действием неорганического флокулянта. Поэтому необходима дорогостоящая стадия доочистки на активном угле с последующей электролитическо-флотационной сепарацией и обеззараживанием хлором, что делает известный способ экономически невыгодным при больших объемах очищаемой воды (например для очистки стоков текстильной промышленности с целью повторного использования воды для процесса крашения тканей), где среднее потребление воды составляет около 1000 м³/сут.

Кроме того, большой расход неорганического флокулянта (полиалюминийхлорида 200 мг/дм³) на стадии реагентной флотации приводит к образованию большого объема флотошлама. Последний трудно утилизируется и, как правило, подлежит захоронению, что приводит к загрязнению окружающей среды. Следует также отметить, что с флотошламом безвозвратно теряется ПАВ. Таким образом, известный способ очистки сточных вод требует усовершенствования в направлении увеличения глубины очистки на стадии флотации, что позволит упростить и сделать более экономичной стадию доочистки, а всю технологию очистки сточных вод малоотходной.

Целью изобретения является разработка способа флотационной очистки сточных вод красильно-отделочных цехов текстильных предприятий, который бы обеспечивал высокую глубину очистки от загрязнений при низком расходе реагента и малом объеме флотошлама, а также возможность утилизации ПАВ и безотходность технологии за счет утилизации флотошлама. Достигаемый изобретением результат обеспечивается изменением порядка проведения стадий безреагентной и реагентной флотационной очистки, заменой неорганического флокулянта на катионный органический флокулянт.

Для решения поставленной цели предложен способ очистки сточных вод красильно-отделочных цехов текстильных предприятий, включающий реагентную и безреагентную флотацию, в котором, согласно изобретению, вначале осуществляют безреагентную флотацию, затем реагентную флотацию с использованием в качестве флотореагента катионного органического флокулянта.

Установлено, что изменение порядка стадий флотации (по изобретению сначала безреагентная, затем реагентная) позволяет извлечь на стадии безреагентной флотации до 90% ПАВ, которые можно повторно использовать для технологических нужд. В результате эффективного удаления ПАВ из очищаемой сточной воды происходит дестабилизация системы и для извлечения оставшихся в очищаемой воде органических загрязнений (ПАВ, прямых красителей) на стадии реагентной флотации требуется значительно меньший расход флокулянта (15 25 мг/дм³). Кроме того, замена неорганического флокулянта на органический, а именно катионный, повышает эффективность флотационной очистки (глубина очистки от ПАВ 0,91 мг/дм³, красителей 0,5 мг/дм³, взвешенных веществ 2 мг/дм³) и резко сокращает объем флотошлама. Полученный флотошлам после отстоя можно утилизировать в производстве керамических изделий (в качестве выгорающей добавки) или сжечь, т.е. способ позволяет организовать практически безотходную технологию очистки сточных вод красильно-отделочных цехов текстильных предприятий.

Способ реализуется следующим образом.

Очистке подвергали сточные воды цеха крашения Николаевской чулочной фабрики, содержащие прямые (анионные) красители в количестве 50 150 мг/дм³, взвешенные вещества 50 150 мг/дм³, ХПК 200 500 мг/дм³, ПАВ 50 150 мг/дм³. Воду подают на безреагентную флотацию при объемном соотношении воздух/сточная вода (0,5±2,5):1. Процесс ведут в течение 5 15 мин. Образующийся флотоконденсат (1 3% объема очищаемой воды) направляют на фильтр с алюмосиликатным материалом (кварцевый песок, клиноптилолит) для удаления взвешенных веществ до достаточной концентрации 0,5 1 мг/дм³, а полученный фильтрат с концентрацией ПАВ до 2,7 г/дм³ повторно используют в технологических процессах. Остаточная концентрация загрязнений в воде, прошедшей безреагентную флотацию, составляет: взвешенных веществ 25 100 мг/дм³, анионных красителей 50 150 мг/дм³, ХПК 180 450 мг/дм³, ПАВ 10 30 мг/дм³. В воду после безреагентной флотации добавляют катионный органический флокулянт полидиметилдиаллиламмоний хлорид (ВПК-402), четвертичные аммониевые соли на основе полистирола (ВПК-101), полиэтиленамин (ПЭЛ), поливинилпирролидоны (ПВП), полимер пиридиновой соли (ППС), сополимер метакриламида и диэтиламиноэтилметакрилата (Амифолк), полиаминоалкиловые эфиры метакриловой кислоты (ПААЭМАК) в количестве 10 20 мг/дм³ и подают на реагентную флотацию при объемном соотношении воздух/сточная вода (1,5±10^-2 1±10^-1) 1. Процесс проводят в течение 5 15 мин. Остаточная концентрация загрязнений после реагентной флотации составляет: красителей 0,3 0,5 мг/дм³, ПАВ 0,1 1 мг/дм³, взвешенных веществ 1 2 мг/дм³, ХПК 20 60 мг/дм³. Режимы при объемном соотношении воздух/сточные воды (0,5 2,5) 1 при безреагентной флотации и (1,5х10^-2 1x10^-1) 1 при объемном соотношении воздух/сточные воды, а также дозе реагента 20 мг/дм³ являются оптимальными в изобретении при проведении способа очистки сточных вод. Образующиеся флотошламы в количестве 0,025 0,5% от общего количества сточных вод с влажностью 90 92% отводят на дальнейшую утилизацию. Поскольку в состав флотошлама входят, в основном только органические соединения, его можно утилизировать в производстве керамических изделий в качестве выгорающей добавки либо сжечь.

Время процесса составляет 5 15 мин. Очищенные сточные воды имеют остаточную концентрацию загрязнений красителей 0,3 0,5 мг/дм³, ПАВ 0,1 1 мг/дм³, взвешенных веществ 0,5 2 мг/дм³, ХПК 20 60 мг/дм³. Такая глубина очистки позволяет использовать очищенную воду в технологическом процессе крашения.

Установка состоит из аппарата безреагентной флотации (1), фильтра с алюмосиликатной загрузкой (кварцевый песок, клиноптилолит) (2), емкости для реагента (3), флотатора реагентной флотации (4), отстойника флотошлама (5), фильтра с алюмосиликатной загрузкой (кварцевый песок, килноптилолит) (6). Очистку сточной воды проводят на установке, принципиальная схема которой представлена на чертеже.

Объемный расход исходных сточных вод составляет 93700 дм³/час. Сточную воду, содержащую 150 мг/дм³ красителей, 30 мг/дм³ ПАВ, 126 мг/дм³ взвешенных веществ и имеющую ХПК 486 мг/дм³, подвергают безреагентной и реагентной флотации и доочистке фильтрованием через алюмосиликатный материал. Образовавшийся после безреагентной флотации флотошлам, включающий взвешенные вещества и ПАВ, направляют на фильтр с алюмосиликатной загрузкой, где отбирают взвешенные вещества, а водный раствор ПАВ идет на повторное использование. Количество образованного отведенного флотошлама составляет 937 дм³/час, концентрация ПАВ в флотошламе 2,73 г/дм³. На стадии реагентной флотации в качестве флокулянта используют катионный органический флокулянт ВПК-402. Доза флокулянта составляет 20 мг/дм³. Очищенные после безреагентной и реагентной флотации сточные воды направляют на фильтры с алюмосиликатной загрузкой (кварцевый песок, клиноптилолит) для удаления остаточных взвешенных веществ. Количество образующегося флотошлама после реагентной флотации 37,46 дм³/час, влажность 91,2% Очищенные сточные воды после фильтрования содержат 0,5 мг/дм³ красителей, 0,91 мг/дм³ ПАВ, 2 мг/дм³ взвешенных веществ и 24,3 мг/дм³ ХПК. Эффект очистки соответственно 99,7% 96,9% 98,5% 95%
Сравнительные данные по степени очистки известным и предлагаемым способом приведены в таблице 2.

Как следует из данных табл.2, предложенный способ очистки сточных вод обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества; повышение степени очистки сточных вод по взвешенным веществам, красителям, ПАВ; увеличение производительности и уменьшение длительности процесса; возможность возвращения 90% ПАВ для повторного использования в технологических целях; уменьшение расхода реагента на 90% уменьшение в 10 раз количества флотошлама по сравнению с известным способом; полная утилизация флотошлама. Полученные сточные воды удовлетворяют требованиям, необходимым для повторного водоснабжения в техническом водопользовании. Предлагаемый способ экономичен, практически безотходен, высокопроизводителен. Кроме того, применение катионоактивного органического флокулянта на стадии реагентной флотации обеспечивает эффект обеззараживания сточных вод (при концентрации катионного флокулянта 2 10 мг/дм³, содержание вирусов в сточных водах снижается на 90% (Баран А.А. Полисодержащие дисперсные системы. Киев: Наук. думка, 1986, 204 с.). ТТТ1

Использование: очистка промышленных стоков красильных и отделочных цехов текстильных предприятий. Сущность изобретения: сточные воды подвергают сначала безреагентной, а затем реагентной флотационной очистке с использованием катионного органического флокулянта. Результатом способа очистки сточных вод является повышение степени очистки сточных вод по взвешенным веществам, красителям, ПАВ, возможность возвращения 90% ПАВ для повторного использования, уменьшение расхода реагентов на 90%, уменьшение объема флотошлама в 10 раз по сравнению с известным способом. Использование предложенного способа предотвращает загрязнение окружающей среды путем исключения сброса органических загрязнений в водоемы. 2 табл., 1 ил.

Способ флотационной очистки сточных вод, включающий реагентную и безреагентную флотацию, отличающийся тем, что перед реагентной флотацией осуществляют безреагентную, а в качестве флокулянта используют органический катионный флокулянт.