СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ СИНТЕТИЧЕСКИЕ АНИОННЫЕ ПАВ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/58 C02F1/463 

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки сточных вод от синтетических анионных поверхностно активных веществ (САПАВ).

Сложность очистки сточных вод от синтетических поверхностно-активных веществ, в частности от синтетических анионных поверхностно-активных веществ (САПАВ), вызвана тем, что они способствуют растворимости других соединений в воде. При использовании наиболее распространенного для очистки от САПАВ гидроксида кальция связывающего анионную часть САПАВ в нерастворимые соединения кальция, происходит повышение реакции среды (рН) с выделением ионов натрия (калия) в раствор и последующему омылению других органических веществ (жиров, масел), для которых применялись САПАВ [1]
Известен способ двухступенчатой очистки сточных вод производства САПАВ, где на первой стадии проводят обработку воды гидроксидом кальция, вторую ступень очистки осуществляют методом напорной флотации. Доза гидроксида кальция на первой ступени составляет 30 г/дм³ при степени очистки 75-80% Применение второй ступени позволяет получить суммарный эффект 82-84% Очищенная вода содержит САПАВ до 60 мг/дм³ [2]
Недостатком данного способа является невысокая степень очистки, значительный расход реагента, повышенная величина реакции среды.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ комплексной очистки, включающий обработку хлоридом кальция с последующей электрокоагуляцией в присутствии растворимого электрода [3] Расход хлорида кальция составляет 1,0 г/дм³ обрабатываемой воды. При этом анионная часть САПАВ частично связывается ионами кальция в нерастворимые соединения. После этого проводят электрообработку раствора в течение 20 минут, используя в качестве растворимого электрода алюминий, плотность тока составляет 100 А/м². Образующуюся пену удаляют. Концентрация САПАВ в очищенной воде составляет 20 мг/дм³ при степени очистки до 90% и конечной рН 8,4.

Недостатком данного способа является применение дефицитных материалов - хлорида кальция и алюминия металлического, расход электроэнергии при незначительной глубине очистки воды. Задачей предлагаемого способа очистки сточных вод от САПАВ является создание способа, позволяющего проводить глубокую очистку от синтетических анионных поверхностно-активных веществ с использованием более доступных и эффективных соединений кальция в сочетании с электрохимической обработкой без использования внешних источников энергии и дорогостоящих и дефицитных материалов.

Задача решается тем, что комплексную очистку сточных вод, содержащих САПАВ, осуществляют путем введения в сточную воду цемента, как кальций - содержащего комплексного реагента с последующей обработкой раствора в поле гальванопары.

Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что достигается высокая степень очистки от САПАВ (до 99,2%) и других органических загрязнений (до 98,6% по показателю ХПК).

Принцип действия метода основан на том, что строительный цемент, имеющий состав 62-76% СаО, 19-24% SiO₂, 4-7% Al₂O₃, 2-6% Fe₂O₃ и 1,5-4,0% MgO, вводят в раствор, с концентрацией САПАВ 200-2500 мг/дм³ и величине ХПК 1000-25000 мг/дм³ в количестве 5-10 г/дм³, раствор перемешивается с последующим отстаиванием. Далее раствор проходит деструктивную обработку в поле гальванопары, в качестве которой может быть использована пара железо-углеродсодержащий материал с последующим отстаиванием и фильтрацией. Суммарная степень очистки после двух стадий и фильтрации составляет для САПАВ до 99,2% и для всей суммы органических веществ (суммарный показатель ХПК) до 98,6%
Механизм действия метода основан на том, что на первой стадии анионная часть диссоциированных молекул САПАВ связывается с кальцием цемента в нерастворимые соединения с последующей сорбцией на развитой поверхности комплексных соединений алюминия и железа с кальцием, входящих в состав цемента. При этом соединения кремния, находящиеся в цементе, играют роль флокулянта, ускоряющего осаждение. При использовании цемента не происходит повышения реакции среды, т. к. при обменной реакции натрия (калия) на кальций первые связываются (соединяются) с ионами алюминия, железа и кремния - структурными составляющими цемента. Одновременно происходит выделения в воду других органических составляющих из структуры САПАВ в виде тонкой эмульсии и бывших ранее, благодаря действию САПАВ, в воде в виде истинно-растворенных веществ. Часть их также сорбируется на поверхности соединений цемента, а часть, имея сложную структуру, остается в растворе и является не реакционно-способной по отношению к цементу.

Для разрушения сложных молекул до более простых и их окисления, т.е. для создания условий для взаимодействия с кальцием, растворы подвергаются второй стадии обработки в электрическом поле, создаваемом гальванопарой например железо-углеродсодержащие соединения, как наиболее дешевые и доступные материалы, в частности железо-кокс. Далее поведение деструктированных соединений идентично поведению на первой стадии очистки. Проведение фильтрации позволяет осуществить тонкое отделение взвеси нерастворимых соединений.

Таким образом проводится очистка сточной воды от синтетических анионных поверхностно-активных веществ и сопутствующих им примесей.

Для подтверждения достижения технического результата приводим пример осуществления способа.

Пример.

В 1 дм³ сточной воды (например косметическое производство кремов и шампуней), содержащей АПАВ в количестве 2500 мг/дм³ и с показателем содержания органических веществ ХПК, равным 25000 мг/дм³ вводят строительный цемент в количестве 10 грамм. Раствор перемешивают, затем дают образовавшемуся осадку осесть. Мелкодиспеpсные частицы остаются в растворе. Реакция среды раствора (рН) составляет 7,5. Этот раствор подают в гальванокоагулятор, заполненный смесью железной стружки с углеродсодержащим веществом, образующей гальванопару. Раствор контактирует с гальванопарой. В качестве гальванопары используется пара железо-углерод, взятые в соотношении (весовом) 4:1. Затем раствор фильтруется (отделяется) от дополнительно выделенных загрязняющих компонентов.

Содержание в очищенной воде АПАВ составляет не более 5 мг/дм³ при величине показателя содержания органических веществ до ХПК 200 мг/дм³.

В таблице в качестве примеров, подтверждающих достижение технического результата, приведены результаты экспериментов, выполненных аналогично описанному при диапазоне концентраций АПАВ и величине показателя ХПК.

Использование: очистка сточных вод от синтетических анионных поверхностно активных веществ. Сущность изобретения: процесс проводится в две стадии с использованием на первой - цемента, а на второй - воду обрабатывают в поле гальванического элемента в нейтральной среде. 1 табл.

1 Способ очистки сточных вод, содержащих синтетические анионные ПАВ, путем введения кальцийсодержащего реагента с последующей электрохимической обработкой, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего реагента используют цемент и после отделения осадка проводят электрохимическую обработку воды в поле гальванического элемента, причем очистку ведут в нейтральной среде.