СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ И/ИЛИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФОГРУППЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F9/00 C02F1/44 

Изобретение относится к очистке сточных вод производств легкой и химической промышленности от красителей и(или) органических веществ, содержащих сульфогруппы (например, кислотных, прямых, активных красителей), и ионов металлов.

Известен способ химической очистки сточных вод от красителей и органических веществ, заключающийся в применении коагулянтов [1] В качестве коагулянтов применяют сульфаты алюминия и железа, хлорное железо, серную кислоту, известь, хлорную известь, полиакриламид. Они хорошо сорбируют органические вещества, в том числе красителя, и вместе с частицами песка, глины, карбоната кальция и другими твердыми веществами образуют рыхлые агрегаты с различной степенью пористости. Однако, химическая очистка сточных вод недостаточно эффективна, имеет большую продолжительность, обладает эксплуатационной сложностью и высокой стоимостью капитальных сооружений.

Для эффективного удаления органических загрязнений из сточных вод предприятий легкой промышленности используется биохимическая очистка, так как в процессе предварительной физико-химической очистки концентрация загрязнений снижается недостаточно [2] Биохимическая очистка сточных вод осуществляется на городских или локальных станциях аэрации, что требует значительных капиталовложений на строительство и занимает обширные площади под системы прудов-накопителей и прудов-испарителей.

Известен способ очистки сточных вод от кислотных, катионных и прямых красителей с использованием адсорбента суспензии диизопропилнафталинсульфоната бария [3] Суспензию синтезируют приливанием 0,2 М раствора диизопропилнафталинсульфоната натрия к 0,1 М раствору хлористого бария. Недостатками данного способа являются применение биологически нерасщепляемого диизопропилнафталинсульфоната натрия, а также сложности с удалением шлама в промышленных масштабах.

Известен способ очистки сточных вод от красителей методом ультрафильтрации с помощью плоских полимерных мембран, заключающийся в том, что водные растворы активных красителей монохлортриазинового (проционы) и винилсульфонового типа (ремазоли) концентрации от 0,1 до 2% подвергают ультрафильтрации через мембраны G-0,5 т (высокомолекулярный электролит) и S-0,5T (полисульфон) в фильтрах MC-4 с полезной поверхностью мембран 40 см² при давлении 2 кг/см² (0,2 МПа) и частотой перемещения 800 мин^-1 [4] Недостатком данного способа является очень низкая производительность, что затрудняет его использование в промышленном масштабе. Кроме того, этот способ является периодическим.

Наиболее близким к предлагаемому является ультрафильтрационный способ очистки сточных вод от красителей, заключающийся в разделении с использованием трубчатых мембран [5] Ультрафильтрацию проводят с помощью трубчатых ультрафильтров типа БТУ-0,5/2 с полупроницаемыми мембранами на основе этилцеллюлозы, полисульфонамида и частично омыленного сополимера винилацетата с винилхлоридом марки А-150. Этот метод разделения имеет узкий диапазон использования, т. е. он эффективен только для нерастворимых в воде пигментных, дисперсных и отдельных представителей кубовых красителей, а для красителей и органических веществ, имеющих в своем составе сульфогруппы (то есть водорастворимых), метод мембранного разделения с помощью трубчатых ультрафильтров не пригоден из-за низкой селективности мембран.

Задачей изобретения является обеспечение возможности очистки сточных вод от красителей и(или) органических веществ, содержащих сульфогруппы, методом ультрафильтрационного разделения с одновременным удалением избытка ионов металла.

Поставленная задача достигается тем, что сточные воды, содержащие красители и(или) органические вещества, имеющие в своем составе сульфогруппы, обрабатывают при pH 9,5-11,5 водорастворимой солью двух- или трехвалентного металла в массовом соотношении с красителем 4:1 15:1, нейтрализуют до pH 6,5-8,5 кислотой, образующей с металлом труднорастворимую соль, очищают от грубых механических примесей и направляют на ультрафильтры для глубокой очистки. При обработке сточной воды водорастворимой солью двух- или трехвалентного металла (например Ba²⁺ или AI³⁺) краситель из водорастворимого состояния переходит в труднорастворимую соль (например, бариевый или алюминиевый лак), которая образует тонкодисперсную суспензию, хорошо поддающуюся ультрафильтрации. При нейтрализации кислотой, образующей с металлом труднорастворимую соль, одновременно удаляется избыток ионов металла. Очищенную сточную воду (пермеат) направляют на повторное использование, а концентрат утилизируют.

На фиг. 1 представлена зависимость селективности мембран Ф-1 (Фторпластовые) и ПСА-1 (полисульфонамидные) от pH разделяемой среды. Представленные данные показывают, что предварительная обработка сточных вод, содержащих краситель кислотный фиолетовый С, хлоридом Ba в массовом соотношении с красителем 4:1, позволяет достигнуть наибольшей селективности мембран 98,7-99,8% когда реакция красителя с металлом происходит при pH 9,5-11,5.

Аппаратурное оформление предлагаемого способа очистки сточных вод представлено на фиг. 2. Сточные воды, содержащие красители, имеющие в своем составе сульфогруппы, и ионы металлов, из красильного оборудования поступают на фильтра предварительной очистки 1, где очищаются от грубодисперсных примесей, затем направляются в емкость-накопитель концентрата 2, куда с помощью емкостей дозаторов 3, 4 подается щелочной агент и водорастворимая соль двух- или трехвалентного металла. Образовавшаяся суспензия перемешивается с помощью насоса 5 в течение 5-10 мин. Из дозатора 6 добавляется кислота до достижения pH 6,5-8,5. Полученная тонкодисперсная суспензия с помощью центробежного насоса 5 проходит через механический фильтр. и поступают в блоки разделения 8, откуда очищенная вода (пермеат) направляется на повторное использование в качестве технической воды для приготовления красильного раствора. Концентрат из емкости-накопителя 3 сливается в бочкотару для утилизации.

Примеры осуществления способа представлены в таблице.

Сточную воду с температурой 15-65^oC (без подогрева), содержащую красители, имеющие в своем составе сульфогруппы, от красильного оборудования направляют на фильтр предварительной очистки и собирают в емкость-сборник, куда при необходимости добавляют щелочной агент (например NaOH) до pH 9,5-11,5. Затем туда же добавляют водорастворимую соль двух- или трехвалентного металла в массовом соотношении с красителем 4:1 15:1 и перемешивают в течении 5-10 мин. Образовавшуюся суспензию нейтрализуют до pH 6,5-8,5 кислотой, образующей с ионами металла труднорастворимую соль, и подвергают механической очистке. После фильтра тонкодисперсную суспензию подают на блоки ультрафильтров для разделения. Блоки состоят из ультрафильтров типа БТУ-0,5/2 с мембранами ПСА-1 или Ф-1. Разделение проходят при перепаде давления в системе мембраны 0,2-0,5 МПа и скорости потока жидкости над мембраной 2,5-5,0 м/с.

Способ по прототипу осуществляли в аналогичных условиях, но без добавки соли металла, без последующей нейтрализации и механической очистки.

Как видно из представленных в таблице данных, степень очистки сточных вод (селективность) по заявляемому способу на 28,9-52,2% выше, чем по способу-прототипу, а проницаемость мембран увеличилась на 9,8-32,1%

Использование: очистка сточных вод производств легкой и химической промышленности от красителей и(или) органических веществ, содержащих сульфогруппы и ионы металлов. Сущность изобретения: сточные воды обрабатывают при pH 9,5-11,5 водорастворимой солью двух - или трехвалентного металла в массовом соотношении с инградиентом 4:1 - 15:1, нейтрализуют до pH 6,5-8,5 и подвергают механической очистке с последующим ультрафильтрационным разделением. Способ обеспечивает интенсификацию, повышение качества процесса очистки сточных вод от красителей и(или) органических веществ, содержащих сульфогруппы и ионы металлов, и возврат пермеата полученного в процессе ультрафильтрационного разделения в производство. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 табл.

1. Способ очистки сточных вод от красителей и/или органических веществ, содержащих сульфогруппы, включающий механическую очистку и ультрафильтрационное разделение на мембранных элементах, отличающийся тем, что перед ультрафильтрационным разделением сточные воды обрабатывают при pH 9,5 - 11,5 водорастворимой солью двух- или трехвалентного металла при массовом соотношении с красителем 4 1 15 1 перемешивают, нейтрализуют до pH 6,5 - 8,5 кислотой, образующей с металлом труднорастворимую соль, и подвергают дополнительно механической очистке. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимой соли используют соли бария или алюминия. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что для нейтрализации используют серную или фосфорную кислоту. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ультрафильтрационное разделение ведут на фторопластовых трубчатых мембранах.