СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК C02F1/28 C02F1/58 

Изобретение промышленности в качестве природоохранных мер, направленных на очистку сточных вод от формальдегида и метанола.

Описан способ очистки от метанола и формальдегида, приведенный в [1] состоящий из отгонки метанола из очищаемых надсмольных вод, образующихся в процессе получения карбамидоформальдегидных смол, без предварительной очистки от формальдегида. При этом схема включает накопление вод, отгонку в два приема. На первой стадии отгоняется метанольная фракция с содержанием метанола выше 90% На второй стадии отгоняется кондоноат, содержащий формальдегида 5 10% метанола до 5%
Куб отгонки содержит до 100 мг/л метанола, до 50 мг/л формальдегида. Куб очищается от формальдегида сложным химическим способом. Известен также способ очистки сточных вод с получением метанольной фракции при содержании формальдегида значительно превышающим ПДК [2]
К недостаткам данных способов можно отнести:
невозможность получения метанольной фракции из надсмольных вод с содержанием формальдегида ниже ПДК;
конденсат второй ступени отгонки содержит значительное количество метанола и формальдегида, что сужает область применения этой фракции;
кубы отгонки содержат значительное количество метанола до 100 мг/л и формальдегида до 50 мг/л, что требует дополнительной очистки. При этом предлагаемый в [1] способ очистки достаточно сложен.

Прототипом заявленного способа выбран способ по источнику информации [1]
Как известные, так и заявленный способ предполагает очистку сточных вод от метанола и формальдегида за счет колоночной отгонки.

Основной задачей, поставленной и разрешенной в данном изобретении, является разработка способа очистки сточных вод от метанола и формальдегида с получением каждого из них как индивидуального вещества. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода метанола и формальдегида и снижение концентрации составляющих куба до уровня ПДК.

Для решения этой задачи сточные воды, содержащие формальдегидные смолы, отстаивают до разделения их на смоляную и надсмольную фракции с последующим введением в надсмольные воды кислого гранулированного адсорбента и карбоната аммония. Содержание формальдегида в сточной воде без предварительной очистки может находиться в диапазоне концентраций от 1000 до 30000 мг/л, а метанола от 3000 до 60000 мг/л.

Отгонка по первой ступени происходит при pH 9,0 10,0 и обогреве колонны с температурой по кубу до 80^oC и температурой нагрева в секциях колонны от 64^oС в верхней секции до 75^oC в нижней, по второй ступени отгонку ведут при температуре по кубу 120 125^oC и температуре в секциях колонны от 98^oC в верхней секции до 105^oC в нижней.

Способ осуществляется следующим образом.

Сточные воды отстаивают в течение двух часов, смоляную часть удаляют, а в 1 м³ надсмольной воды вводят 40 кг кислого гранулированного глинистого сорбента, смесь выдерживают в течение 20 минут, затем в 1 м³ обработанной сточной воды добавляют 16 кг кристаллического карбоната аммония и повторно выдерживают в течение 5 минут, отделяют жидкую фракцию и проводят отгонку. Для этого используется двухступенчатая схема, состоящая из двух ректификационных колонн колпачкового (на первой ступени) и щелевого типа (на второй ступени). Отгонка очищаемой надсмольной воды проводится при pH 9 - 10, что обеспечивает устойчивость уротропина в условиях отгонки. Колонны работают в следующем температурном режиме:
1. На первой ступени используется колонна с трехсекционным обогревом. При этом температура по кубу выдерживается до 80^oC а температура нагрева секций колонны в пределах от 64^oC в верхней секции до 75^oC в нижней секции.

2. На второй ступени колонна имеет трехсекционный обогрев колонны. При этом по кубу температура выдерживается в пределах 120 125^oC, а температура в секциях колонны от 98^oC в верхней секции до 105^o в нижней.

Это позволяет использовать все фракции отгонки обрабатываемой надсмольной воды и реализовать схему с замкнутым циклом используемых вод, исключающих их сброс. Из верхней части первой ступени очистки выделяется метанольная фракция с концентрацией метанола выше 95% и формальдегида не более ПДК (0,5 мг/л). Данная фракция может быть использована при синтезе карбамидоформальдегидных смол, а также в виде сырья для получения чистого метанола. Из верхней части второй ступени выделяется водный конденсат, направляемый затем на дополнительную очистку от уротропина и используемый при синтезе карбамидоформальдегидных смол. Конденсат характеризуется pH 9 10, содержанием уротропина не более 80 мг/л, метанола 20 мг/л, формальдегида 0,5 мг/л, что значительно ниже показателей, приведенных в [1]
Куб второй ступени очистки, содержащий сульфат аммония с концентрацией 40% может быть использован как сырье для получения технического сульфата аммония.

Предложенная схема позволяет получить фракции с меньшей концентрацией токсичных веществ, более полно использовать образующиеся продукты, исключить дополнительную химическую очистку отогнанных надсмольных вод. Данная схема представляет возможность реализовать технологический цикл без сброса вод. Она является более совершенной по совокупности перечисленных параметров с точки зрения экологии.

Пример 1
Влияние pH на устойчивость уротропина показано в табл. 1.

Оптимальным с точки зрения устойчивости уротропина для работы технологической схемы является pH в пределах 9,0 10,0.

Пример 2
Температура куба первой стадии отгонки (возможность возгонки уротропина) приведена в табл. 2.

Оптимальная температура по кубу 80^oC. При 70^oC наблюдается плохая полнота отгонки, т.к. имеется метанол в кубе. При 85^oC обнаружены следы в верху колонны.

Пример 3
Температура куба второй стадии приведена в табл. 3.

Оптимальная температура куба второй стадии 120 125^oC. Температура выше 125^oC ведет к дополнительным энергетическим затратам.

Пример 4
Образование кристаллов сульфата аммония в образующемся его растворе (см. табл. 4).

Оптимальной является концентрация 40% При концентрации 35% имеем меньшее количество возвращаемой технологический цикл производства. При 45% выпадают кристаллы сульфата аммония, вызывающие забивание оборудования.

Таким образом, для очистки сточных вод, содержащих карбамидоформальдегидные смолы, от метанола используется двухступенчатая схема, состоящая из ректификационных колонн колпачковой и щелевидной модификаций. В результате отгонки надсмольной воды образуются фракции, которые могут иметь применение как индивидуальные вещества. Причем метанольная фракция содержит метанола не менее 95% Водный конденсат содержит три компонента, где уротропина 80 мг/л, метанола 20 мг/л, формальдегида 0,5 мг/л. Куб второй ступени содержит четвертый индивидуальный компонент сульфата аммония в количестве до 40%
Литература
1. Анохин А.Е. Сбор и утилизация формальдегидосодержащих жидких стоков: Обзорн. информ. выпуск 6, М. ВНИПИЭИлеспром, 1992, с.12,13.

2. Арцукевич И.М. Опарин Д.А. Гуляй И.Э. Степуро И.И. Пикуль Л.Я. Очистка сточных вод, содержащих формальдегид и метанол. Тезисы докладов ХV Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, 1993, с.18.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от формальдегида и метанола, в частности, к способу очистки сточных вод, образующихся при производстве карбамидоформальдельгидных смол, включающему предварительную очистку сточных вод от формальдегида кислым гранулированным глинистым адсорбентом и карбонатом аммония и двухступенчатую колоночную отгонку метанола и формальдегида с образованием куба, содержащего остаточные количества метанола и формальдегида, при этом отгонку ведут при pH 9,0 - 10,0 и поддерживают на первой ступени температуру куба до 80^oC и в секциях колонны от 64^oC в верхней секции до 75^oC в нижней, а на второй ступени - температуру куба 120 - 125^oC и в секциях колонны от 98^oC в верхней секции до 105^oC в нижней. 4 табл.

Способ очистки сточных вод, образующихся при производстве карбамидоформальдегидных смол, включающий двухступенчатую колоночную отгонку метанола и формальдегида с образованием куба, содержащего остаточные количества метанола и формальдегида, отличающийся тем, что предварительно проводят очистку сточных вод от формальдегида кислым гранулированным глинистым адсорбентом и карбонатом аммония, затем производят отгонку при рН 9,0 10,0, при этом на первой ступени поддерживают температуру куба до 80^oС и в секциях колонны от 64^oС в верхней секции до 75^oС в нижней, а на второй ступени поддерживают температуру куба 120 125^oС и в секциях колонны от 98^oС в верхней секции до 105^oС в нижней.