СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КОАГУЛЯНТА ИЗ ГИДРОКСИДСОДЕРЖАЩЕГО ШЛАМА ВОДООЧИСТКИ Российский патент 1999 года по МПК C02F1/52 C01F7/74 

Изобретение относится к реагентной обработке промышленных сточных вод с последующей регенерацией алюминийсодержащего коагулянта из отделенного гидроксидсодержащего шлама коагулянта.

Известные [1-5] технологические процессы регенерации коагулянта из шламов водоочистки заключаются в обработке последних минеральными кислотами, позволяющей перевести алюминий из шлама в кислый раствор коагулянта. При этом расходуются дорогостоящие и дефицитные минеральные кислоты, производство которых связано не только со значительными материальными затратами, но и с экологическими проблемами. Кроме того, при использовании для регенерации кислот полученный вторичный раствор коагулянта загрязняется органическими веществами, содержащимися в шламе коагулянта. Для очистки полученных растворов требуются сильные окислители (хлор, озон).

Улучшение физико-химических свойств регенерированного коагулянта достигают [6] добавлением к шламу перед введением кислоты и перед окислением органических примесей окислителями порошка, представляющего собой смесь кислотонерастворимого осадка и части исходного шлама, подвергнутых переработке без доступа кислорода при 350-900^oC.

Недостатками известных способов регенерации являются:
- сложность технологического процесса, предусматривающего многостадийность и высокотемпературную обработку шлама;
- значительные расходы минеральной кислоты;
- высокая стоимость полученного коагулянта за счет больших материальных и энергетических затрат.

Наиболее близок по техническому решению к нашему изобретению способ, изложенный в а. с. N 990682 [7]. Сущность способа заключается в извлечении алюминийсодержащего коагулянта из шлама водоочистки обработкой последнего кислым раствором; в качестве кислого раствора используют сточные воды после промывки водород-катионитовых фильтров с составом, мас.%:
K₂O₄ - 0.2-0.8
CaSO₄ - 20-25
MgSO₄ - 5-8
Na₂SO₄ - 3-4
H₂SO₄ - Oстальное
Регенерацию проводят следующим образом. K 20 мл шлама водоочистки с концентрацией твердой фазы 2% приливают 40 мл кислого раствора (сточные воды водород-катионитовых фильтров). Раствор отделяют от осадка фильтрацией или отстаиванием, затем испытывают в качестве вторичного раствора коагулянта.

Недостатки способа, на наш взгляд, обусловлены качеством используемого экстрагента алюминия, характерной особенностью которого являются высокие концентрации содержащихся в нем солей. Последние переходят во вторичный раствор коагулянта и могут стать причиной некоторых негативных последствий при его использовании:
- увеличение выхода шлама коагулянта;
- вторичное загрязнение осветленной воды солями и ионами, содержащимися в экстрагенте;
- засорение технологического оборудования гипсовыми отложениями.

Целью предлагаемого изобретения является:
- получение высокоактивного вторичного раствора коагулянта с сохранением хороших физико-химических и коагуляционных свойств;
- расширение ассортимента экстрагентов для извлечения алюминия из гидроксидсодержащих шламов;
- уменьшение негативных последствий, характерных для растворов коагулянтов с высоким содержанием, в частности содержащих значительные концентрации Ca²⁺ и SO₄ ^2-;
- утилизация отходов производства;
- сокращение материальных затрат на водоочистку и регенерацию шлама коагулянта;
Согласно предлагаемому способу сущность изобретения заключается в регенерации коагулянта из маслогидроксидсодержащего шлама путем обработки последнего кислым алюмосодержащим раствором. Отличительной особенностью данного экстрагента является то, что он получен в промышленных условиях в результате разложения катализаторного комплекса процесса Фриделя-Крафтса-Густавсона водой и представляет собой отход производства, характеризуемый следующими показателями:
Bеличина pH - 0,6-1,0
Cодержание свободной соляной кислоты, % (мас. доли) - 0,94-2,20
Cодержание хлорида алюминия, % (мас. доли) - 0,79-1,86
Cодержание алкилароматических углеводородов, мг/дм³ - 200-500
Кислый отработанный катализаторный комплекс (ОКК) добавляют в шлам коагулянта в количестве 2,0 - 3,0 дм³/дм³, перемешивают в течение 1 мин, отстаивают в течение 60-120 мин при температуре 18-22^oC.

Возможность реализации предлагаемого способа проверена в лабораторных условиях. Для сравнения и контроля параллельно проводили опыты по регенерации коагулянта с использованием 25% (мас. доли) серной кислоты. Полученные вторичные растворы коагулянтов испытывали в процессе коагулирования примесей нефтесодержащих сточных вод НПЗ.

В опытах использовали шламы коагулянта, образующиеся в процессе очистки сточных вод НПЗ (1 система) сульфатом алюминия на флотационных установках, и сточные воды НПЗ, поступающие на физико-химическую очистку. Шламы коагулянта перед обработкой кислыми реагентами обезвоживали методом отстаивания. Обезвоженный шлам содержит 2,2-6,3 мг/дм³ Al³⁺ и имеет влажность 91,0 - 98,0% (мас. доли).

В регенерированных растворах коагулянта определяли оптическую плотность, ХПК, концентрацию иона алюминия, последний определяли в шламе до и после его обработки реагентами. Степень регенерации рассчитывали, используя результаты аналитического контроля по алюминию и данные материального баланса по выходу шлама и раствора коагулянта. Примеры по регенерации шлама коагулянта отходом производства и серной кислотой представлены в таблице.

Экспериментальные данные показывают, что растворение шлама и выделение из него алюминия в раствор происходит в равной степени как при использовании серной кислоты, так и при использовании ОКК. Отличительной особенностью регенерированного отходом производства коагулянта является более высокое содержание иона алюминия, лучшие показатели как по оптической плотности, так и по ХПК. Улучшение физико-химических свойств регенерированного серной кислотой коагулянта возможно только при его очистке методом адсорбции с использованием активированного угля.

Коагуляционную активность регенерированных коагулянтов проверяли методом пробной коагуляции примесей нефтесодержащих сточных вод.

Опыты проводили следующим образом. Cточную воду обрабатывали регенерированным раствором коагулянта из расчета 4-5 мг/дм³ по Al³⁺. После декантации скоагулированной взвеси в осветленной воде замеряли оптическую плотность, концентрацию ПАВ и ХПК. Результаты очистки при использовании коагулянтов, регенерированных серной кислотой и отходом производства, были практически одинаковыми. Вместе с тем коагулянт, полученный при обработке шлама серной кислотой, перед использованием был очищен методом адсорбции, коагулянт, полученный предлагаемым способом, использовали без очистки, расход последнего из расчета дм³/м³ стоков в два раза меньше.

Предлагаемый способ регенерации коагулянта из маслогидроксидсодержащего шлама позволяет:
- получить высокоэффективный алюмосодержащий раствор коагулянта с хорошими физико-химическими свойствами;
- уменьшить выход шлама водоочистки;
- утилизировать отходы производства;
- получить хорошее качество осветленной регенерированным коагулянтом воды;
- сократить материальные затраты на очистку воды и регенерацию коагулянта;
- получить не только материальный, но и экономический эффект от утилизации отходов производства.

Источники информации
1. Шевченко Л.Я. Утилизация осадков водопроводных станций //Водоснабжение и сан. техника. - 1985, N 4, с. 9-11.

2. Кульский Л.А., Донцова М.И., Медведев М.И. Исследование процессов регенерации шламов при коагуляции воды //Водоснабжение и сан. техника. - 1972, N 3, с. 4-7.

3. Епифанов Ю. В. Влияние старения гелей гидроокиси алюминия на эффективность кислотной регенерации коагулянтов //Химия и технология воды. -1989, т. 11, N 3, с. 259-261.

4. Кульский Л.А., Донцова М.И., Медведев М.И. Получение коагулянтов из осадков промывных вод и факторы, влияющие на их свойства //Водоподготовка и очистка промышленных стоков.- 1972, вып. 8, c.38-44.

5. Авт. cв. СССР N 357808, C 02 В 1/18, 1973.

6. Авт. cв. СССР N 842040, C 02 F 1/52, 1981.

7. Авт. cв. СССР N 990682, C 02 F 1/52, 1980 - прототип.

Изобретение относится к реагентной обработке промышленных стоков с последующей регенерацией алюминийсодержащего коагулянта. Регенерацию коагулянта из маслогидроксидсодержащего шлама ведут обработкой кислым алюмосодержащим раствором, полученным в промышленных условиях в результате разложения катализаторного комплекса процесса Фриделя-Крафтса-Густавсона водой и представляющим отход производства со следующими показателями: величина рH 0,6-1,0, содержание свободной соляной кислоты, % (мас.доли) 0,94-2,20, содержание хлоридаалюминия, % (мас.доли) 0,79-1,86, содержание алкилароматических углеводородов, мг/дм³ 200-500. Полученный вторичный раствор коагулянта имеет хорошие физико-химические и коагуляционные свойства. Использование его в процессе коагуляционной очистки промышленных стоков позволяет не только утилизировать отходы производства, но и получить осветленную воду хорошего качества. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ регенерации коагулянта из маслогидроксидсодержащего шлама водоочистки путем обработки кислым раствором, отличающийся тем, что в качестве кислого раствора используют отработанный катализаторный комплекс (ОКК) процесса Фриделя-Крафтса-Густавсона. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отработанный катализаторный комплекс (ОКК) характеризуется следующими показателями:
Величина рН - 0,6 - 1,0
Содержание свободной соляной кислоты, % (мас. доли) - 0,94 - 2,20
Содержание хлорида алюминия, % (мас. доли) - 0,79 - 1,86
Содержание алкилароматических углеводородов, мг/дм³ - 200 - 500