СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1999 года по МПК C02F1/28 B01J20/20 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод с помощью сорбентов и может быть использовано на предприятиях целлюлозно-бумажного производства, нефтехимии, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки сточных вод, где в качестве сорбентов используют следующие соединения: алюмосиликаты, содержащие до 40% Al₂O₃ [Химический энциклопедический словарь. Гл. ред. И. П.Кнунянц. - М.: Сов.энциклопедия, 1983, - 792 с. ] , цеолиты [Судникович В.Г., Скобеев И.К., Лебедева В.Т., Егорова И.В. Применение природных ионообменников для очистки стоков от флотореагентов //Цветная металлургия. - 1984. - N 12. - С. 90-91.], шлаки [заявка N 2-32950 Япония, оп. 90.07.24 N 2-824].

Однако приведенные сорбенты обладают рядом существенных недостатков, основные из которых - низкая избирательность и малая емкость. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод с использование в качестве сорбента цеолитов следующего состава (вес.%):
SiO₂ - 68,87; Al₂O₃ - 12,5; Fe₂O₃ - 0,83; TiO₂ - 0,011;
FeO - 0,1, Na₂O - 1,85; CaO - 1,95; K₂O - 2,88;
MgO - 1,5, Pb₂O - 0,018, MnO - 0,05; P₂O₅ - 0,01;
Li₂O - 0,006; H₂O - 9,425.

крупностью - -2,5+1,25 мм и -1,25+0,63 мм [Судникович В.Г., Скобеев И.К. , Лебедева В.Т., Егорова И.В. Применение природных ионообменников для очистки стоков от флотореагентов //Цветная металлургия. - 1984. - N 12. - С. 30-31].

Однако требуемая степень очистки сточных вод до ПДК такого сложного состава, как: высокоцветные-лигносульфонатные, нефтесодержащие, с высокой степенью жесткости, с большим содержанием ионов железа и ртути не достигается.

Изобретение направлено на повышение степени очистки сточных вод сложного химического состава и удешевление технологического процесса сорбции.

Поставленная задача достигается путем обработки сточных вод сорбентом, в качестве которого используют золу, полученную при сжигании шлам-лигнина, являющегося отходом целлюлозно-бумажного производства и имеющего следующий состав (вес.%):
C - 14,0 - 16,0; SiO₂ - 6,8 - 7,2;
Fe₂O₃ - 4,0 - 6,0; CaO - 2,5 - 3,5;
Al₂O₃ - 68,0 - 72,0.

Эффективность очистки сточных вод сложного состава путем их обработки золой объясняется наличием в ней не только широкого спектра соединений, каждое из которых проявляет сорбционные свойства различного типа и обладающих высокой степенью сродства к различному классу соединений, но и синергетическим эффектом. Использование золы вышеприведенного состава в качестве сорбента является новым и следовательно предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "новизна".

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Условия экспериментов по динамической сорбции и определению остаточных концентраций веществ в фильтрате в статическом режиме сохранялись постоянными во всех примерах и проводились по стандартной методике (Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. //Химический анализ производственных сточных вод. - М., изд-во: Химия, 1974 - 335 с.; Парфит Г.К., Рочестр Г. Адсорбция из растворов на поверхности твердых тел. Москва: Мир, 1986; Ерохова Т.В., Распопова Г.А. Эффективность адсорбционной очистки промышленных и сточных вод. Материалы 1 Научной Конференции, Энгельс, апр. 1993).

Пример 1.

В бюретку, объемом 50 мл помещают 5 г предлагаемого сорбента - золы, и фильтруют приготовленную модельную воду - раствор сульфатного лигнина с pH 7, цветностью 2500^o ХКШ, ХПК = 500 мг/л. Фильтрацию через слой сорбента проводят до "проскока" ДОЕ и до установления постоянного показателя цветности в фильтрате ПДОЕ, определяем остаточное содержание ХПК мг/л.

Пример 2.

Проделывают те же операции, что и в примере 1, только в качестве сорбента используют Al₂O₃.

Пример 3.

Проделывают те же операции, что и в примере 1, только в качестве сорбента используют цеолиты, химический состав которых приведен выше.

Пример 4.

Проделывают те же операции, что и в примере 1, только в качестве сорбента используют шлак ТЭЦ, класс крупности которого - от -0,5 до +2 мм.

Пример 5.

В бюретку, объемом 50 мл помещают 5 г предлагаемого сорбента - золы, через который фильтруют приготовленную модельную воду - раствор, содержащий ионы Ca²⁺, концентрация CaCl₂ 3000 мг/л. Фильтрацию через слой сорбента проводят до "проскока" ДОЕ и до установления постоянной концентрации ионов Ca²⁺ в фильтрате, определяют остаточную концентрацию ионов Ca²⁺.

Пример 6.

Проделывают те же операции, что и в примере 5, только в качестве сорбента используют цеолиты, химический состав которых приведен выше на странице 2.

Пример 7.

Проделывают те же операции, что и в примере 5, только в качестве сорбента используют Al₂O₃.

Пример 8.

Проделывают те же операции, что и в примере 5, но в качестве сорбента используют шлак ТЭЦ, класс крупности - от -0,5 до +2 мм.

Пример 9.

В бюретку, объемом 50 мл помещают 5 г предлагаемого сорбента - золы, через который фильтруют приготовленную модельную воду - раствор, содержащий ионы Hg²⁺ с концентрацией - 0,01 мг/л. Фильтрацию через слой сорбента проводят до "проскока" ДОЕ и до установления постоянной концентрации ионов Hg²⁺ в фильтрате, определяют остаточную концентрацию Hg²⁺.

Пример 10.

Проделывают те же операции, что и в примере 9, только в качестве сорбента используют цеолиты, химический состав которых приведен на стр. 2.

Пример 11.

Проделывают те же операции, что и в примере 9, только в качестве сорбента используют Al₂O₃.

Пример 12.

Проделывают те же операции, что и в примере 9, но в качестве сорбента используют шлак ТЭЦ, класс крупности от -0,5 до +2 мм.

Пример 13.

В бюретку, объемом 50 мл помещают 5 г предлагаемого сорбента - золы, через который фильтруют приготовленную модельную воду - раствор, содержащий ионы Fe²⁺, концентрация FeCl₂ 3000 мг/л. Фильтрацию через слой сорбента проводят до "проскока" ДОЕ и до установления постоянной концентрации ионов Fe²⁺ в фильтрате, определяют остаточную концентрацию Fe²⁺.

Пример 14.

Проделывают те же операции, что и в примере 13, только в качестве сорбента используют цеолиты, химический состав которых приведен на стр.2.

Пример 15.

Проделывают те же операции, что и в примере 13, только в качестве сорбента используют Al₂O₃.

Пример 16.

Проделывают те же операции, что и в примере 13, но в качестве сорбента используют шлак ТЭЦ, класс крупности которого от -0,5 до +2 мм.

Пример 17.

В бюретку, объемом 50 мл помещают 5 г предлагаемого сорбента - золы, через который фильтруют приготовленную модельную воду - раствор, содержащий нефтепродукты. Концентрация нефтепродуктов 100 мг/л. Фильтрацию через слой сорбента проводят до "проскока" ДОЕ и до установления постоянной концентрации нефтепродуктов в фильтрате, определяют остаточную концентрацию нефтепродуктов.

Пример 18.

Проделывают те же операции, что и в примере 17, только в качестве сорбента используют цеолиты, химический состав которых приведен выше (стр. 2).

Пример 19.

Проделывают те же операции, что и в примере 17, только в качестве сорбента используют Al₂O₃.

Пример 20.

Проделывают те же операции, что и в примере 13, только в качестве сорбента используют шлак ТЭЦ, класс крупности от -0,5 до +2 мм.

Полученные экспериментально данные приведены в таблице.

Из представленных результатов очевидно, что используемая в качестве сорбента зола вышеприведенного состава значительно превосходит как по емкостным, так и по качественным показателям процесса сорбции сравниваемых сорбентов для всех исследуемых сорбатов, так:
1. Для лигносульфанатных вод ДОЕ предлагаемого сорбента в 7,3; 8,5; 17 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. ПДОЕ предлагаемого сорбента в 3,1; 2,4; 7,9 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. По остаточному показателю значения ХПК предлагаемого сорбента в 2; 2; 1,5 раз меньше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно.

2. По извлечению ионов Ca²⁺ ДОЕ в 1,7; 2; 5 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. ПДОЕ предлагаемого сорбента в 1,2; 1,4; 2,9 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаками соответственно. Остаточная концентрация Ca²⁺ ниже ПДК по жесткости и составляет 350 мг/л.

3. По извлечению ионов Hg²⁺ ДОЕ в 7,5; 5; 1,25 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. ПДОЕ предлагаемого сорбента в 5,7; 1; 2,8 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно.

Остаточная концентрация Hg²⁺ ниже ПДК и составляет 0,0002 мг/л.

4. По извлечению ионов Fe²⁺ ДОЕ в 1,5; 1,9; 2,3 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. ПДОЕ предлагаемого сорбента в 1,3; 1,6; 3,4 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. Остаточная концентрация Fe²⁺ ниже ПДК и составляет 0,3 мг/л.

5. По извлечению нефтепродуктов ДОЕ в 1,75; 1; 7 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. ПДОЕ предлагаемого сорбента в 1,33; 1,14; 1,78 раз больше по сравнению с цеолитами, оксидом алюминия, шлаком соответственно. Остаточная концентрация нефтепродуктов ниже ПДК и составляет 0,02 мг/л.

Кроме повышения степени очистки до норм ПДК предлагаемый способ является экономически более выгодным в сравнении с приведенными примерами, так как применяемые в этих случаях сорбенты должны пройти определенную технологическую обработку, к тому же они являются добываемым сырьем, предлагаемый же сорбент является отходом целлюлозно-бумажного производства.

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных вод и может быть использовано на предприятиях целлюлозно-бумажного производства, нефтехимии, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. Для осуществления способа в качестве сорбента используют золу, полученную при сжигании шлам-лигнина, являющегося отходом целлюлозно-бумажного производства, содержащую, вес. %: С 14,0 - 16,0; Fe₂O₃ 4,0 - 6,0; CaO 2,5 - 3,5; SiO₂ 6,8 - 7,2; Al₂O₃ 68,0 - 72,0. Способ обеспечивает повышение степени очистки сточных вод сложного химического состава, а также позволяет удешевить процесс сорбции. 1 табл.

Способ очистки сточных вод путем обработки их сорбентом, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют золу, полученную при сжигании шлам-лигнина, являющегося отходом целлюлозно-бумажного производства, содержащую вес.%:
C - 14 - 16
Al₂O₃ - 68,0 - 72
Fe₂O₃ - 4,0 - 6,0
CaO - 2,5 - 3,5
SiO₂ - 6,8 - 7,2