СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЯ Российский патент 2001 года по МПК C02F1/58 C01B25/36 C02F1/58 C02F101/10 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, направляемых в охлаждающие системы оборотного водоснабжения, а именно к очистке сточных вод от соединений алюминия.

Известен способ осаждения поливалентных металлов, в том числе алюминия, из водных растворов 2-3% раствором натриевой соли карбоксилметилцеллюлозы в эквимолярном количестве по отношению к концентрации поливалентных металлов в растворе (Авт.свид. СССР N 808377, МПК C 02 F 1/58, опубл. 1981 г.)
Однако известный способ является весьма дорогостоящим, сложным и при проскоке высокомолекулярного осадителя в охлаждающие системы оборотного водоснабжения может произойти осаждение бактериальной суспензии и механических взвесей оборотной воды на теплопередающей поверхности конденсационно-холодильного оборудования, что недопустимо по условиям эксплуатации беспродувочных систем охлаждения.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ снижения содержания алюминия в питьевой воде и сточных водах (Заявка Германии N 4441511, МПК 6 C 02 F 1/58, опубл. 23.05.1996 г.), который предусматривает добавление к воде кальция в количестве, эквимолярном по отношению к содержащемуся в ней алюминию для образования труднорастворимого алюмината кальция CaO·Al₂O₃·10H₂O.

Недостатком указанного способа является дополнительное загрязнение очищаемой воды кальцием, что в условиях эксплуатации беспродувочных систем оборотного водоснабжения усугубляет проблемы накипеобразования.

Задачей предлагаемого изобретения является очистка сточных вод, направляемых для подпитки систем оборотного водоснабжения, от соединений алюминия.

Соли алюминия широко применяются при физико-химической очистке сточных вод. При этом в очищенных стоках содержится до 0,5 - 1,4 мг/дм³ остаточного алюминия.

При использовании указанной воды для подпитки беспродувочных систем охлаждения, обрабатываемых, например, цинк-бихроматфосфатным ингибитором, соединения алюминия образуют нерастворимые комплексы с фосфат-ионами, вызывая забивки теплообменного оборудования и чаши градирен алюмофосфатным шламом, и тем самым снижают эффективность работы ингибитора. Допустимое содержание алюминия в подпиточной воде - 0,2 мг/дм³.

Поставленная задача решается тем, что очистку сточных вод от соединений алюминия проводят обработкой солями фосфорных кислот с последующим отделением образующегося плотного осадка фильтрованием или в отстойниках без фильтрации. В качестве солей фосфорных кислот применяют триполифосфат (ТПФ) натрия, тринатрийфосфат (ТНФ), пирофосфат натрия (ПФН), гексаметафосфат натрия (ГФН), триполифосфат калия (ПФК).

Соли фосфорных кислот используют в количестве, в 2-20 раз превышающем содержание остаточного алюминия.

Заявляемый способ очистки сточных вод от соединений алюминия осуществляется осаждением соединений алюминия фосфатами при температуре от 0 до 50^oC и pH от 6,5 до 8,5. При этом в зависимости от исходной концентрации алюминия, фосфата и pH в водных растворах происходит осаждение множества алюмофосфатных комплексов общей формулы
AlHy(PO₄)_x^(3+y-3x)+
где "y" - изменяется от 1 до 2 в зависимости от pH;
"x" - от 1 до 3 в зависимости от концентрации алюминия и фосфата из твердых фаз, и чаще всего образуются варисцит Al(OH)₂HPO₄, стеррит [Al(OH)₂] ₃HPO₄·H₂PO₄, таранакит M₃Al₅H₆(PO₄)₈·18H₂O (M - одновалентный ион)^x, средний фосфат алюминия AlPO₄.

Образующиеся плотные осадки нерастворимы в воде, легко отделяются фильтрованием через песчаные фильтры или в отстойниках без фильтрации.

Заявляемый способ очистки сточных вод наиболее дешевый, эффективный и позволяет очистить от соединений алюминия сточные воды до требуемых норм - содержание алюминия в подпиточной воде беспродувочных систем не более 0,2 мг/дм³ При этом незначительный проскок фосфатов в оборотную систему будет способствовать устойчивости механических взвесей в объеме воды.

Предлагаемый способ очистки сточных вод от соединений алюминия в литературе не описан. Решение поставленной задачи было достигнуто за счет нескольких специальных приемов, сочетание которых отсутствует в прототипе, следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

При проведении сопоставительного анализа заявляемого способа с аналогичными техническими решениями установлено, что такое сочетание отличительных признаков и достигаемого результата не описано, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В сточную воду после обработки сернокислым алюминием и хлопьеобразования вводят водный раствор фосфата. После образования алюмофосфатных комплексов происходит очистка воды на песчаных фильтрах или в отстойниках без фильтрации.

В качестве осаждающих реагентов применялись триполифосфат натрия (ГОСТ 13493-86), тринатрийфосфат (ТУ 2583-83), полифосфат натрия (ГОСТ 20291-80), гексаметафосфат натрия (2583-83), тринатрийфосфат (ГОСТ 201-76), калий триполифосфат (ТУ 113-08-631-88).

Содержание алюминия анализировалось по ГОСТ 18165-89. При отработке оптимальных параметров процесса очистки учитывалось влияние на глубину очистки от соединений алюминия температуры и pH среды.

Значение pH сточной воды доводили 5%-ными растворами NaOH и HCl.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

При постоянном перемешивании в стакане 1 дм³ пробы сточной воды с температурой 5^oC, pH 6,5 (концентрация алюминия 0,97 мг/дм³) вносится 6,3 мг/дм³ тринатрийфосфата. Через 10 минут пробу отфильтровывают и определяют содержание алюминия в воде.

Примеры 2-9.

Проведены аналогично примеру 1. Условия проведения процесса и результаты приведены в таблице N 2.

Из данных табл. N 2 следует, что в процессе очистки сточных вод от соединений алюминия с использованием солей фосфорных кислот достигается полная очистка воды от алюминия.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, направляемых в охлаждающие системы оборотного водоснабжения, а именно к очистке сточных вод от соединений алюминия. Очистку сточных вод от соединений алюминия проводят обработкой солями фосфорных кислот с последующим отделением образующегося плотного осадка фильтрованием или в отстойниках без фильтрации. В качестве солей фосфорных кислот применяют триполифосфат (ТПФ) натрия, тринатрийфосфат (ТНФ), пирофосфат натрия (ПФН), гексаметафосфат натрия (ГФН), триполифосфат калия (ПФК). Обработку солями фосфорных кислот ведут при температуре 0 - 50°С и pH 6,5 - 8,5. Способ обеспечивает исключение загрязнения обрабатываемой воды и накипеобразующими реагентами, что положительно сказывается на эксплуатации беспродувочных систем оборотного водоснабжения при полной очистке воды от соединений алюминия. 2 табл.

Способ очистки сточных вод от соединений алюминия, включающий обработку химическим реагентом и отделение образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве химического реагента используют соли фосфорных кислот и обработку ведут при температуре 0 - 50^oC и pH 6,5 - 8,5.