СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КОМПОНЕНТОВ СОЖ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/52 C02F1/52 C02F101/32 C02F103/16 

Изобретение относится к способам очистки сточной воды от компонентов СОЖ и может быть использовано для очистки промышленных стоков на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительной промышленности.

Известны способы коагуляционной очистки природных и сточных вод с применением небольших доз сернокислого железа или алюминия и последующей обработкой активной кремневой кислотой [1].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки воды коагуляцией с применением заранее приготовленной смеси реагентов, содержащих силикат натрия [2] (прототип).

Недостатком данного способа является недостаточная степень очистки сильно загрязненных маслоэмульсионных сточных вод от компонентов СОЖ (далее по тексту СОЖ). Кроме того, приготовление активной кремневой кислоты из силиката натрия путем полной или частичной нейтрализации его щелочности является трудоемким и дорогостоящим процессом.

Цель изобретения - повышение степени очистки, простоты и экономичности процесса очистки СОЖ.

Поставленная цель достигается тем, что в обрабатываемую воду последовательно вводят сульфат железа (III) в виде порошка Fе₂(SO₄)₃•2Н₂О, отход металлургического предприятия в количестве 3,5-4,0 г/л и 0,1-0,5%-ный водный раствор олигомеров силиката натрия с длиной цепи 3-4 мономерных единицы в количестве 9•10^-3-10•10^-3 г/л. Процесс ведут при рН 8, то есть кислую исходную воду подщелачивают после обработки коагулянтами.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что эффективная коагуляция сложной композиции СОЖ происходит при действии смешанного коагулянта - сульфата железа (III) и олигомеров силиката натрия Na₂OmSiO₂mH₂O (m=3-4) при строго определенном значении рН, равном 8,0. Присоединение олигомеров силиката натрия к гидрокомплексам железа в процессе гидролиза сульфата железа (III) приводит к образованию более крупных, утяжеленных частиц коллоидных золей. Тяжелые частицы, объединяясь в агрегаты с коллоидами загрязнителей, быстрее и полнее осаждаются. Щелочная среда (рН 8,0) обеспечивает полный гидролиз сульфата железа.

Технология способа состоит в следующем: в исходную воду - СОЖ после отстаивания и отделения масляного слоя добавляют при интенсивном перемешивании сульфат железа в виде порошка, через 2 мин приливают раствор олигомеров силиката натрия и еще через 1 мин раствор натриевой щелочи (до рН 8,0), затем медленно перемешивают еще 20 мин и оставляют на отстаивание. Для оценки эффективности коагуляции определяют коэффициент светопропускания проб, взятых после 60 мин отстаивания.

Исходная вода имеет следующие показатели: рН 6; коэффициент светопропускания 0,01%; концентрация примесей в воде 10 г/л.

Пример 1 (по прототипу)
К 100 мл исходной воды при интенсивном перемешивании добавляют 0,1 мл коагулирующей смеси (Al₂(SO₄)₃ - 60%, НСl - 20%, Na₂SiO₃ - 20%), доза Аl₂(SO₄)₃ - 40 мг/л, доза силиката натрия - 13,3 мг/л. Перемешивают интенсивно 3 мин, затем еще 20 мин медленно и оставляют на отстаивание. Через 60 мин определяют коэффициент светопропускания пробы. Он равен 0,01%. То есть обработка СОЖ коагулирующей смесью по прототипу не дает необходимого эффекта очистки.

Значительно более эффективным способом очистки явился способ очистки СОЖ смешанным коагулянтом: сульфатом железа (III) и олигомерами силиката натрия.

Были проведены опыты с коагуляцией СОЖ различными дозами сульфата железа (пример 2) и опыты с коагуляцией последовательным введением сульфата железа и олигомеров силиката натрия (пример 3).

Пример 2
К 100 мл исходной воды при интенсивном перемешивании добавляют 0,12 г порошка Fе₂(SO₄)₃•2Н₂O (доза 1,0 г/л), затем через 3 мин приливают 4,4 мл 10%-ного раствора NaOH (до рН 8), выдерживают при медленном перемешивании еще 20 мин и оставляют на отстаивание. Через 60 мин определяют коэффициент светопропускания пробы.

Пример 3
К 100 мл исходной воды при интенсивном перемешивании добавляют 0,33 г порошка Fe₂(SO₄)₃•2Н₂О (доза 3,0 г/л), затем через 2 мин приливают 0,15 мл 0,1%-ного (по SiO₂) раствора олигомеров силиката натрия (доза 3 мг/л), перемешивают интенсивно еще 1 мин, приливают 5 мл 10%-ного раствора NaOH (до рН 8), выдерживают при медленном перемешивании еще 20 мин и оставляют на отстаивание.

По результатам опытов построены графики зависимости коэффициента светопропускания от доз коагулянта без добавления олигомеров силиката натрия (фиг. 1, кривая 1) и с добавлением олигомеров силиката натрия (фиг.1, кривая 2).

Оптимальная доза олигомеров силиката натрия практически не зависит от дозы сульфата железа и равна 9•10^-3-10•10^-3 г/л (фиг.2).

Из опытов (фиг.1, кривая 1) видно, что доза сульфата железа менее 4 г/л без добавления олигомеров силиката натрия неэффективна для очистки сильно загрязненной СОЖ. Добавление в СОЖ после сульфата железа 9•10^-3 г/л олигомеров силиката натрия (фиг.1, кривая 2) позволяет снизить дозу сульфата железа в 1,5-2 раза при сохранении высокой степени очистки. Увеличение дозы олигомеров силиката натрия выше 10 мг/л нецелесообразно, так как не дает существенного эффекта улучшения очистки.

Очевидно, что оптимальными являются дозы: 3,5-4 г/л сульфата железа и 9•10^-3-10•10^-3 г/л олигомеров силиката натрия в смешанном коагулянте. Снижение дозы сульфата железа в коагулянте благодаря добавлению олигомеров силиката натрия не только способствует экономии реагентов, но и соответственно уменьшает массу образующегося осадка и общее количество солей в очищаемой воде, что также немаловажно для решения экологических проблем.

Источники информации
[1] Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Химия, 1985. с. 195.

[2] А.с. 461612, 25.12.76 г.

Изобретение относится к способам очистки сточной воды от компонентов СОЖ и может быть использовано для очистки промышленных стоков на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительной промышленности. Для осуществления способа очистки сточных вод от компонентов СОЖ коагуляцией в обрабатываемую воду вводят последовательно сульфат железа в виде порошка в количестве 3,5-4,0 г/л и 0,1-0,5%-ный водный раствор олигомеров силиката натрия с длиной цепи 3-4 мономерные единицы в количестве 9•10^-3-10•10^-3 г/л, процесс ведут при рН 8,0. Способ позволяет упростить процесс очистки сточных вод, повысить степень очистки и экономичность процесса. Кроме того, снижение количества реагентов уменьшает массу образующегося осадка и общее количество солей в очищаемой воде, что также немаловажно для решения экологических проблем. 2 ил.

Способ очистки сточных вод от компонентов СОЖ коагуляцией, отличающийся тем, что в обрабатываемую воду вводят последовательно сульфат железа в виде порошка в количестве 3,5-4,0 г/л и 0,1-0,5%-ный водный раствор олигомеров силиката натрия с длиной цепи 3-4 мономерные единицы в количестве 9•10^-3-10•10^-3 г/л, процесс ведут при рН=8,0.