СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/463 C02F103/28 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, преимущественно производства полуфабрикатов высокого выхода, например химико-термомеханической древесной массы (ХТММ), и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности, а также для осветления хозяйственно-бытовых цветных вод.

Известен способ обработки сточной воды натронного производства полуцеллюлозы, включающей подкисление сточной воды серной кислотой в присутствии сульфата алюминия при рН=4,5-5,5, обезвоживание осадка до его влажности 65-80%, его последующую дополнительную обработку серной кислотой при t=145-155^oС (SU 1010170, М.кл. D 21 C 11/04, 1983).

При этом соотношение серной кислоты и сульфата алюминия на стадии подкисления сточной воды от 0,5:1,5 до 1:1, а соотношение серной кислоты к сухому веществу осадка на стадии его обработки серной кислотой от 0,75:1 до 0,9:1.

Осадок - продукт переработки, полученный известным способом, позволяет в значительной степени улучшить степень очистки сточной воды.

Известный способ позволяет решать эколого-экономические проблемы, связанные с охраной окружающей среды и комплексной переработкой древесины.

Однако известным способом тонкодисперсные примеси взвешенных и растворимых органических веществ в сточной воде производства целлюлозных полуфабрикатов высокого выхора удаляются не в должной степени.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ очистки сточной воды производства целлюлозных полуфабрикатов, включающий электрокоагуляцию сточных вод с растворимым анодом (SU 715506, М.кл. C 02 F 1/46, 1980).

При этом в качестве сточных вод используют сточные воды сульфат-целлюлозного производства, предварительно подкисленные серной кислотой до рН= 4,5-5,5, а электрокоагуляцию проводят с растворимым алюминиевым анодом при плотности тока 0,003-0,004 А/см² до достижения рН=6,5-7,5.

Известный способ позволяет очищать сульфатные стоки с высоким исходным значением рН (8,0), при этом достигаются значительный эффект очистки и одновременная нейтрализации стоков, позволяющая осуществлять непосредственный сброс в водоем очищенной воды.

Однако в сточных водах производства некоторых полуфабрикатов высокого выхода, например в сточных водах производства ХТММ, значительная часть общего содержания органических веществ приходится на низкомолекулярные соединения, не удаляемые из воды коагулированием. С учетом этого полученную эффективность очистки известным способом следует признать высокой, но все же она недостаточна для сброса сточных вод или возврата их в производство.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является создание способа очистки сточной воды производства целлюлозных полуфабрикатов, обеспечивающего создание оборотной системы водоснабжения указанных производств с одновременным использованием сорбента, полученного предлагаемым способом.

Этот результат достигается тем, что в способе очистки сточной воды целлюлозных полуфабрикатов, включающем электрокоагуляцию сточных вод с растворимым анодом, перед электрокоагуляцией сточные воды предварительно разбавляют водой при соотношении от 1:1 до 1:5, а электрокоагуляцию проводят при плотности тока 0,005-0,008 А/см², после чего скоагулированную сточную воду фильтруют и полученный фильтрат пропускают через сорбент с последующим возвращением на предварительное разбавление, а отделенный после электокоагуляции и фильтрации твердый осадок обрабатывают минеральной кислотой и используют в качестве сорбента на стадии очистки фильтрата.

При этом в качестве растворимого анода используют А1 и Fe анод; в качестве минеральной кислоты используют серную или соляную кислоту, а в качестве сорбента используют сорбент, полученный из твердого осадка электрокоагуляции.

Обработку твердого осадка минеральной кислотой осуществляют при t=145-250^oC, а соотношение минеральной кислоты и твердого осадка от 0,5:1 до 0,75: 1.

Предлагаемый способ очистки сточной воды включает стадию электрокоагуляции и стадию доочистки стока адсорбентом, то есть сочетает в себе достоинства обоих способов.

Необходимо отметить, что оптимальные результаты по степени очистки сточной воды от производства полуфабрикатов высокого выхода на стадии электрокоагуляции достигнуты на счет совокупности предварительного разбавления сточной воды в заданном диапазоне и заданной плотности тока от 0,005-0,008 А/см².

При этом на стадии доочистки стока на сорбенте улавливается значительная часть общего содержания органических веществ, приходящаяся на низкомолекулярные соединения.

Осадок, выделенный после электрокоагуляции и фильтрации, путем обработки серной или соляной кислотой при t=145-250^oС превращают в адсорбент и возвращают в процесс очистка стока.

Таким образом, предлагаемый способ очистки сточной воды создает оборотную систему водоснабжения производства полуфабриката высокого выхода с одновременным использованием сорбента, полученного в процессе реализации самого способа.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Способ очистки сточной воды производства химико-термомеханической массы (ХТММ) осуществляют следующим образом:
1. Исходную сточную воду разбавляют свежей водой в соотношении 1:1; состав разбавленной сточной воды, определенный по стандартным методикам, представлен в таблице 1.

2. Очистку стоков от тонкодисперсных взвешенных и растворимых органических примесей проводят методом электрохимической коагуляциии в электролизере с набором растворимых алюминиевых электродов с последующей доочисткой в слое сорбента - коагулянта, полученного в результате утилизации примесей, отделенных из очищаемого стока. Электрокоагуляцию сточной воды проводят со скоростью движения воды между электродами 0,5 м/с, время пребывания сточной воды - 10 мин, плотность тока - 0,005 А/см². Характеристика сточной воды, прошедшей очистку по предложенному способу, представлена в таблице 2.

Сорбент-коагулянт получают реагентно-термической обработкой примесей, отделенных из очищаемого стока, серной кислотой следующим образом: для получения сорбента-коагулянта используют осадок, образующийся при отстаивании сточной воды, подвергнутой электрокоагуляционной обработке, при полноте осаждения 99,5%, достигаемой через 12 мин, затем осадок, имеющий относительный объем 10-25%, обезвоживают фильтрованием на вакуум-фильтре с использованием целлюлозы в качестве подслоя до консистенции тестообразной, легко перемешиваемой массы влажностью 65%.

100 г полученного осадка помещают в реактор из молибденового стекла, снабженного мешалкой и охлаждающей рубашкой, и обрабатывают концентрированной серной кислотой при соотношении минеральная кислота : твердый осадок 0,5:1.

При этом температура в реакторе повышается до 50-60^oС. Далее нагревательным элементом повышают температуру до 145-250^oС и выдерживают в течение 25 мин при непрерывном перемешивании.

В результате такой обработки образуется немажущаяся легкосыпучая масса черного цвета - сорбент-коагулянт, обладающий высокой эффективностью при использовании в процессах физико-химической очистки сточных вод ЦБП, т.к. органические компоненты осадка трансформируются с получением адсорбента, а неорганические - с получением коагулянта АL₂(SO₄)₃ или Fe₂(SO₄)₃, который легко переводят в жидкую фазу, очищаемого и/или доочищаемого стока, пропускаемого через слой сорбента-коагулянта.

Пример 2. Способ очистки сточной воды производства ХТММ осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:
1. исходную сточную воду разбавляют очищенной сточной водой в соотношении 1:5;
2. электрокоагуляцию проводят при плотности тока 0,008 А/см;
3. при электрокоагуляции используют растворимые железные электроды;
4. сорбент получают реагентно-термической обработкой соляной кислотой;
5. соотношение соляной кислоты и твердого осадка 0,75:1.

Характеристика сточной воды, прошедшей очистку по предлагаемому способу, представлена в таблице 2.

Пример 3. Способ очистки сточной воды производства ХТММ осуществляют аналогично примеру 2 с той лишь разницей, что:
1. Исходную сточную воду разбавляют оборотной водой в соотношении 1:5.

Характеристика сточной воды, прошедшей очистку по предложенному способу, представлена в таблице 2.

Анализ данных, полученных при очистке сточной воды производства ХТММ, показывает, что эффективность электрохимической очистки сточной воды производства ХТММ в представленных примерах по соответствующим показателям изменялась в пределах:
1. ХПК, мг О₂/л - 55,9-77,2%
2. Перманганатная окисляемость, мг O₂/л - 68,5-74,9%
3. Взвешенные вещества, мг/л - 90,0-95,0%
4. Цветность, ^oПКШ - 72,2-85,0%
5. Повышение рН на - 0,5-1,5 ед.

В среднем расход металла А1 составил 6 г/м³, железа - 9,3 г/м³, энергозатраты 1,5-4,0 кВт - ч/м³.

Эффективность сорбционной доочйстки сточной воды производства ХТММ составляет, %:
1. ХПК, мг О₂/л - 83,1-84,8
2. Перманганатная окисляемость, мг О₂/л - 89,9-88,6
3. Взвешенные вещества, мг/л - 96,0-99,4
4. Цветность, ^oПКШ - 96,9-98,5
При этом качество очищенной сточной воды отвечает требованиям, предъявляемым к воде, повторно используемой в техническом процессе.

Ниже приведены требования к очиКценной сточной воде (ОСВ), повторно используемой в процессе производства полуфабрикатов высокого выхода:
1. ХПК, мг О₂/л - 80-120
2. Перманганатная окисляемость, мг О₂/л - 50-90
3. Взвешенные вещества, мг/л - 1-20
4. Цветность,^oПКШ - 5-25
5. Солесодержание, мг/л - 1100-1700
6. рН - 6,5-8,50

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается способа очистки сточной воды производства целлюлозных полуфабрикатов. Способ осуществляют электрокоагуляцией сточных вод с растворимым анодом. Перед электрокоагуляцией сточные воды предварительно разбавляют водой при соотношении от 1:1 до 1:5. Электрокоагуляцию проводят при плотности тока 0,005-0,008 А/см². После этого скоагулированную сточную воду фильтруют и полученный фильтрат пропускают через сорбент с последующим возвращением на предварительное разбавление. Отделенный после электрокоагуляции и фильтрации твердый осадок обрабатывают минеральной кислотой и используют в качестве сорбента на стадии очистки фильтрата. При этом в качестве растворимого анода используют алюминиевый или железный анод, в качестве минеральной кислоты - серную или соляную кислоту. Обработку твердого осадка минеральной кислотой осуществляют при t=145-250^oC и соотношении минеральной кислоты и твердого осадка от 0,5:1 до 0,75: 1. Технический эффект - создание оборотной системы водоснабжения производств целлюлозных полуфабрикатов с одновременным получением сорбента, используемого на стадии доочистки стока. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ очистки сточной воды производства целлюлозных полуфабрикатов, включающий электрокоагуляцию сточных вод о растворимым анодом, отличающийся тем, что перед электрокоагуляцией сточные воды предварительно разбавляют водой при соотношении от 1: 1 до 1: 5, электрокоагуляцию проводят при плотности тока 0,005-0,008 А/см², после чего скоагулированную сточную воду фильтруют и полученный фильтрат пропускают через сорбент с последующим возвращением на предварительное разбавление, а отделенный после электрокоагуляции и фильтрации твердый осадок обрабатывают минеральной кислотой и используют в качестве сорбента на стадии очистки фильтрата. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растворимого анода используют алюминиевый или железный анод. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве минеральной кислоты используют серную или соляную кислоту. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку твердого осадка минеральной кислотой осуществляют при температуре 145-250^oС и соотношении минеральной кислоты и твердого осадка от 0,5: 1 до 0,75: 1.