СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ АММОНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C02F1/76 C02F1/76 C02F101/16 

Способ очистки сточных вод от ионов аммония относится к технологии очистки сточных вод и может использоваться на предприятиях химической, металлургической, коксохимической промышленности и объектах коммунального хозяйства для очистки сточных вод с низким содержанием ионов аммония.

Известен способ очистки сточных вод от ионов аммония /1/, включающий обработку сточных вод окислителем - азотной кислотой - при температуре 100-350°С под давлением, при подаче азотной кислоты в количестве 1-10% к сточным водам. Недостатками способа являются высокая температура процесса и необходимость работы оборудования под повышенным давлением, что усложняет и удорожает процесс.

Известен также способ очистки сточных вод от ионов аммония /2/ путем корректировки рН сточных вод до величины рН 8-10,5 реагентом с последующей обработкой сточных вод окислителями - гипохлоритами щелочных или щелочноземельных металлов, преимущественно гипохлоритами натрия или кальция, в количестве, эквивалентном или с избытком 5% к эквивалентному количеству ионов аммония, при понижении рН в течение разложения азота до 7 и дополнительной нейтрализацией среды до рН 6-8.

Недостатками способа являются высокие затраты на окислитель и низкая скорость процесса очистки сточных вод при пониженных температурах в холодный период года, что приводит к необходимости подогрева сточных вод.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ очистки сточных вод от ионов аммония, включающий корректировку рН сточных вод реагентом с последующей обработкой сточных вод окислителем, в эквивалентном количестве или с избытком 5% к количеству ионов аммония, отличающийся тем, что величину рН сточных вод поддерживают не более 5, а в качестве окислителя используют осветленные сточные воды газоочистных сооружений, образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком.

Корректировка рН сточных вод (СВ-1) до кислой среды (рН не более 5) позволяет ускорить процесс окисления ионов аммония, т.е. процесс очистки сточных вод, что особенно важно при очистке сточных вод в холодный период года (при температурах сточных вод около 0°С). При рН более 5 и температуре 0°С длительность процесса очистки сточных вод возрастает до 90 минут. При рН менее 5 и температуре 0°С длительность процесса очистки сточных вод снижается до 60 минут.

Использование осветленных сточных вод (СВ-2) газоочистных сооружений, образующихся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком, в качестве окислителя ионов аммония сточных вод исключает затраты на окислитель, т.е. удешевляет процесс и повышает скорость процесса окисления при низких температурах сточных вод (СВ-1). Кроме того, отпадает необходимость очистки сточных вод (СВ-2) газоочистных сооружений, образующихся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком.

Способ очистки сточных вод от ионов аммония осуществляли согласно примерам 1-4.

Пример 1. Испытания способа очистки сточных вод от ионов аммония проводили со сточной водой (СВ-1), имеющей начальную рН 8,5 и содержащей 2,65 г/л иона аммония NH₄ ⁺. Для корректировки величины рН сточных вод (СВ-1) использовали 20%-ную соляную кислоту, а для очистки сточных вод от ионов аммония использовали окислитель - осветленные от осадка сточные воды (СВ-2) отделения газоочистки хлорсодержащих газов (образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком) производства магния ОАО “Соликамский магниевый завод”. Содержание активного хлора в осветленных сточных водах газоочистки (СВ-2) составляло СlO^- - 66,48 г/л, содержание других компонентов (г/л): CaCl₂ - 61,7; примеси ионов железа - 0,2. (Неосветленные сточные воды газоочистки дополнительно содержат нерастворенные примеси СаО - 2,1 г/л и СаСО₃ - 9,3 г/л).

Эксперимент проводили следующим образом: в термостатируемый при 0°С реактор наливали 100 мл осветленных сточных вод (СВ-1), содержащих ионы аммония, при перемешивании по каплям добавляли соляную кислоту до снижения рН сточной воды до величины рН 5.0. Затем в реактор добавляли осветленные сточные воды (СВ-2) газоочистных сооружений, образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком, с избытком 5% от стехиометрии по аммонию. Полученную смесь выдерживали в реакторе 60 мин при температуре 0°С, постоянном перемешивании и затем анализировали остаточное содержание ионов аммония. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 99,68%. В таблице приведены результаты очистки сточных вод, осуществляемых согласно примерам 1-4.

Таблица№Используемые реагенты-окислителиpН среды после корректировкиДлительность очистки, минСтепень очистки, %1СВ-25,06099,682СВ-23,56099,793СВ-28,59083,104Гипохлорит натрия (по прототипу)8,59075,70

Пример 2. Процесс ведут при температуре 0°С по примеру 1, отличие состояло в том, что соляной кислотой корректировали рН сточных вод СВ-1 в реакторе до величины рН 3,5. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 99,79%.

Пример 3. Процесс ведут при температуре 0°С по примеру 1, отличие состояло в том, что начальную величину рН сточных вод СВ-1 в реакторе не корректировали, она составляла величину рН 8,5. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 83,10%.

Пример 4. Процесс очистки проводили при температуре 0°С согласно прототипу, т.е. при величине рН 8,5 сточных вод. В качестве окислителя использовали раствор гипохлорита натрия, содержащий СlO^- - 78 г/л. Его вводили в избытке 5% против стехиометрического количества ионов аммония. Длительность процесса очистки сточных вод от ионов аммония составила 90 минут, а степень очистки сточных вод от ионов аммония - 75,70%.

Из анализа данных таблицы следует, что корректировка величины рН сточных вод СВ-1 до значения не более 5,0 и использование в качестве окислителя сточных вод СВ-2 газоочистных сооружений, образующихся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком (примеры 1-2), позволяет при низкой температуре 0°С снизить в 1,5 раза длительность процесса очистки и повысить степень очистки по сравнению с прототипом (пример 4).

Заявляемый способ имеет невысокие затраты на окислитель, повышает скорость процесса при низких температурах сточных вод, что дает возможность с высокой эффективностью очищать большие объемы сточных вод (СВ-1) с низким содержанием ионов аммония, а также позволяет утилизировать сточные воды газоочистных сооружений (СВ-2), образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком.

Источники информации

1. Патент DE, 2107040, C 02 F 1/72. Способ очистки сточных вод от аммониевых ионов и органического углерода. Карл Герхард Бауер, Томас Папкалла, Ульрих Канне, Петер Штопс. 20.03.1998.

2. Патент USA 4137166, С 02 F 1/28. Способ очистки сточных вод, содержащих аммиак и аммонийные соли. Heimberger, et. al. Январь 30, 1979.

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод и может быть использовано на предприятиях химической, металлургической, коксохимической промышленности и объектах коммунального хозяйства для очистки сточных вод с низким содержанием ионов аммония. Способ очистки сточных вод от ионов аммония включает корректировку рН сточных вод реагентом с последующей обработкой сточных вод окислителем в эквивалентном количестве или с избытком 5% к количеству ионов аммония, причем величину рН сточных вод поддерживают не более 5, а в качестве окислителя используют осветленные сточные воды газоочистных сооружений, образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком. Способ обеспечивает повышение скорости процесса очистки при низких температурах и позволяет очищать большие объемы сточных вод с высокой эффективностью. 1 табл.

Способ очистки сточных вод от ионов аммония, включающий корректировку рН сточных вод реагентом с последующей обработкой сточных вод окислителем в эквивалентном количестве или с избытком 5% к количеству ионов аммония, отличающийся тем, что величину рН сточных вод поддерживают не более 5, а в качестве окислителя используют осветленные сточные воды газоочистных сооружений, образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком.