СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ И МИКРООРГАНИЗМОВ Российский патент 2005 года по МПК C02F1/54 C02F5/12 C02F103/06 

Изобретение может быть использовано при очистке природных и сточных вод от твердых диспергированных веществ, в частности в водоподготовке питьевой воды, на лесоперерабатывающих, резинотехнических и металлообрабатывающих предприятиях, а также при очистке хозбытовых сточных вод.

Известен способ очистки сточных и природных вод, содержащих твердую фазу, путем добавления в них коагулянтов сульфата алюминия, хлорида железа и гадроксохлорида алюминия (Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. С.222).

Однако, при использовании этих компонентов для очистки маломутных вод требуется дополнительное применение флокулянтов.

Известно совместное применение гадроксохлорида алюминия (ГОХА) и флокулянта для очистки природных и сточных вод (Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987. С.204).

Но при совместном использовании ГОХА и флокулянта рекомендуют их раздельное введение, что, во-первых, усложняет технологическую схему очистки воды, во-вторых, введение флокулянта в камеру смешения требует дополнительного перемешивания, что приводит к разрушению сетки продуктов гидролиза ГОХА и, как следствие, к прекращению седиментации.

В качестве прототипа выбран способ очистки природных и сточных вод смесью коагулянта и флокулянта при одновременном их введении в камеру смешения (Соломенцева И.М., Баран А.А., Куриленко О.Д. Влияние неорганических электролитов на флокуляцию дисперсий марганцевых руд полиакриламидом // Физико-хим. механика и лиофильность дисперсных систем. - 1975. - Вып. 7, 68-72 с.).

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата способа очистки по прототипу, является использование двух компонентов, что экономически не выгодно как на стадии их получения и транспортировки, так и на стадии применения.

В предлагаемом изобретении решается важнейшая задача - разработка экономически выгодного способа очистки природных и сточных вод от твердых диспергированнных веществ и уплотнение выделенной дисперсной взвеси, что может быть использовано на предприятиях лесоперерабатывающей, бумажной, резиновой промышленности, а также при очистке хозбытовых стоков и в водоподготовке.

При реализации предлагаемого способа очистки сточных вод получают следующий технический результат: повышается степень очистки от твердых диспергированных веществ, увеличивается скорость седиментации в 5-10 раз, обезараживается от микроорганизмов.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе очистки сточных и природных вод от взвешенных частиц, заключающемся в добавлении водорастворимого реагента, перемешивании и отстое, в качестве реагента используют продукт взаимодействия, полученный путем взаимодействия коллоидного раствора гидроксохлорида алюминия (ГОХА) с вязкостью 90-180 Па·с с гексаметилентетраамидом (ГМТА), взятым в соотношении 1:(0,01-0,10) в количестве 0,5-10 мл/л 10% рабочего раствора полученного продукта.

Эффект улучшения технико-экономических показателей процесса очистки природной и сточной воды, содержащей твердые диспергированные вещества и патогенные микроорганизмы, происходит за счет гидролиза ГОХА и ГМТА, входящих в полученный реагент, который обладает коагуляционными, флокулирующими и дезинфицирующими свойствами.

Наличие в продукте ГМТА приводит к увеличению скорости коагуляции за счет того, что при гидролизе ГОХА выделяется ион водорода, который связывается молекулой ГМТА в комплекс с образованием четырехзарядного иона [С₆Н₁₂(Н+)₄]⁴⁺. Этот ион обладает высокой коагулирующей активностью из-за большого заряда.

Применение предлагаемого реагента для очистки природной и сточной воды определяется соотношением ГОХВ и ГМТА в готовом продукте, причем при малой концентрации не проявляются преимущества ГОХА и наблюдается стабилизация дисперсной фазы в воде за счет большой концентрации ГМТА. Кроме этого избыточное содержание ГМТА в продукте приводит к тому, что при получении питьевой воды будет превышена ПДК по этому веществу. При большом содержании ГОХА практически не проявляются свойства ГМТА при коагуляции дисперсной фазы в воде. Кроме этого практически исчезает дезинфицирующее действие продукта.

Способ осуществляется следующим образом.

Жидкий коллоидный раствор ГОХА с динамической вязкостью 90-180 Па·с получают растворением алюминия металлического алюминия в 10% хлороводородной кислоте.

Полученный коллоидный раствор ГОХА с соответствующей динамической вязкостью переводят в твердое состояние путем добавления при перемешивании ГМТА. Твердый продукт неограниченно растворяется в воде.

Для очистки воды его используют в виде 10% рабочего раствора.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В этом примере обусловлено применение в качестве коагулянта продукта взаимодействия коллоидного раствора ГОХА с динамической вязкостью 180 Па·с с ГМТА в массовом соотношении (1:0,01). Через 40 минут раствор переходит в твердое состояние. Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается природная вода с мутностью 40 мг/л и добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 1. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Пример 2. В этом примере обусловлено применение в качестве коагулянта продукта взаимодействия коллоидного раствора ГОХА с динамической вязкостью 140 Па·с с ГМТА в массовом соотношении (1:0,05). Через 90 минут раствор переходит в твердое состояние. Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается природная вода с мутностью 40 мг/л и добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл.1. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Пример 3. В этом примере обусловлено применение в качестве коагулянта продукта взаимодействия коллоидного раствора ГОХА с динамической вязкостью 90 Па·с с ГМТА в массовом соотношении (1:0,1). Через 2 часа раствор переходит в твердое состояние. Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается сточная хозбытовая вода с мутностью 150 мг/л и микробным числом 2000 шт/см³, добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 2. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Пример 4. В этом примере приводятся данные по очистке природной воды с мутностью 40 мг/л и микробным числом 200 шт/см³ по прототипу. Продукт по прототипу получен путем смешения ГОХА с полиакриламидом (ПАА) в соотношении ГОХА:ПАА (1:0,53). Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается природная вода с мутностью 40 мг/л и добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 3. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Таблица 1
Влияние состава продуктов взаимодействия ГОХА с ГМТА и их концентрации на очистку природной воды.По примеруДоза вводимого продукта, мл/лСоотношение ГОХА:ГМТА в продуктеМутность очищенной воды, мг/лМикробное число*, шт/см³Скорость седиментации, мм/мин10,5 5,01502 1,01:0,011,4903 2,0 0,5405 5,0 0,1220720,5 4,21002 1,01:0,51,3755 2,0 0,4217 5,0 0,1010

Таблица 2
Влияние продуктов взаимодействия ГОХА с ГМТА и его концентрации на очистку стоков хозбытовой водыПо примеруДоза вводимого продукта, мл/лСоотношение ГОХА:ГМТА в продуктеМутность очищенной воды, мг/лМикробное число шт/см³Скорость седиментации, мм/мин 0,5 5,0500431,01:0,101,32007 2,0 0,81009 5,0 0,64012 10,0 0,308

Таблица 3
Очистка природной воды по прототипуПо примеруДоза вводимого продуктов, мл/лМутность очищенной воды, мг/лМикробное число шт/см³Скорость седиментации, мм/мин 1,02,81801,542,01,41702,0 5,05,21682,5

Из приведенных примеров следует, что использование предлагаемого способа очистки сточных и природных вод с помощью продуктов взаимодействия гидроксохлорида алюминия с гексаметилентетраамином по сравнению с прототипом дает лучшую степень очистки по мутности, более высокую скорость седиментации и значительную противомикробную активность.

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод от диспергированных веществ и микроорганизмов и может быть использовано в водоподготовке, на лесоперерабатывающих, резинотехнических и металлообрабатывающих предприятиях, а также при очистке хозбытовых сточных вод. Для осуществления способа в исходную воду вводят реагент, перемешивают и отделяют образующийся осадок отстаиванием, причем, в качестве реагента используют продукт, полученный взаимодействием коллоидного раствора гидроксохлорида алюминия с динамической вязкостью 90-180 Па·с с гексаметилентетрамином в массовом соотношении 1:(0,01-0,1). Из полученного твердого продукта готовят 10%-ный рабочий раствор, который используют в количестве 0,5-10,0 мл/л обрабатываемой воды. Способ обеспечивает улучшение технико-экономических показателей очистки, повышение степени очистки, увеличение скорости седиментации в 5-6 раз и обеззараживание от микроорганизмов. 3 табл.

Способ очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ и микроорганизмов, включающий введение реагента, перемешивание и отделение образующегося осадка отстаиванием, отличающийся тем, что в качестве реагента используют продукт, полученный взаимодействием коллоидного раствора гидроксохлорида алюминия с динамической вязкостью 90-180 Па·с с гексаметилентетрамином в массовом соотношении 1:(0,01-0,1) в количестве 0,5-10,0 мл/л 10%-ного рабочего раствора полученного продукта.