СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК C02F9/06 C02F1/463 

Описание патента на изобретение RU2318737C1

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов, цианидов, токсичных органических веществ, красителей, ПАВ и т.д., с одновременным снижением солесодержания очищенных стоков до уровня качества воды оборотного водоснабжения и получением при очистке стоков реально утилизируемого осадка, и может быть использовано в качестве локальных очистных сооружений различных областей производства.

Известен (RU патент 2161137, С02F 1/463, 2000) способ очистки промышленных сточных вод, включающий гальванокоагуляцию с использованием гальванопар и разделение твердой и жидкой фаз. Согласно известному способу перед гальванокоагуляцией проводят предварительную очистку сточных вод в усреднительной емкости, в которую направляют осадок после гальванокоагуляции, образовавшуюся смесь подвергают магнитоакустическому резонансному воздействию, а гальванокоагуляцию предварительно очищенной жидкой фазы осуществляют последовательно в два этапа, причем на первом этапе гальванопара образована из частиц кокса и железа, а на втором - из частиц кокса и алюминия, после отделения очищенных сточных вод от осадка его направляют в усреднительную емкость. Предпочтительно магнитоакустическое резонансное воздействие осуществляют в звуковом диапазоне частот с мощностью излучения 15-20 мВт один раз в сутки в течение 50-60 мин.

Известен (RU патент 2221757, С02F 9/06, 2004) способ очистки сточных вод, заключающийся в гальванокоагуляционной очистке сточных вод в вертикально расположенном барабане путем перемешивания гальваномассы и сточных вод при помощи шнека с увеличивающимся снизу вверх шагом винта с одновременной подачей снизу в барабан потока воздуха, причем в барабан подают поток воздуха, обогащенного кислородом, а после гальванокоагуляционной очистки сточные воды подвергают флокуляционной очистке с использованием в качестве флокулянта полидиметилдиаллиламмонийбромида с концентрацией 0,8-1,2 мг/дм3.

Известен (RU патент 2074125, С02F 1/463, 1997) способ очистки сточных вод гальванокоагуляцией с использованием гальванопары, образованной железным анодом и углеродным катодом в присутствии инертного материала с диэлектрическими свойствами.

Известен коагулятор барабанный (Коагулятор барабанный. Техническое описание КК 234.00.000 ТО. "Казмеханобр". Алма-Ата, 1985), содержащий помещенную во вращающийся барабан гальваническую пару двух металлов или металла и графита для внесения ионов железа с целью связывания фосфатов в нерастворимое вещество - фосфат железа.

Известна (RU патент 2183592, С 02 F 1/463, 2002) установка для биохимической очистки сточных вод, включающая резервуар, разделенный перегородками на секции и отсеки многоступенчатых биореакторов, системы коммуникаций для подвода, распределения и отвода сточных вод, рециркуляции иловых смесей, подвода воздуха, устройство для разделения разбавленных иловых смесей на иловую воду и сгущенный ил, устройство для приготовления и внесения в очищаемую воду реагентов, волокнистую насадку для удерживания иммобилизированных гидробионтов и приспособления для ее фиксации в объеме биореакторов, причем каждая секция многоступенчатых биореакторов на первой ступени выполнена двукоридорным аэротенком со свободноплавающим активным илом для создания режима вытеснения, разделена по длине коридоров на не менее 5-6 отсеков негерметичными поперечными перегородками, снабжена на входе стоков в первый коридор аэротенка водосливными водоизмерительными приспособлениями, а на выходе стоков из второго коридора аэротенка - пульсационными илоотделителями; перед ступенями биореакторов, работающими с иммобилизированными на волокнистой насадке гидробионтами, каждая секция биореакторов снабжена гальванокоагулятором с анодами из железной стружки (скрапа) и медными или графитовыми катодами, трубопровод осветленной от активного ила первой ступени биореакторов сточной жидкости сообщает илоразделитель и гальванокоагулятор секции посредством водосливного и измерительного приспособления, гальванокоагулятор помещен в лоток очищенной сточной жидкости, направляющий ее во вторую ступень биореакторов, насадка из волокнистых полимерных элементов, например ершей, закреплена на капроновых канатах, зафиксированных в объеме коридоров секций и отсеков распорками из пластмассовых труб или других профилированных элементов, обладающих устойчивостью на продольное сжатие.

Известна (SU авторское свидетельство 1142452, С02F 1/46, 1985) установка электрохимической очистки сточных вод, содержащая последовательно установленные соединенные с резервуаром-усреднителем электрокоагулятор, отстойник с блоком параллельных пластин и узел обезвоживания осадка. Также установка содержит соединенные последовательно смеситель и водоворотную камеру хлопьеобразования, установленные между электрокоагулятором и отстойником, при этом смеситель соединен с верхней частью отстойника эрлифтным трубопроводом.

Недостатком всех вышеприведенных решений следует признать неполноту удаления ионов тяжелых (цветных) металлов.

Техническая задача, реализуемая посредством предлагаемого технического решения, состоит в усовершенствовании способа очистки сточных вод.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого технического решения, состоит в снижении общего солесодержания очищенных стоков до уровня качества воды оборотного водоснабжения и получение при очистке стоков реально утилизируемого осадка.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать комплексную технологию глубокой очистки промышленных сточных вод (КТГО ПСВ), при реализации которого предварительно (1-ая ступень очистки) осуществляют очистку исходных сточных вод в реакторе, куда постоянно дозировано подают магнитовосприимчивый железосодержащий осадок отстоявшейся пульпы гальванокоагулятора с загрузкой в качестве элементов, образующих в процессе работы гальванопару, железо и кокс, используемого на второй ступени очистки. Для активации сорбционных и коагуляционных реакций осадка пульпы и загрязнений очищаемых стоков в реактор постоянной подают воздух путем мелкодисперсной аэрации. Для флокуляции мелкодисперсных взвешенных частиц, предварительно очищенных действием магнитовосприимчивого железосодержащего осадка отстоявшейся пульпы гальванокоагулятора стоков, предпочтительно используют флокулянт ВПК-402 с концентрацией 1,0-1,2 мг/дм3. После отстаивания осветленные предварительно очищенные стоки проходят основную очистку в гальванокоагуляторах с загрузкой железо и кокс (II-ая ступень очистки). Глубокую доочистку стоков от ионов тяжелых металлов, излишнего количества ионов железа гальванокоагуляции и остаточных количеств органических веществ (красителей, животных и растительных жиров, масло-нефтепродуктов) осуществляют (III-я ступень очистки) методом шпинельной ферритизации (III-я ступень очистки). Этот метод основан на образовании из магнитовосприимчивых частиц железа пульпы гальванокоагулятора при подщелачивании ее до pH 8,0-9,0 ферромагнитных частиц железа и на их основе ферритов тяжелых и цветных металлов. При этом в качестве щелочного раствора можно использовать щелочные отработанные растворы гальванопокрытий, промывные сточные воды процессов обезжиривания шубно-меховых и кожевенных производств, и т.п., которые также в процессе очистки сточных вод необходимо индивидуально нейтрализовать. В финальной стадии этой ступени очистки проводят отстаивание ферритизированной пульпы и фильтрацию осветленных растворов. Для доведения качества очищенной воды до уровня требований сброса в водные объекты рыбохозяйственного назначения необходимо выполнить доочистку остаточных загрязнений сорбционными и ионообменными материалами (IV-ая ступень очистки).

Коагуляционные и сорбционные свойства пульпы гальванокоагулятора были подтверждены рентгеноструктурными и радиоспектрометрическими методами анализа, а также результатами лабораторных исследований и практического внедрения. При этом было выявлено, что электрохимически полученная пульпа гальванокоагулятора с электродами железо и кокс представлена в основном гидроксидами и магнитовосприимчивыми формами железа типа γ-Fe2O3, Fe3O4, γ- и δ-FeOOH в виде лепидокрокита и магнетита. Эта пульпа находится в более далеком от термодинамического равновесия состоянии, чем подобные реагенты, полученные химическим путем, и имеют в связи с этим более высокую внутреннюю и поверхностную энергию, а следовательно, и сорбционную и ионообменную способность.

Для реализации способа заявителем был разработан метод «шпинельной ферритизации» - глубокой доочистки сточных вод, при котором в качестве железосодержащего реагента используют ферромагнитные частицы осадка пульпы очищаемых растворов после гальванокоагулятора с железным и угольным (коксовым) электродами.

Наиболее полно, с образованием кристаллов сорбционных форм железа и ферритов тяжелых металлов, процесс проходит в щелочной среде с рН 8,5÷9,5.

Интенсификацию окисления Fe2+ в Fe3+, процессов образования магнитовосприимчивых форм железа, а также на их основе ферритов тяжелых и цветных металлов производят в дополнительном реакторе-«ферритизаторе», где пульпу подщелачивают любым щелочным раствором и насыщают кислородом, предпочтительно, за счет мелкодисперсной аэрации сжатого воздуха. Твердую фазу пульпы осаждают в отстойниках.

В образовании ферритов тяжелых металлов участвуют только магнитные оксидные и гидроксидные формы железа, имеющие кубическую кристаллическую структуру типа шпинели. При шпинельной ферритизации в этих соединениях происходит замещение атома железа ионом тяжелого (цветного) металла. В частности, могут происходить следующие процессы: Cr3+→FeO·Cr2O3, Ni2+→NiO·Fe2O3, и т.п.

При реализации способа обычно осуществляют ряд последовательных технологических операций по очистке от различных загрязнений:

- разделение (при возможности) стоков на кислые с ионами цветных и тяжелых металлов, в том числе с шестивалентного хрома, с pH≤4 и щелочные стоки, с pH≥10;

- предварительная очистка исходных сточных вод от ионов тяжелых и цветных металлов и различных органических веществ ферромагнитными частицами осадка пульпы гальванокоагулятора с последующей в нем их очистке (1-ая ступень очистки);

- флокуляция скоагулированных ферромагнитными частицами осадка пульпы гальванокоагулятора загрязнений предпочтительно с использованием в качестве флокулянта «Проестол» с концентрацией 1,0-1,2 мг/дм3;

- отстаивание предварительно очищенных и обработанных флокулянтом стоков от взвешенных веществ, в том числе скоагулированных ферромагнитными частицами органических веществ, в скоростных отстойниках;

- основная очистка осветленных предварительно очищенных стоков от ионов тяжелых и цветных металлов методом гальванокоагуляции с загрузкой гальванокоагуляторов гальванопарой Fe и С (II-ая ступень очистки);

- глубокая доочистка полученных растворов II-ой ступени очистки и очистка щелочных стоков от различных загрязнений методом "шпинельной ферритизации" за счет сорбционных и ионообменных свойств ферромагнитных частиц пульпы гальванокоагулятора (III-я ступень очистки);

- дальнейшая очистка стоков от взвешенных ферритов и деструктированных органических веществ отстаиванием и фильтрацией;

- в необходимых случаях последующая очистка стоков от остаточных органических загрязнений сорбционными материалами, а остаточных концентраций ионов тяжелых металлов ионообменными материалами (ионообменными смолами и неткаными материалами типа ВИОН, углеродными материалами типа "Бусофит", специальными цеолитами и т.п.).

При реализации способа используют устройство, содержащее последовательно соединенные реактор предварительной очистки с использованием аэрации и флокуляции, первичный отстойник, гальванокоагулятор, ферритизатор с системой подщелачивания и аэрации, вторичный отстойник и механический фильтр, при этом к выходу по осадку первичного отстойника подключены последовательно соединенные накопитель осадка и фильтр-пресс, выход по осадку гальванокоагулятора подключен к реактору предварительной очистки стоков, а к реактору предварительной очистки и реактору - ферритизатору подведены магистрали подачи сжатого воздуха. В предпочтительном варианте реализации выход механического фильтра соединен со средством доочистки воды сорбционными или ионообменными материалами.

Реактор предварительной очистки представляет собой емкость, в которую дозировано подают флокулянт и обычно через мелкодисперсные аэраторы - сжатый воздух; скоростные трубчатые отстойники, которые представляют собой цилиндрические (в плане) емкости с конусным дном для накопления осадка и блоком полиэтиленовых труб, установленных в цилиндрической части отстойников под углом 60° к горизонту; реактор - ферритизатор, аналогичный реактору предварительной очистки, но с вводом к аэраторам щелочных растворов.

При реализации предлагаемого способа используют стандартные гальванокоагулятор, механический фильтр, накопитель осадка, фильтр-пресс и, при необходимости, системы сорбционной и ионообменной доочистки воды.

На чертеже приведена блок-схема базовой установки, реализующей предлагаемый способ, при этом использованы следующие обозначения: усреднитель - реактор предварительной очистки 1, первичный скоростной отстойник 2, гальванокоагулятор 3, реактор-ферритизатор 4, вторичный скоростной отстойник 5, механический фильтр 6, средство доочистки 7 с сорбционными и ионообменными материалами, накопитель осадка 8 и фильтр-пресс 9.

В базовом варианте способ реализуют следующим образом.

По возможности проводят разделение сточных вод на кислые с ионами цветных и тяжелых металлов, в том числе шестивалентного хрома с рН<4 и щелочные стоки с рН>10. Затем проводят первую стадию очистки, включающую предварительную очистку исходных сточных вод ферромагнитными частицами осадка пульпы гальванокоагулятора и флокулянтом ВПК-401 при одновременной мелкодисперсной аэрацией объема сточных вод кислородом воздухом, с последующим отстаиванием взвешенных ферромагнитных частиц и загрязнений, в скоростных трубчатых отстойниках (I-ая ступень очистки). Затем проводят вторую стадию очистки предварительно очищенных сточных вод от ионов тяжелых (цветных) металлов и органических веществ в гальванокоагуляторе (II-ая ступень очистки), в который предварительно помещена загрузка в виде железного скрапа и кокса (II-ая ступень очистки).

Продукт обработки стоков (пульпа) направляют в реактор-ферритизатор на третью стадию очистки, куда также подают воздух для аэрации и щелочные растворы (III-я ступень очистки), а затем в отстойник. Из отстойника осадок пульпы направляют в реактор предварительной очистки стоков, а жидкую (осветленную) фазу - на механический фильтр. На третьей ступени очистки максимально удаляют ионы тяжелых и цветных металлов и органические загрязнения.

Затем, при необходимости, проводят четвертую стадию очистки, где действием сорбционных и ионообменных материалов (ионообменные смолы и материалы типа ВИОН, углеродные материалы типа "Бусофит", цеолиты и т.п.) получают воду, качество которой соответствует требованиям сброса ее в водоемы рыбохозяйственного назначения.

При очистке сточных вод гальванического производства ОАО «Каскад» г.Черкесска способом Комплексной технологии глубокой очистки были получены следующие результаты:

Таблица 1ПоказателиЕд. измеренияКоличественная характеристика:До очисткиПосле очисткиРН3,58,5Си2+мг/л10,00,001Zn2+мг/л4,80,01Ni2+мг/л30,00,001Sn2+мг/л20,0нетWi2+мг/л0,2нетCN-мг/л2,4нетRмг/л45,22,2Fe2+мг/л-0,25

Результаты очистки хромсодержащих сточных вод шубного производства ООО «Лермонтовский меховой комбинат» приведены в табл.2.

Общие результаты очистки сточных вод ОАО ПКФ «Глория-Джинс» «Комплексной технологией глубокой очистки ПСВ»
Таблица 4
СтокиНаименование и концентрации загрязнений, мг/лрНПрозрачность, смЦветХПК, мгО2Взвешен. веществаΣCu2++Cr6+Исходные7,80Синий9007000,094После очистки7,630Нет20,34,2Отсутствие

Таким образом, при реализации вышеприведенного технического решения происходит снижение общего солесодержания очищенных стоков до уровня качества воды оборотного водоснабжения и получение при очистке стоков реально утилизируемого осадка.

Похожие патенты RU2318737C1

название год авторы номер документа
КОМПЛЕКС СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ВОД 2009
  • Абрамов Владимир Олегович
  • Баязитов Вадим Муратович
  • Золеззи Гарретон Альфредо Алехандро
  • Векслер Георгий Борисович
  • Муллакаев Марат Салаватович
RU2422383C2
КОМПЛЕКС ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ И ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 2008
  • Старовойтов Михаил Карпович
  • Юдаев Ифраим Гаврилович
RU2409524C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 1994
  • Акимов Л.И.
  • Вознесенский С.Д.
  • Ганичев А.В.
RU2054387C1
КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И БРИКЕТИРОВАНИЯ ИЛА 2009
  • Сенкус Витаутас Валентинович
  • Стефанюк Богдан Михайлович
  • Сенкус Василий Витаутасович
  • Сенкус Валентин Витаутасович
  • Часовников Сергей Николаевич
  • Гридасов Игорь Сергеевич
  • Богатырев Алексей Александрович
  • Конакова Нина Ивановна
  • Кисель Александр Федорович
RU2431610C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД 1999
  • Малышев В.В.
  • Вишняков И.А.
  • Литвинов В.А.
  • Джанянц А.В.
RU2161137C1
УСТАНОВКА ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 1999
  • Зубов М.Г.
  • Куликов Николай Иванович
  • Чернышев Валентин Николаевич
  • Зубов Г.М.
  • Шишло Г.В.
RU2183592C2
СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МЯСОКОМБИНАТА 2008
  • Майоров Сергей Александрович
  • Седов Юрий Андреевич
  • Парахин Юрий Алексеевич
RU2396217C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 1990
  • Шпиз Любовь Львовна
  • Киршина Елена Юрьевна
  • Колышева Ольга Викторовна
  • Чавычалова Вера Ивановна
  • Славинский Алексей Сергеевич
  • Нечаев Алексей Петрович
RU2008269C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 2001
  • Зубов М.Г.
  • Куликов Николай Иванович
RU2201404C2
КОМПЛЕКСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОКОВ ОТ ПРОТИВООБЛЕДИНИТЕЛЬНЫХ И АНТИГОЛОЛЕДНЫХ РЕАГЕНТОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В СТОЧНЫХ ВОДАХ АЭРОПОРТОВ 2023
  • Сергеев Виктор Владимирович
  • Вольский Алексей Сергеевич
  • Кащеев Юрий Михайлович
  • Грушанин Александр Иванович
RU2814343C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод и может быть использовано в качестве локальных очистных сооружений различных областей производства. Способ очистки сточных вод заключается в их предварительной очистке в реакторе коагуляционно активным железосодержащим осадком пульпы гальванокоагулятора, полученным при последующей очистке сточных вод, и флокулянтом, дальнейшем отстаивании предварительно очищенных сточных вод в отстойнике и последующей очистке их осветленной части в гальванокоагуляторе с загрузкой железо и кокс. Глубокую доочистку сточных вод производят методом шпинельной ферритизации за счет подщелачивания получаемой пульпы гальванокоагулятора до pH 8,5÷9,0 с отстаиванием и направлением осадка пульпы на предварительную очистку, а полученной жидкой фазы - на фильтрацию. Процесс очистки ведут в устройстве, содержащем последовательно соединенные реактор предварительной очистки, первичный отстойник, гальванокоагулятор, реактор-ферритизатор, вторичный отстойник и механический фильтр, при этом к выходу по осадку первичного отстойника подключены последовательно соединенные накопитель осадка и фильтр-пресс, выход по осадку гальванокоагулятора через реактор-ферритизатор подключен к реактору предварительной очистки, а к реактору предварительной очистки и реактору-ферритизатору подведены магистрали подачи воздуха. Технический результат - снижение солесодержания очищенных стоков до уровня качества воды оборотного водоснабжения и получение при очистке стоков реально утилизируемого осадка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Формула изобретения RU 2 318 737 C1

1. Способ очистки сточных вод, характеризуемый предварительной очисткой сточных вод в реакторе коагуляционно активным железосодержащим осадком пульпы гальванокоагулятора, полученным при последующей очистке сточных вод, и флокулянтом, дальнейшим отстаиванием предварительно очищенных сточных вод в отстойнике и последующей очисткой их осветленной части в гальванокоагуляторе с загрузкой железа и кокса, и глубокой доочисткой этих сточных вод методом шпинельной ферритизации за счет подщелачивания получаемой пульпы гальванокоагулятора до pH 8,5÷9,0 с отстаиванием и направлением осадка пульпы на предварительную очистку, а полученной жидкой фазы - на фильтрацию.2. Устройство для очистки сточных вод, характеризуемое наличием последовательно соединенных реактора предварительной очистки, первичного отстойника, гальванокоагулятора, реактора-ферритизатора, вторичного отстойника и механического фильтра, при этом к выходу по осадку первичного отстойника подключены последовательно соединенные накопитель осадка и фильтр-пресс, выход по осадку гальванокоагулятора через реактор-ферритизатор подключен к реактору предварительной очистки, а к реактору предварительной очистки и реактору-ферритизатору подведены магистрали подачи воздуха.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что выход механического фильтра соединен со средством для доочистки воды сорбционными или ионообменными материалами.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2318737C1

СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД 1999
  • Малышев В.В.
  • Вишняков И.А.
  • Литвинов В.А.
  • Джанянц А.В.
RU2161137C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 1994
  • Акимов Л.И.
  • Вознесенский С.Д.
  • Ганичев А.В.
RU2054387C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНОЙ ВОДЫ 1994
  • Артамонова Наталья Аркадьевна[Kz]
  • Есова София Турсуновна[Kz]
  • Федотов Владислав Александрович[Kz]
  • Погорелов Владимир Иванович[Kz]
RU2077502C1
WO 9219543 A1, 12.11.1992
US 4014766 A, 29.03.1977.

RU 2 318 737 C1

Авторы

Малышев Владимир Васильевич

Даты

2008-03-10Публикация

2006-05-31Подача