СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОЙ ВОДЫ ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ БАЛЛИСТИТНОГО ПОРОХА Российский патент 2008 года по МПК C02F1/62 C02F103/34 C02F101/20 

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды от промышленных выбросов.

Способ предназначен для очистки отработанной производственной воды от ионов тяжелых металлов в производстве баллиститного пороха.

В литературе приводится значительное количество публикаций по способам очистки производственной воды от тяжелых металлов в различных промышленных областях. Применяются методы реагентной обработки - «Способ очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов» SU 1386584 А1 (Челябинский филиал ВОДГЕО), опубликованный 07.04.88 - обработка неорганическим коагулянтом в щелочной среде. В качестве неорганического коагулянта используют сточные воды гальванического производства, содержащие водорастворимые соли Fe, Zn, Cu и Ni с последующим введением полиакриламида. Указанные методы экономически невыгодны и требуют применения сложного в изготовлении и обслуживании оборудования.

РЖ Химия №6, 2006, 19H380-D1 (Separ and Purif. Technol, 2004, 39, №3, с.181-188) «Удаление никеля из сточных вод гальванических производств комбинацией ионного обмена и осаждения». Результаты проведенных опытов показали, что применение ионного обмена позволяет удалить 74,8% никеля из сточных вод. Добавление стадии осаждения позволяет удалить 94,2-98,3%. Последовательными стадиями являются установление рН 10,5, ионный обмен с использованием клиноптилолита, осаждение в течение 2-х часов. Недостатком данного способа является недостаточная эффективность очистки и использование дефицитного клиноптилолита, а также то, что процесс является периодичным. Недостатком следует считать и то, что осадок не выводится из технологического процесса, что приводит к снижению поглотительной способности клиноптилолита, и остается открытым вопрос о его дальнейшем использовании или сбросе осадка в окружающую среду.

Задачей данного изобретения является создание более эффективного, безотходного, экологически чистого способа очистки отработанной производственной воды от ионов тяжелых металлов в производстве баллиститного пороха.

Поставленная задача достигается за счет организации двухстадийного технологического процесса:

- отработанную производственную воду обрабатывают в присутствии полиакриламида при нагревании карбонатом натрия до рН 9-10 с целью получения нерастворимых карбонатов тяжелых металлов и отфильтровывают;

- осветленную воду пропускают через адсорбер, заполненный по секциям древесной стружкой, активированным углем, ионообменными смолами и направляют на очистные сооружения.

Отфильтрованный осадок прожигают в печах и утилизируют в цементно-гравийных смесях при ремонте полов в промышленных зданиях, дорог на территории предприятия и других не несущих нагрузки конструкциях, что исключает попадание его в окружающую среду.

На фиг.1 приведена «Принципиальная технологическая схема отработанной воды в производстве баллиститного пороха». Отработанную воду, загрязненную тяжелыми металлами, подают в бак-нейтрализатор (1), туда же подают карбонат натрия (кальцинированную соду) для связывания ионов тяжелых металлов в нерастворимые карбонаты и 1%-ный раствор полиакриламида в колиичестве 0,015-0,030% для ускорения осаждения осадка. Смесь подогревают с помощью подачи острого пара в бак в течение 25-35 минут. После этого раствор отстаивают, осветленную верхнюю часть насосом (2) подают в адсорбер (3). Вода, проходя через адсорбер, очищается от механических примесей (секция а, заполнение древесной стружкой), возможных остатков органических веществ (секция б, заполнение углем БАУ и АГ-3), остатков катионов растворимых солей и тяжелых металлов (секции в, г, заполнение катионитом КУ-2-8), остатков анионов растворенных солей тяжелых металлов (секция д, е, заполнение анионитом АН-31). Суспензию карбонатов тяжелых металлов из нижней части бака-нейтрализатора этим же насосом подают на нутч-фильтр (4), фильтрат с помощью вакуум-насоса (5) собирают в сборнике (6) и направляют в адсорбер (3). Осадок периодически выгружают в тару и направляют на прожигание от остатков нитроцеллюлозы на установку уничтожения спецтехнологических отходов (7) или любую другую печь. Полученный прожженный осадок отправляют на бетономешалку (8) для ввода в цементно-гравийные смеси.

Примеры результатов экспериментальной проверки в опытных условиях приведены в таблицах 1, 2.

Таблица 1Результаты очистки отработанной воды от тяжелых металлов с применением соды и 1% ПААУсловия очисткиДоза реагента 1%-ный р-р ПАА, %Концентрация тяжелых металлов в воде, мг/лЭффективность очистки,  До очисткиПосле очистки%123451. Обработка содой и ПАА рН 10,270,0104,022,5864,22. Обработка содой и ПАА рН 10,270,0256,560,395,43. Обработка содой и ПАА рН 10,270,0506,561,6375,16

Из табл.1 следует, что оптимальный эффект очистки 95,4% достигается при рН 10,27 и расходе 1% ПАА 0,025%, при этом концентрация тяжелых металлов в очищаемой воде уменьшается с 6,56 до 0,3 мг/л. Исходя из полученных результатов, необходимо в обрабатываемую воду добавлять 1% раствор полиакриламида в количестве 0,015-0,030%.

Таблица 2Данные по очистке отработанной воды от Cu и Pb, образующейся при изготовлении полуфабрикатовМетод обработки отработанной водыКонцентрация в воде, мг/лЭффект очистки, %До очисткиПосле очисткиPb²⁺Cu²⁺Pb²⁺Cu²⁺Pb²⁺Cu²⁺12345671. Исходная отработанная вода рН 4 после кипячения с содой до рН 6,322400542,610,985,999,55842. Вода после обработки содой до рН 9,9710,985,92,512,277,0685,793. Вода после обработки содой рН 10,010,985,94,57,358,7191,54. Вода после обработки 1% ПАА и Na₂CO₃ при pH 10,0, t=30°C2400542,623107,1499,880,435. Доочистка на КУ-2-83107,14н/о0,1210099,86. Доочистка на АН-3130,12н/он/о100100

Из табл.2 следует, что на первой стадии очистки - только обработкой карбонатом натрия - не удается получить стабильных результатов и требуемой эффективности. На второй стадии - прохождение воды через ионообменные смолы - достигается полное извлечение остатков ионов растворимых солей тяжелых металлов. Применение двухстадийной очистки позволяет значительно повысить эффективность очистки и увеличить срок службы ионообменных смол в адсорбере.

Таблица 3Результаты испытания образцов «строительных» материалов№ п/пСостав, % (г)Вода, млСпособ ввода осадкаПредел прочности, кг/см²ЦементРечной песокОсадок, сверх 100%1234567167,3932,61025Контрольный; смесь цемента и песка смешана с водой и отверждалась в течение 5 суток в специальных формах109267,3932,610,325В смесь цемента и песка вводился прожженный осадок, смесь перемешивалась, затем в полученную смесь вводилась вода. Отверждение проводилось в течение 5 суток в специальных формах с получением образцов d=15 мм и h=20 мм106367,3932,612,02570,5467,3932,613,52515,9

В таблице 3 и на фигуре 2 представлена зависимость предела прочности строительных материалов от содержания прожженного осадка, откуда видно, что количество вводимого прожженного осадка должно быть в пределах 0,1-0,5%, что не сказывается существенно на прочностных характеристиках строительных материалов. Однако целесообразно осадок применять в не несущих нагрузки конструкциях. Это диктуется требованиями защиты окружающей среды: осадок не сбрасывается на почву, а закрывается в нерастворимых бетонных материалах.

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды. Отработанную воду производства баллиститного пороха, загрязненную ионами тяжелых металлов, обрабатывают карбонатом натрия при рН 9-10, добавляют полиакриламид, нагревают паром в течение 25-35 минут. Образовавшиеся нерастворимые карбонаты тяжелых металлов отфильтровывают и осветленную воду пропускают через адсорбер, заполненный по секциям древесной стружкой, активированным углем, ионообменными смолами. Затем очищенную воду сбрасывают на очистные сооружения. В предпочтительном варианте осуществления способа в обрабатываемую воду добавляют 1%-ный раствор полиакриламида в количестве 0,015-0,030%. В качестве ионообменных смол используют катионит КУ-2-8 и анионит АН-31, а в качестве активированного угля используют уголь марок БАУ и АГ-3. Способ обеспечивает практически полную очистку отработанной производственной воды и безотходную, экологически чистую технологию. Осадок в целях защиты окружающей среды прожигают и вводят в цементно-гравийные смеси при ремонте дорог, полов и различных не несущих нагрузки конструкций. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

1. Способ очистки отработанной воды от ионов тяжелых металлов в производстве баллиститного пороха, заключающийся в том, что отработанную производственную воду обрабатывают карбонатом натрия до рН 9-10, добавляют полиакриламид, нагревают паром в течение 25-35 мин, отфильтровывают от образовавшихся нерастворимых карбонатов тяжелых металлов и осветленную воду пропускают через адсорбер, заполненный по секциям древесной стружкой, активированным углем, ионообменными смолами, после чего очищенную воду сбрасывают на очистные сооружения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в обрабатываемую воду добавляют 1%-ный раствор полиакриламида в количестве 0,015-0,030%.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ионообменных смол используют катионит КУ-2-8 и анионит АН-31.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активированного угля используют уголь марок БАУ и АГ-3.