СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2009 года по МПК C02F1/54 C02F1/58 G21F9/10 C02F103/34 

Изобретение относится к химической обработке воды, промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов.

Известен способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ.№1623688, МПК B01D 17/04, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, включающий в себя обработку сульфатом алюминия и отстаивание с последующим отделением масла, причем обработку сульфатом ведут до рН 4,2-4,5, отделенную фазу нагревают до 70-85°С, а воду обрабатывают гидроксидом бария в две ступени, а затем, после отделения осадка, недостающим количеством до дозы, равной 105-115% от стехиометрического количества, необходимого для осаждения сульфатов.

Недостатком данного способа является его ограниченная эффективность, обусловленная многооперационностью, ограниченностью по общему солесодержанию и общей щелочности очищаемой воды, применением дорогостоящих и ядовитых солей бария, малым эффектом по очистке от радиоактивных загрязнений.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ №2085510, МПК C02F 1/58, 1/52, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и флокулянтом.

Недостатком данного способа является многооперационность при приготовлении флокулянта (активной кремниевой кислоты) и малое время существования его в рабочем состоянии, а также недостаточный эффект при очистке от моющих растворов и ионов тяжелых металлов, так как солям алюминия и железа (Ш) не специфично полное выделение из раствора полифосфатов и ионов тяжелых металлов.

Таким образом, заявляемое изобретение направлено на решение задачи по повышению эффективности способа очистки сточных вод, содержащих как СОЖ и радиоактивные загрязнения, так и моющие растворы и ионы тяжелых металлов.

Технический результат, который позволяет решить поставленную задачу, заключается в упрощении технологии очистки сточных вод, исключением многооперационности при приготовлении флокулянта (активной кремниевой кислоты), имеющего небольшие сроки хранения.

Это достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа (III) при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и обработку флокулянтом, согласно изобретению к смеси добавляют хлорид кальция, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов 1:(1÷2):(0,15÷0,2) и объемную долю 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6.

Кроме того, в качестве флокулянта используют раствор дифениламина, обладающего наилучшей флокулирующей способностью к осадкам поливалентных металлов.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки способа (проведение дезактивации и деэмульгирование смесью сульфата алюминия, хлорида железа (III) с хлоридом кальция, взятых в массовом соотношении 1:(1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6, а в качестве флокулянта используют раствор дифениламина) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения проиллюстрирована несколькими примерами конкретного исполнения способа, представленными ниже в табличном виде.

В стакан объемом 150 мл вносят 100 мл сточной воды, содержащей смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), приготовленную на основе эмульсола марки ВЭЛС, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы.

Сточную воду, содержащую СОЖ, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы подкисляют до требуемого значения рН пятипроцентной азотной кислотой (ρ_HNO3=1,025).

После доведения рН сточной воды до выбранного значения при перемешивании вносят коллектор-осадитель, в состав которого входит сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃), хлорид железа (FeCl₃), хлорид кальция (CaCl₂), взятые в определенном соотношении по массе их безводных солей и объему очищаемой воды.

Не прекращая медленного перемешивания (ω=10 мм/с), через 30 секунд после внесения солей алюминия, железа (III) и кальция добавляют дифениламин. Через 15 секунд перемешивание прекращают. После осветления сточной воды проводят отбор декантата на определение содержания в нем масла, моющих средств, альфа-, бета-активности, тяжелых металлов. Результаты сведены в таблицах 1-4.

Исходя из возможности протекания химических реакций в системе и согласно их стехиометрическим соотношениям, а также с учетом адсорбции на имеющихся и вновь образующихся поверхностях, выбираем следующие составы реагентов, предназначенных для очистки исследуемого раствора:

  состав 1 состав 2 состав 3 хлорид железа (III) 20 г/л 30 г/л 45 г/л хлорид кальция 1,5 г/л 2,5 г/л 5 г/л сульфат алюминия 10 г/л 30 г/л 35 г/л

Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-4.

Эффективность очистки исследуемого раствора при рН 5 в зависимости от состава и дозы выбранного осадителя

Таблица 1 Состав Содержание мг/кг Бк/кг а Mg a e Ni Cr Cu Сухой ост. α-активность β-активность Исх. p-p 1104.7 4,8 1050 156,3 628 612 804 10521 4,3·10⁵ 8,6·10⁵ Сост. 1 115,6 2,2 700 27,8 57,4 67,2 83,4 4700 240 486 Сост. 2 40,7 1,5 570 15,4 30,1 31,8 20,7 3974 106 250 Сост. 3 6,9 0,8 336 6,6 3,7 2,5 1,9 3040 35 128

Состав вводили в количестве 1,0% от объема обрабатываемого раствора.

Таблица 2 Состав Содержание мг/кг Бк/кг а Mg а e Ni Cr Cu Сухой ост. α-активность β-активность Исх. Р-Р 1104,7 4,8 1050 156,3 628 612 804 10521 4,3·10⁵ 8,6·10⁵ Сост. 1 44,4 2.1 510 27,8 51,4 52,7 78,1 4105 240 486 Сост. 2 22,9 1,3 370 4,1 28,7 25,6 15,4 3538 106 250 Сост. 3 4,3 0,6 285 2,9 3,2 3,0 1,6 1810 35 128

Состав вводили в количестве 2,0% от объема обрабатываемого раствора

Таблица 3 Состав Содержание мг/кг Бк/кг а Mg a e Ni Cr Cu Сухой ост. α-активность β-активность Исх. Р-Р 1104.7 4,8 1050 156,3 628 612 804 10521 4,3·10⁵ 8,6·10⁵ Сост. 1 30,3 2,0 445 6,0 49,4 49,9 75,0 3784 162 72,9 Сост. 2 10,8 1,2 290 3,9 24,1 20,1 13,1 3010 86,4 48,1 Сост. 3 2,8 0,5 170 2,5 2,8 2,2 1,3 1427 52 36

Состав вводили в количестве 3% от объема обрабатываемого раствора.

Таблица 4 Состав Содержание мг/кг Бк/кг а Mg а e Ni Cr Cu Сухой ост. α-активность β-активность Исх. Р-Р 1104,7 4,8 1050 156,3 628 612 804 10521 4,3·10⁵ 8,6·10⁵ Сост. 1 30,3 2,0 445 6,0 49,4 49,9 75,0 3784 162 72,9 Сост. 2 10,8 1,2 290 3,9 24,1 20,1 13,1 3010 86,4 48,1 Сост. 3 2,8 0,5 170 2,5 2,8 2,2 1,5 1500 55 36

Состав вводили в количестве 3,5% от объема обрабатываемого раствора.

Из приведенных выше данных очевидно, что оптимальными условиями очистки и дезактивации сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, моющие средства, радиоактивное загрязнение и ионы тяжелых металлов, являются: рН среды 6; соотношение солей Al₂(SO₄)₃:FeCl₃:CaCl₂, составляющих предлагаемый деэмульгатор и дезактиватор, равное 1:(1÷2):(0,15÷0,2); доза дифениламина 1,0-1,5% от количества вносимого деэмульгатора.

Из таблиц 1-4 видно, что выбранный состав химических реагентов является эффективным осадителем органических, радиоактивных и стабильных изотопов. Наибольший эффект достигается в случае применения третьего состава и при 3% его концентрации (см. табл.3)

Использование настоящего изобретения позволяет одновременно эффективно очищать сточные воды от смазочно-охлаждающих жидкостей, моющих средств, радиоактивных загрязнителей и ионов тяжелых металлов при одновременном упрощении технологии, что выгодно отличает предложенный способ от известных способов очистки сточных вод.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность осуществления способа очистки сточных вод и способность обеспечения достижения усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к области химической обработке промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов. Способ включает дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия, хлорида железа (111), хлорида кальция, взятых в массовом соотношении 1:(1÷2):(0,15-÷0,2) в пересчете на безводные соли. Объемная доля смеси составляет 1-3% от исходного раствора. Обработку флокулянтом ведут в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси. В предпочтительном варианте в качестве флокулянта используют раствор дифениламина. Изобретение обеспечивает упрощение технологии очистки сточных вод при одновременной эффективной очистке от загрязняющих веществ разной природы. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ очистки сточных вод, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа (Ш) при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и обработку флокулянтом, отличающийся тем, что к смеси добавляют хлорид кальция, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов 1:(1÷2):(0,15÷0,2) и объемную долю 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6.

2. Способ очистки сточных вод по п.1, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют раствор дифениламина.