СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2012 года по МПК G21F9/04 

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 переработки жидких отходов, содержащих радионуклиды, описанный в патенте РФ №2122753, МПК⁷ G21F 9/06, включающий в себя окислительную обработку путем озонирования в присутствии катализатора процесса окисления и коллектора извлечения радионуклидов. Озонирование отходов производят при температуре 30-80°C при pH раствора 10-13 и разделением образующегося радиоактивного шлама и жидкой фазы, с обработкой последней осадителями для дополнительного выделения радионуклидов с последующим снижением pH до значения 8-9, повторным отделением образующегося шлама и доочисткой жидкой фазы на селективных сорбентах.

Недостатком этого способа является его пожароопасность и токсичность из-за применения озона и относительно высоких температур, а также многооперационность.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ №2356852, МПК⁷ C02F 1/58, 1/52, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли.

Недостатком данного способа является многооперационность при приготовлении флокулянта (дифениламина), а также недостаточный эффект при очистке моющих растворов от ионов тяжелых металлов и радионуклидов. В силу того, что действующая активная составляющая моющих растворов образует металлорганические соединения с ионами тяжелых металлов и радионуклидами, то последние не в состоянии полностью выделяться из очищаемых растворов.

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 (дифениламина).

Это достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа (III) и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли, согласно изобретению к смеси добавляют перманганат щелочного или щелочноземельного металла, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемную долю 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6.

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

Новые признаки способа (проведение дезактивации и деэмульгирование смесью хлорида железа (III), хлорида кальция с перманганатом щелочного или щелочноземельного металла, взятых в массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6, 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 ().

После доведения рН сточной воды до выбранного значения при перемешивании вносят коллектор-осадитель, в состав которого входит хлорид железа (FeCl₃), хлорид кальция (CaCl₂) и перманганат щелочных или щелочноземельных металлов, взятые в определенном соотношении по массе их безводных солей и объему очищаемой воды.

После осветления сточной воды проводят отбор декантата на определение содержания в нем масла, моющих средств, альфа-, бета-активности, тяжелых металлов. Результаты сведены в таблицах 1-5.

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 2,5 г/л 4,5 г/л 9 г/л перманганат щелочного или щелочноземельного металла 0,2 г/л 0,45 г/л 0,9 г/л

Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-5.

Таблица 1   Содержание мг/кг Бк/кг Ca Mg Na Fe Ni Cr Cu Сухой остаток α-активность β-актив-ность Исх. р-р 1104,7 4,8 1050 156,3 628 612 804 10521 4,3·10⁵ 8,6·10⁵ рН=4,0 102,4 2,0 750,0 120,1 428,2 103,4 125,1 2744,1 164,8 296,6 рН=4,5 80,7 1,4 490.0 44,7 58,3 12,5 8,1 827,2 108,4 169,4 рН=5,0 2,3 0,8 150,1 0,5 9,2 0,2 0,2 263,8 5,8 34,4 рН=5,5 н.п.о. * н.п.о. 105,2 0,5 0,2 н.п.о. 0,1 173,0 н.п.о. н.п.о. рН=6,0 3,0 0,9 150,7 0,6 9,5 0,2 0,2 274,1 6,9 11,2 рН=6,5 10,2 1,0 170,9 1,8 10,0 0,3 0,2 320,6 10,8 15,1

Состав №3 вводили в количестве 2% от объема обрабатываемого раствора.

* н.п.о. - ниже предела обнаружения прибора PAAS-30, УРФ-1; чувствительность определения металла - 0,05 мг/л, активность - 0,01 Бк.

Таблица 2 Состав Содержание мг/кг Бк/кг Ca Mg Na Fe Ni Cr Cu Сухой остаток 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 4,7 2,0 266,7 2,9 8,9 1,8 2,2 579,4 30,1 72,5 Сост.2 2,9 0,7 170,7 2,2 3,5 1,5 1.9 385,1 24,6 64,4 Сост.3 н.п.о. н.п.о. 150,1 1,5 0,6 0,7 0,8 313,0 15,4 42,7

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

Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

Таблица 3 Состав Содержание мг/кг Бк/кг Ca Mg Na Fe Ni Cr Cu Сухой остаток 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 3,4 2,0 221,4 1,7 2,1 1,7 2,0 351,4 15,2 24,4 Сост.2 1,8 0,5 130,8 0,8 0,4 н.п.о. 0,2 236,7 7,4 18,9 Сост.3 н.п.о. н.п.о. 105,7 0,5 0,2 н.п.о. 0,1 173,0 н.п.о. н.п.о.

Состав вводили в количестве 2,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

Таблица 4 Состав Содержание мг/кг Бк/кг Ca Mg Na Fe Ni Cr Cu Сухой остаток 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 1,5 0,7 128,4 0,6 0,3 н.п.о. н.п.о. 188,1 5,4 1,4 Сост.2 1,0 0,3 101,0 н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. 158,4 2,8 н.п.о. Сост.3 н.п.о. н.п.о. 94,8 н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. 130,1 н.п.о. н.п.о.

Состав вводили в количестве 3,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

Таблица 5 Состав Содержание мг/кг Бк/кг Ca Mg Na Fe Ni Cr Cu Сухой остаток 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 1,4 0,7 125,8 0,7 0,3 н.п.о. н.п.о. 162,9 5,6 1,4 Сост.2 1,0 0,2 100,1 0,1 н.п.о. н.п.о. н.п.о. 154,1 3,0 0,5 Сост.3 н.п.о. н.п.о. 94,2 0,1 н.п.о. н.п.о. н.п.о. 130,7 н.п.о. 0,1

Состав вводили в количестве 3,5% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.

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: pH среды 5,5; соотношение солей

FeCl₃:CaCl₂:перманганат щелочного или щелочноземельного металла, составляющих предлагаемый деэмульгатор и дезактиватор, равное

(1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02).

Из таблиц 2-5 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.4).

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 химической обработке воды, промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазачно-охлаждающие жидкости, радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов. Способ включает дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа (FеСl₃), хлорида кальция (CaCl₂) и перманганата щелочных или щелочноземельных металлов, взятых в массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора при рН 5-6. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки сточных вод. 5 табл.

Способ очистки сточных вод, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью, содержащей в том числе хлорид железа (III) и хлорид кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли, отличающийся тем, что к смеси добавляют перманганат щелочного или щелочноземельного металла, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов, равное (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемную долю 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при рН 5-6.