СОСТАВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННЫХ ВОД Российский патент 2012 года по МПК C02F1/28 C02F1/52 B01J20/20 C02F103/16 

Изобретение относится к очистке отработанных вод и может быть применено для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты.

Известен состав для очистки воды от взвешенных частиц, стабилизированных введением коагулянтов - солей алюминия и железа, извести [Справочник по обогащению руд. М., «Недра», 1974, т.2. ч.II.].

Недостатками данного способа являются большое количество образующегося шлама, низкая степень очистки отработанных вод от повышенного содержания ионов тяжелых металлов и взвешенных частиц, а также большая длительность процесса.

Наиболее близким к заявленному составу является состав адсорбционно-коагулируюшей смеси [RU 2004104005 А, 27.07.2005, формула], в который могут входить сорбенты из ряда углеродистых (активированный уголь, графит и др.) или алюмосиликатных (например, бентонит), соли щелочных металлов (калия, натрия и др.) и коагулянт (хлорид железа(III), хлорид алюминия и др.).

Недостатком данного способа является низкая степень очистки в результате резкого снижения рН в процессе очистки, что уменьшает сорбцию ионов металлов, взвешенных частиц и нефтепродуктов на сорбенте и продуктов коагуляции.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки от повышенного содержания ионов металлов и нефтепродуктов.

Достигается это тем, что состав для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты, включающий сорбент, коагулянт на основе хлоридов железа, алюминия, минеральный комплекс на основе щелочных зол, он дополнительно содержит полиакриламид, а содержание смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО+MgO в минеральном комплексе составляет не менее 40%, при этом в качестве сорбента используют окисленный или расширенный кристаллический или скрытокристаллический графит при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сорбент 10-20

Коагулянт 15-30

Полиакриламид 1-5

Минеральный комплекс на основе щелочных зол - остальное, при смеси оксидов в нем СаО+MgO не менее 40%.

Соотношение смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО и MgO в минеральном комплексе составляет 3:1.

Предложенный состав коагуляционно-сорбционной смеси нетоксичен при использовании и обладает возможностью сохранения функциональных свойств при длительном хранении.

Использование в составе коагуляционно-сорбционной смеси окисленного, расширенного кристаллического или скрытокристаллического графита, менее указанного количества, не способствует эффективной очистке отработанных вод. Использование в составе смеси графитов в количестве более указанного количества не является экономически целесообразным, так как дальнейшего увеличения степени очистки отработанных вод не происходит.

В качестве минерального комплекса используется смесь щелочных зол, получаемых в результате сжигания каменных углей или древесных опилок с суммарным содержанием щелочноземельных оксидов СаО+MgO в их составе не менее 40%. Химический состав зол был оценен рентгеноспектральным способом.

Таблица 1. Элементный состав золы, % Элемент SrO PbO ZnO Cu₂O NiO Fe₂O₃ MnO СаО MgO K₂O SO₂ SiO₂ Al₂O₃ Зола угольная 1,00 0,05 0,02 0,01 0,003 4,0 0,06 21,6 7,2 0,2 0,7 16 19,4 Зола древесная 0,024 0,054 0,087 0,022 0,038 6,3 0,5 19,6 6,5 1,7 2,1 1,2 11,3

Минеральный комплекс вводится в состав смеси для корректировки щелочности отработанных вод в ходе очистки. Во время совместного перемешивания коагуляционно-сорбционной смеси и отработанных вод происходит ряд физико-химических реакций: диссоциация хлорида железа(III), гидролиз железа, процессы перехода ионов щелочноземельных металлов из минерального комплекса, процессы сорбции и другие, которые способствуют эффективной очистке воды. Эффективный гидролиз коагулянтов существенно зависит от щелочности отработанных вод. Переход ионов щелочноземельных металлов в процессе очистки будет увеличивать щелочность воды и таким образом интенсифицировать процесс очистки.

Полиакриламид объединяет мелкие частицы дисперсной системы в более крупные под влиянием сил сцепления с образованием коагуляционных структур, что ведет к выпадению из коллоидного раствора хлопьевидного осадка, что способствует повышению эффективности очистки отработанных вод.

Преимущества использования состава на основе минерального комплекса состоит в том, что в его составе применяются промышленные отходы (например, золы ТЭЦ), что в значительной степени снижает стоимость самого состава и улучшает экологическую обстановку вокруг предприятий ТЭЦ.

Эффективность очистки оценивалась по содержанию шлама, а также по содержанию ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов.

Содержание взвешенных частиц в воде определялось гравиметрическим методом, нефтепродуктов - спектрометрическим методом на приборе КН-2. Определение содержания металлов в фоновом растворе технической воды до и после очистки осуществлялось атомно-адсорбционным методом на однолучевом спектрофотометре модели С-115.

В табл.2 и 3 приведены результаты конкретных примеров.

Для очистки использовались отработанные воды моечной машины ММД-12. Температура отработанных вод составляла 70-80°С, рН=12-14, цвет темно-коричневый.

После очистки отработанные воды при оптимальных режимах имели рН=6-7 (что соответствует нейтральной среде), их температура составляла 20°С, цвет - прозрачный. Во всех остальных случаях цвет воды изменялся от светло-желтого до светло-коричневого, рН - от 5 (что характерно для кислых вод) до 9 (что характерно для щелочных вод).

Таблица 2. Характеристика очистки отработанных вод (для очистки использовался коагуляционно-сорбционный состав №6 из табл.3) Показатель, мг/л До очистки мг/л После очистки, мг/л Железо (Fe²⁺) 35-75 2-4 Цинк 2,0-53,5 не обнаружено Никель До 2 не обнаружено Медь 1,5-2 не обнаружено Марганец До 1,00 не обнаружено Хром До 5,0 не обнаружено Калий До 21,0 не обнаружено Свинец До 8,5 не обнаружено Нефтепродукты До 15000 До 10,0 Взвешенные частицы До 30000 До 45 Показатель щелочности (рН) 14 7-7,5 Цвет раствора Темно-коричный Прозр. раст-р, бесцветный

Таблица 3. Степень очистки воды с использованием признаков изобретения, характеризующих заявленный состав. N п/п Смесь Степень очистки воды, % состав наименование содержание, % 1 2 3 4 1 Сорбент (окисленный графит) 10   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 15 82 Полиакриламид 1 Минеральный комплекс 74 2 Сорбент (окисленный графит) 20   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 30 86 Полиакриламид 5 Минеральный комплекс 45 3 Сорбент (окисленный графит) 5   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 10 70 Полиакриламид 0,5 Минеральный комплекс 84,5 4 Сорбент (окисленный графит) 25   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 35 78 Полиакриламид 10 Минеральный комплекс 30 5 Сорбент (расширенный графит) 10   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 15 85 Полиакриламид 1 Минеральный комплекс 74 6 Сорбент (расширенный графит) 20   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 30 90 Полиакриламид 5 Минеральный комплекс 45 7 Сорбент (расширенный графит) 5   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 10 80 Полиакриламид 0,5 Минеральный комплекс 84,5 8 Сорбент (расширенный графит) 25   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 35 82 Полиакриламид 5 Минеральный комплекс 40 9 Сорбент (скрытокристаллический графит) 10   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 15 75 Полиакриламид 1 Минеральный комплекс 74 10 Сорбент (скрытокристаллический графит) 20   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 30 81 Полиакриламид 5 Минеральный комплекс 45 11 Сорбент (скрытокристаллический графит) 5   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 10 68

  Полиакриламид 0,5   Минеральный комплекс 84,5   12 Сорбент (скрытокристаллический графит) 25   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 35 59 Полиакриламид 10 Минеральный комплекс 30 13 Сорбент (скрытокристаллический графит) 15   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 20   Полиакриламид 3 35 Минеральный комплекс (при соотношении CaO и MgO 1:1) и содержании смеси оксидов в составе минерального комплекса 45% 62 14 Сорбент (скрытокристаллический графит) 15   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 20   Полиакриламид 3 20 Минеральный комплекс (при CaO+MgO при соотношении CaO и MgO 3:1) и содержании смеси оксидов в составе комплекса 20%. 62 15 Сорбент (скрытокристаллический графит) 15   Коагулянт (FeCl₃, AlCl₃) 20   Полиакриламид 3 50 Минеральный комплекс (при CaO+MgO при соотношении CaO и MgO 3:4) и содержании смеси оксидов в составе комплекса 40%. 62 Примечание. В примерах 1-12 используется минеральный комплекс при содержании в его составе CaO+MgO 3:1 и содержании смеси оксидов в составе комплекса более 40%.

Предложенный метод исключает использование классической для подобной очистки аппаратуры - гидроциклонов, электрокоагуляторов, отстойников. Метод проводится в одну операцию в имеющихся рабочих баках или отстойниках и позволяет использовать отходы собственного производства, что существенно снижает стоимость процесса очистки. Коагуляционно-сорбционную смесь без дополнительной регенерации в зависимости от степени загрязненности можно использована до 5 раз.

Изобретение может быть использовано для очистки отработанных вод моечных машин, содержащих ионы металлов, нефтепродукты и взвешенные частицы. Состав для очистки отработанных вод включает сорбент, коагулянт на основе хлоридов железа, алюминия, минеральный комплекс на основе щелочных зол и полиакриламид. Содержание смеси оксидов щелочноземельных металлов CaO+MgO в минеральном комплексе составляет не менее 40%. В качестве сорбента используют окисленный или расширенный кристаллический или скрытокристаллический графит при следующем содержании компонентов в составе, мас.%: сорбент 10-20, коагулянт 15-30, полиакриламид 1-5, минеральный комплекс на основе щелочных зол - остальное. В предпочтительном варианте состава соотношение смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО и MgO в минеральном комплексе составляет 3:1. Предложенный состав обеспечивает повышение эффективности очистки отработанных вод. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Состав для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты, включающий сорбент, коагулянт на основе хлоридов железа, алюминия, минеральный комплекс на основе щелочных зол, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиакриламид, а содержание смеси оксидов щелочноземельных металлов CaO+MgO в минеральном комплексе составляет не менее 40%, при этом в качестве сорбента используют окисленный или расширенный кристаллический или скрытокристаллический графит при следующем содержании компонентов, мас.%:
Сорбент 10-20
Коагулянт 15-30
Полиакриламид 1-5
Минеральный комплекс на основе щелочных зол - остальное, при смеси оксидов в нем CaO+MgO не менее 40%.

2. Состав для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты по п.1, отличающийся тем, что соотношение смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО и MgO в минеральном комплексе составляет 3:1.