СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2013 года по МПК C02F1/28 C02F1/52 B01J20/08 

Описание патента на изобретение RU2479493C2

Изобретение относится к очистке сточных вод от растворенных примесей и может быть использовано, в частности, в пищевой (например, мясной отрасли) и химической промышленности для очистки сточных вод предприятий.

Известен способ очистки сточных вод мясной промышленности, который включает обработку коагулянтом - хлоридом железа с последующим отделением образующегося осадка (А.Петру. Промышленные сточные воды, М., Изд. Литературы по строительству, 1965, с.203-206).

Недостатком данного способа является недостаточно высокая степень очистки сточных вод, ее значительная продолжительность, низкая экологичность и высокая себестоимость процесса.

Известен способ получения модифицированного сорбента, включающий осаждение гидроксида алюминия из раствора алюмината натрия, его сушку и прокаливание, при этом модифицированный сорбент получают из алюминийсодержащего сырья, в качестве которого используют отход травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций, путем обработки 50 г алюминийсодержащего сырья при температуре 70°С 3-7%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 100, 125 или 150 см3 в течение 3-5 ч, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия, а фильтрат, содержащий алюминат натрия, смешивают с 1-2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4-7,4, полученный осадок гидроксида алюминия отфильтровывают и промывают водой от ионов натрия, после чего полученный гидроксид алюминия нагревают в сушильном шкафу до температуры 200°С при скорости нагрева 10-20°С/ч и прокаливают в муфельной печи в течение 5 ч до 450°С при скорости нагрева 50°С/ч, порошкообразный оксид алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019-0,022% при температуре 39-41°С и соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10, соответственно, в течение 10-12 мин и высушивают при комнатной температуре (RU 2282493 С, 27.08.2006).

Проведение очистки сточных вод данным сорбентом является низкоэффективным и по скорости проведения процесса и по его эффективности, кроме того, требует большого количества сорбента.

Наиболее близким к заявленному является способ аналогичного назначения, предусматривающий введение коагулянта с последующим отделением образующегося осадка, при этом введение коагулянта осуществляют в комплексе с порошкообразным сорбентом, в качестве которого используют мелкодисперсный алюминийсодержащий порошок, являющийся отходом травления алюминийсодержащих сплавов (RU 2006120715 А, 27.12.2007).

Недостатком данного способа является его низкая эффективность при высоком содержании коагулянта и сорбента.

Техническим результатом предложенного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности очистки сточных вод при пониженном содержании сорбента.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе очистки сточных вод от растворенных примесей, предусматривающем введение в очищаемую воду хлорида железа и мелкодисперсного алюминийсодержащего порошка, полученного из алюминийсодержащего сырья, являющегося отходом при травлении, с последующим отделением образующегося осадка, в качестве алюминийсодержащего порошка используют порошок, полученный из алюминийсодержащего сырья, являющегося отходом при травлении алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций путем обработки алюминийсодержащего сырья 3-7% раствором гидроксида натрия при температуре 72°-80°С при соотношении алюминийсодержащего сырья к раствору гидроксида натрия по массе от 1:2 до 1:3 в течение 3-5 часов, фильтрования с получением осадка гидроксида алюминия и содержащего алюминат натрия фильтрата, смешивания фильтрата с 1-2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4-7,4, фильтрования с получением осадка гидроксида алюминия, промывания полученного осадка водой от ионов натрия, его сушки в сушильном шкафу до температуры 180-200°С при скорости нагрева 10-20°С/ч, прокаливания в муфельной печи в течение 5-5,5 часов до 450-475°С, при скорости нагрева 50°С/ч, обработки полученного порошкообразного оксида алюминия водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019-0,022% при температуре 39-41°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 в течение 10-12 минут и высушивания при комнатной температуре, при этом хлорид железа вводят в сточную воду в виде 1-% раствора хлорида железа в количестве от 1 до 7% от объема сточной воды, а полученный мелкодисперсный алюминийсодержащий порошок вводят в сточную воду в количестве от 1,7 до 4 мг/дм3 сточной воды с последующим отстаиванием в течение 20-25 мин и отделением очищенной воды.

Кроме того, осадок - часть шлама, не растворившегося в гидроксиде натрия, полученный на стадии фильтрования после обработки алюминийсодержащего сырья раствором гидроксида натрия, возвращают на эту стадию для повторной обработки.

Мелкодисперсный алюминийсодержащий порошок используют в качестве сорбента, он содержит 95-98% Аl2О3 (оксида алюминия), являющийся отходом травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций на Воронежском заводе строительных алюминиевых конструкций (ВЗСАК).

В алюминиевом производстве используют следующий способ травления.

Травление алюминиевой ленты производится в травильном растворе, представляющем 10-20%-ный раствор едкого натра (NaOH) при температуре 50-80°С на протяжении 2 мин. При травлении интенсивно выделяется водород, отделяющий с поверхности нерастворимые загрязнения. Для улучшения внешнего вида деталей и более равномерного хода травления в травильный раствор на 100 г едкого натра добавляют 20 г поваренной соли или 20-50 г фтористого натрия (NaF). После травления для осветления поверхностей деталей применяют кратковременное погружение в концентрированную или разбавленную до 50% азотную кислоту.

Отработанный травильный раствор подают в реактор для обезвреживания кислотно-щелочных растворов. Вводятся вещества, повышающие рН до 8-9, а также минеральные вяжущие. При этом все соединения тяжелых металлов связываются в виде малорастворимых гидроксидов и образуется так называемый шлам - отход травления алюминиевой ленты.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Изначально готовили порошкообразный сорбент. Для чего брали алюминийсодержащее сырье (шлам) в виде пасты влажностью 55-60% (являющееся отходом травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций на ВЗСАК), содержащего 95-98% Аl2О3 (оксида алюминия), в количестве 1 кг и обрабатывали его путем добавления в него 7%-ного водного раствора гидроксида натрия (NaOH) в количестве 2 кг (дм3), перемешивали и выдерживали при температуре 72°С в течение 5 часов до полного растворения алюминия из алюминийсодержащего сырья.

Полученный промежуточный продукт фильтровали. В процессе фильтрации был получен твердый осадок и фильтрат. Полученный фильтрат содержит алюминат натрия NaAlO2.

Фильтрат нейтрализовали 2 М раствором серной кислоты до получения рН 7,4 до выпадения осадка гидроксида алюминия (Аl2(ОН)3).

Полученный промежуточный продукт фильтровали с отделением осадка, гидроксида алюминия (Аl2(ОН)3), и фильтрата.

Полученный осадок промывали водой от ионов натрия.

Затем его сушили в сушильном до температуры 180°С при скорости нагрева 20°С/ч, прокаливали в муфельной печи в течение 5,5 часов до температуры 475°С при скорости нагрева 50°С/ч.

Полученный порошкообразный оксид аллюминия обрабатывали водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,022% при температуре 40°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 в течение 12 минут и высушиванили при комнатной температуре.

Для очистки брали сточную воду мясоперерабатывающего производства в количестве 1 дм3 с содержанием солей железа 0,94 мг/дм3, хлоридов - 181 мг/дм3. В сточную воду добавляли в качестве коагулянта хлорид железа в виде 1-% водного раствора хлорида железа 1% от объема сточной воды, мелкодисперсный порошок алюминийсодержащего сорбента в количестве 4 мг на 1 дм3 сточной воды.

Затем воду перемешивали в течение 10 минут и отстаивали в течение 20 минут. После отстаивания брали пробу очищенной воды на анализ и определяли содержание взвешенных веществ.

Пример 2

Изначально готовили порошкообразный сорбент. Для чего брали алюминийсодержащее сырье (шлам) в виде пасты влажностью 55-60% (являющееся отходом травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций на ВЗСАК), содержащего 95-98% Аl2О3 (оксида алюминия), в количестве 1 кг и обрабатывали его путем добавления в него 5%-ного водного раствора гидроксида натрия (NaOH) в количестве 2, 5 кг (дм3) перемешивали и выдерживали при температуре 76°С в течение 4 часов до полного растворения алюминия из алюминийсодержащего сырья.

Полученный промежуточный продукт фильтровали. В процессе фильтрации были получены твердый осадок и фильтрат. Полученный фильтрат содержит алюминат натрия NaAlO2.

Фильтрат нейтрализовали 1 М раствором серной кислоты до получения рН 7,0 до выпадения осадка гидроксида алюминия (Аl2(ОН)3).

Полученный промежуточный продукт фильтровали с отделением осадка, гидроксида алюминия (Аl2(ОН)3), и фильтрата.

Полученный осадок промывали водой от ионов натрия.

Затем его сушили в сушильном шкафу до температуры 190°С при скорости нагрева 15°С/ч, прокаливали в муфельной печи в течение 5,25 часов до температуры 460°С при скорости нагрева 50°С/ч.

Полученный порошкообразный оксид аллюминия обрабатывали водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,020% при температуре 40°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 в течение 10 минут и высушиванили при комнатной температуре.

Для очистки брали сточную воду мясоперерабатывающего производства в количестве 1 дм3 с содержанием солей железа 0,94 мг/дм3, хлоридов - 181 мг/дм3. В сточную воду добавляли в качестве коагулянта хлорид железа в виде 1-% водного раствора хлорида железа 4% от объема сточной воды, мелкодисперсный порошок алюминийсодержащего сорбента в количестве 2 мг на 1 дм3 сточной воды.

Затем воду перемешивали в течение 12 минут и отстаивали в течение 25 минут. После отстаивания брали пробу очищенной воды на анализ и определяли содержание взвешенных веществ.

Пример 3

Изначально готовили порошкообразный сорбент. Для чего брали алюминийсодержащее сырье (шлам) в виде пасты влажностью 55-60% (являющееся отходом травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций на ВЗСАК), содержащего 95-98% Аl2O3 (оксида алюминия), в количестве 1 кг и обрабатывали его путем добавления в него 3%-ного водного раствора гидроксида натрия (NaOH) в количестве 3 кг (дм3), перемешивали и выдерживали при температуре 80°С в течение 3 часов до полного растворения алюминия из алюминийсодержащего сырья.

Полученный промежуточный продукт фильтровали. В процессе фильтрации был получен твердый осадок и фильтрат.Полученный фильтрат содержит алюминат натрия NaAlO2.

Фильтрат нейтрализовали 2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4 до выпадения осадка гидроксида алюминия (Аl2(ОН)3).

Полученный промежуточный продукт фильтровали с отделением осадка, гидроксида алюминия (Аl2(ОН)3), и фильтрата.

Полученный осадок промывали водой от ионов натрия.

Затем его сушили в сушильном шкафу до температуры 200°С при скорости нагрева 20°С/ч, прокаливали в муфельной печи в течение 5 часов до температуры 450°С при скорости нагрева 50°С/ч.

Полученный порошкообразный оксид аллюминия обрабатывали водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019% при температуре 40°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 в течение 12 минут и высушиванили при комнатной температуре.

Для очистки брали сточную воду мясоперерабатывающего производства в количестве 1 дм3 с содержанием солей железа 0,94 мг/дм3, хлоридов - 181 мг/дм3. В сточную воду добавляли в качестве коагулянта хлорид железа в виде 1% водного раствора хлорида железа 7% от объема сточной воды, мелкодисперсный порошок алюминийсодержащего сорбента в количестве 1,7 мг на 1 дм3 сточной воды.

После введения сорбента воду перемешивали в течение 10 минут и отстаивали в течение 25 минут. После отстаивания брали пробу очищенной воды на анализ и определяли содержание взвешенных веществ.

Проводили эксперименты по сравнению эффективности предложенного способа очистки с известными, результаты которых приведены в таблицах №1 и №2. При этом количество вводимого хлорида железа в сравниваемых экспериментах было одинаковым, а количество сорбента в предложенном способе в 3,5 раза ниже, чем в известных.

В предложенном способе в течение 20-25 мин происходит полное осаждение взвешенных частиц и удаление растворенных примесей, а в случае применения ранее способов полное осаждение взвешенных частиц происходит не ранее 40 мин.

Предложенный способ, осуществляемый при указанных существенных параметрах проводимых процессов, - температуры, времени, концентрации используемых веществ, позволяет по сравнению с известными способами неожиданно значительно повысить эффективность очистки сточных вод и по продолжительности и по показателям удаления растворенных примесей (которое является наиболее полным) с одновременным снижением количества используемого сорбента.

Похожие патенты RU2479493C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 2010
  • Зуева Светлана Борисовна
RU2479492C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО СОРБЕНТА 2005
  • Лосева Валентина Александровна
  • Баранникова Алла Николаевна
  • Зуева Светлана Борисовна
RU2282493C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ 2004
  • Лосева В.А.
  • Баранникова А.Н.
  • Зуева С.Б.
  • Гавриленков А.М.
RU2260563C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ ОТ ПРИМЕСЕЙ 2005
  • Зайцев Юрий Александрович
  • Липин Вадим Аполлонович
  • Иванов Владимир Александрович
  • Сизяков Виктор Михайлович
RU2302995C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА 2010
  • Бураев Михаил Эрикович
  • Луцкая Людмила Петровна
  • Кольздорф Александр Валентинович
  • Луцкий Ростислав Аркадьевич
  • Котомцев Вячеслав Владимирович
  • Устич Елена Павловна
RU2440304C1
СКАНДИЙСОДЕРЖАЩИЙ ГЛИНОЗЕМ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2020
  • Манн Виктор Христьянович
  • Ордон Сергей Федорович
  • Козырев Александр Борисович
  • Петракова Ольга Викторовна
  • Сусс Александр Геннадиевич
  • Мильшин Олег Николаевич
  • Панов Андрей Владимирович
RU2758439C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОАГУЛЯНТА 1991
  • Пономаренко О.В.
  • Папернов И.М.
RU2019520C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩЕГО КОАГУЛЯНТА 2002
  • Абрахимов Ю.Р.
  • Елхов А.А.
  • Елхова В.Д.
RU2237021C1
Способ переработки алюминийсодержащего сырья алунитового типа 1991
  • Миронова Светлана Александровна
  • Ирисова Капитолина Николаевна
  • Тонких Юрий Степанович
  • Салата Татьяна Петровна
  • Демин Валерий Георгиевич
  • Строчкова Галина Алексеевна
SU1818303A1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИТРАТНЫХ СОЛЕЙ 2013
  • Таук Матти Валдекович
  • Николаева Ирина Ивановна
  • Черкасова Татьяна Николаевна
  • Горшкова Надежда Васильевна
RU2522343C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к очистке сточных вод от растворенных примесей и может быть использовано, в частности, в пищевой и химической промышленности для очистки сточных вод предприятий. Способ предусматривает введение в очищаемую воду хлорида железа. Дополнительно в очищаемую воду вводят мелкодисперсный алюминийсодержащий порошок, полученный из алюминийсодержащего сырья, являющегося отходом при травлении алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций. Получение этого порошка предусматривает обработку алюминийсодержащего сырья 3-7% раствором гидроксида натрия при температуре 72°-80°С при соотношении алюминийсодержащего сырья к раствору гидроксида натрия по массе от 1:2 до 1:3 в течение 3-5 часов, фильтрование с получением осадка гидроксида алюминия и содержащего алюминат натрия фильтрата, смешивание фильтрата с 1-2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4-7,4, фильтрование с получением осадка гидроксида алюминия, промывание полученного осадка водой от ионов натрия, его сушку в сушильном шкафу до температуры 180-200°С при скорости нагрева 10-20°С/ч, прокаливание в муфельной печи в течение 5-5,5 часов до 450-475°С при скорости нагрева 50°С/ч, обработку полученного порошкообразного оксида алюминия водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019-0,022% при температуре 39-41°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 в течение 10-12 минут и высушивание при комнатной температуре. При этом хлорид железа вводят в сточную воду в виде 1% раствора хлорида железа в количестве от 1 до 7% от объема сточной воды, а полученный мелкодисперсный алюминийсодержащий порошок вводят в сточную воду в количестве от 1,7 до 4 мг/дм3 сточной воды с последующим отстаиванием в течение 20-25 мин и отделением очищенной воды. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки сточных вод при пониженном расходе сорбента. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 479 493 C2

1. Способ очистки сточных вод от растворенных примесей, предусматривающий введение в очищаемую воду хлорида железа и мелкодисперсного алюминийсодержащего порошка, полученного из алюминийсодержащего сырья, являющегося отходом при травлении, с последующим отделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве алюминийсодержащего порошка используют порошок, полученный из алюминийсодержащего сырья, являющегося отходом при травлении алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций, путем обработки алюминийсодержащего сырья 3-7%-ным раствором гидроксида натрия при температуре 72-80°С при соотношении алюминийсодержащего сырья к раствору гидроксида натрия по массе от 1:2 до 1:3 в течение 3-5 ч, фильтрования с получением осадка гидроксида алюминия и содержащего алюминат натрия фильтрата, смешивания фильтрата с 1-2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4-7,4, фильтрования с получением осадка гидроксида алюминия, промывания полученного осадка водой от ионов натрия, его сушки в сушильном шкафу до температуры 180-200°С при скорости нагрева 10-20°С/ч, прокаливания в муфельной печи в течение 5-5,5 ч до 450-475°С при скорости нагрева 50°С/ч, обработки полученного порошкообразного оксида алюминия водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019-0,022% при температуре 39-41°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 в течение 10-12 мин и высушивания при комнатной температуре, при этом хлорид железа вводят в сточную воду в виде 1-%-ного раствора хлорида железа в количестве от 1 до 7% от объема сточной воды, а полученный мелкодисперсный алюминийсодержащий порошок вводят в сточную воду в количестве от 1,7 до 4 мг/дм3 сточной воды с последующим отстаиванием в течение 20-25 мин и отделением очищенной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок - часть шлама, не растворившегося в гидроксиде натрия, полученный на стадии фильтрования после обработки алюминийсодержащего сырья раствором гидроксида натрия, возвращают на эту стадию для повторной обработки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2479493C2

RU 2006120715 А, 27.12.2007
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО СОРБЕНТА 2005
  • Лосева Валентина Александровна
  • Баранникова Алла Николаевна
  • Зуева Светлана Борисовна
RU2282493C1
ЗАПОЛЬСКИЙ А.К., БАРАН А.А
Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды
- Л.: Химия, 1987, с.101, 110, 113-115, 174, 175, схема 7.1, 177, 178, 183, 184
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Гумеров Тимофей Юрьевич
  • Добрынина Александра Филипповна
  • Барабанов Вильям Петрович
RU2292310C1
DE 4009249 А1, 26.09.1991.

RU 2 479 493 C2

Авторы

Зуева Светлана Борисовна

Даты

2013-04-20Публикация

2010-12-28Подача