СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КОЖЕВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2014 года по МПК C02F9/08 C02F1/24 C02F1/52 C02F1/56 C02F1/36 C02F103/24 

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных стоков кожевенных заводов с большим содержанием взвешенных веществ, жиров и соединений хрома.

Известен способ очистки сточных вод кожевенного производства от соединений хрома, белков и взвешенных веществ путем подкисления сточной воды до pH 4-5, отделения полученного осадка, подщелачивания известью до pH 7,5-8,0 и повторного удаления осадка напорной флотацией (SU 487024, C02F 1/24, опубл. 05.10.1975).

Недостатком известного способа является относительно низкая эффективность очистки сточных вод кожевенного производства от жиров (86,4%), содержание которых в стоках составляет до 1500 мг/л.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ очистки сточных вод кожевенного производства, включающий двухступенчатое усреднение сточных вод с фильтрацией для удаления грубодисперсных примесей, смешивание сточных вод с раствором сернокислого алюминия с коррекцией pH смеси до 6,4-7,5 введением серной кислоты и известкового молока (суспензии гидроксида кальция в воде), последующую напорную (компрессорную) флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление шлама. Характерной особенностью известного способа является поддержание концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в смеси сточной воды и сернокислого алюминия, которое осуществляют путем возврата очищенного (оборотного) стока в процесс смешивания.

Установка для осуществления известного способа включает соединенные магистралями накопитель, усреднитель первой ступени, решетчатый фильтр, накопитель-усреднитель второй ступени, сетчатый фильтр, реактор смешивания с сульфатом алюминия, флотатор с устройством насыщения сточных вод воздухом, сборную емкость очищенных стоков, магистраль возврата очищенных стоков в реактор для смешивания (RU 2145575, C02F 1/52, опубл. 20.02.2000).

Недостатками известного способа являются неэффективность его использования при очистке стоков кожевенного производства, содержащих соединения хрома, достаточно большое время очистки, сложность контроля и поддержания концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в стоке, возвращаемом в реактор смешивания.

Задачей и техническим результатом изобретения является упрощение процесса очистки, уменьшение времени очистки, расширение технологических возможностей способа за счет обеспечения очистки всех сточных вод, в том числе кислых стоков с содержанием трехвалентного хрома до 100 мг/л.

Данный результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод кожевенного производства, включающем усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию pH, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама, коррекцию pH проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, в качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л, перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л, а насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха.

Технический результат также достигают тем, что в качестве бората этаноламина используют борат моноэтаноламина, борат диэтаноламина или борат триэтаноламина; в качестве флокулянта используют высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата, полиэтиленимин; обработку очищенного оборотного стока ультразвуковым полем ведут с использованием водно-газового эжектора с газоструйным генератором ультразвука при подаче сжатого воздуха в эжектор под давлением 0,25-0,45 МПа; расход обработанного очищенного оборотного стока при подаче его в объем сточных вод составляет 40-60 м³/ч; напорную флотацию производят в течение 10-14 мин.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что при проведении коррекции pH до величины не менее 10,5 путем введения смеси суспензии гашеной извести и бората этаноламина в процессе усреднения сточных вод, применении в качестве коагулянта гидроксохлорида алюминия, осуществлении напорной флотации в присутствии катионного высокомолекулярного флокулянта и бората диэтаноламина при заявленных расходах реагентов, насыщении сточных вод воздухом при флотации принудительной подачей в их объем очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с одновременной подачей в него сжатого воздуха возникает синергетический эффект интенсификации процесса очистки сточных вод и повышения его эффективности.

Гидроксохлорид алюминия (Al₂(OH)₅Cl) по ТУ 6-00-05795731-250-96 - коагулянт нового поколения, предназначен для подготовки питьевой воды при обработке поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий. Его выпускают в виде водного раствора (марка А) и в виде твердого продукта (марка Б).

Технические характеристики:

Наименование показателя Норма по ТУ Марка А Марка Б   1 сорт 2 сорт Массовая доля основного вещества в пересчете на Al₂O₃, %, не менее 18,0 42,0 30,0 Массовая доля хлоридов в пересчете на Cl, %, не более 18,0 30,0 30,0 Атомное отношение хлора к алюминию, (Cl/Al), (хлорное число), не более 1,5 0,8 1,6 Водородный показатель (pH) водного раствора с массовой долей основного вещества 0,5% в пересчете: на Al₂O₃ 4,0±0,5 4,0±0,5 4,0±0,5

Бораты этаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином.

Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:

H₂NCH₂CH₂OH+H₃BO₃→H₂NCH₂CH₂OB(ОН)₂

Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:

HN(CH₂CH₂OH)₂+H₃BO₃→HN(CH₂CH₂O)₂

ВОН Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:

N(CH₂CH₂OH)₃+H₃BO₃→(CH₂CH₂O)₃В

Технология получения БЭА заключается в следующем:

В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА. После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 1 моль борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 150-160°С до прекращения выделения воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с pH 10,2-10,5 и аминным числом 200-220 мг HCl/г.

Изобретение может быть проиллюстрировано примерами осуществления способа очистки сточных вод кожевенного производства с использованием установки, содержащей известные элементы: соединенные магистралями устройство очистки от грубодисперсных примесей, усреднитель, напорный флотатор, устройство насыщения сточных вод воздухом - водно-газовый эжектор с газоструйным генератором ультразвука, емкость сбора очищенных стоков, устройство ввода флокулянта, скребковое устройство и шламоприемник, рециркуляционный насос, вентили.

Способ с использованием установки, содержащей указанные элементы, осуществляют следующим образом.

После стандартной механической фильтрации для очистки от грубодисперсных примесей на решетках и/или сетках кислый сток, который может содержать до 100 мг/л ионов хрома (III), до 1500 мг/л жиров и до 10000 мг/л взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм, подают в усреднитель - емкость достаточного объема, где сток усредняют при постоянном перемешивании. При усреднении для коррекции pH до величины не менее 10,5 в сток добавляют смесь 4%-ной суспензии гашеной извести и бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, а также 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия. Расход гидроксохлорида алюминия составляет 10,0-20,0 мг/л.

При этой обработке происходит коагуляции трехвалентного хрома в виде нерастворимого в воде гидрата оксида хрома. Затем сток подают обычным сырьевым насосом в напорную магистраль флотатора. Перед входом смеси во флотатор в нее с помощью стандартного устройства ввода добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л. Указанное устройство может состоять из дозирующих насосов типа НД 2,5 Э, подающих раствор флокулянта и БЭА в напорную магистраль флотатора через компенсатор давления. В качестве флокулянта используют известные высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат, поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат и др.) полиэтиленимин. Для осуществления способа наиболее эффективными являются продукты марок ZETAG и SUPERFLOC на основе полиакриламида в виде полиэлектролитов с содержанием активного вещества не менее 50%.

Сточные воды по напорной магистрали подают во флотатор, где его насыщают воздухом. Насыщение сточных вод во флотаторе ведут принудительной подачей в их объем части очищенного оборотного стока под давлением 0,11-0,25 МПа после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха. Оптимальный расход обработанного очищенного стока, возвращаемого в виде двухфазной водно-воздушной смеси в нижнюю часть флотатора, зависит от объема флотатора и составляет 40-60 м³/ч. Сгущенный флотошлам удаляют из верхней части флотатора, затем его дегазируют и транспортируют на участок механического обезвоживания, а очищенный сток из нижней части внешней камеры флотатора подается в емкость сбора.

Часть очищенного стока (оборотную воду) из емкости сбора или из флотатора после удаления флотошлама через вентиль принудительно подают под давлением 0,25-0,45 МПа насосом по магистрали в устройство обработки ультразвуковым полем, которое выполнено в виде известного водно-газового эжектора, снабженного газоструйным генератором ультразвука (например, газодинамический ультразвуковой водно-газовый эжектор (ГУВД) производства ООО «Энергомашавтоматика» - http://npoema.ru/prod/17).

Струя очищенного оборотного стока истекает из сопла эжектора в рабочую камеру, создает в ней разряжение и входит в патрубок, снабженный диффузором. Одновременно в рабочую камеру эжектора через сопла газоструйного генератора ультразвука подают (вводят) сжатый воздух под давлением 0,25-0,45 МПа, что приводит к формированию в рабочей камере ультразвукового поля частотой 25-35 КГц. При этом удельная мощность ультразвукового поля может достигать более 100 Вт/см², а давление в зоне диффузора эжектора - 0,11-0,25 МПа. Наложение ультразвукового поля обеспечивает формирование в зоне диффузора двухфазной водно-воздушной смеси с пузырьками воздуха с размерами 15-25 мкм.

Полученная двухфазная водно-воздушная смесь, прошедшая через эжектор, принудительно под давлением 0,11-0,25 МПа поступает по магистрали в нижнюю часть флотатора (расход 40-60 м³/ч), где смешивается со стоком из реактора смешивания с образованием хлопьев осадка, которые после всплытия удаляют из флотатора. Продолжительность напорной флотации составляет 10-14 мин. Очищенный сток перекачивают в зону промежуточного отстаивания, после чего направляют на биологическую очистку.

Параметры предложенного способа и эффективность очистки сточных вод по примерам в сравнении со способом по прототипу представлены в таблице.

В результате реализации способа по изобретению время очистки сточных вод кожевенного производства от ионов хрома, взвешенных веществ и жиров сокращается до 10-14 минут, обеспечивая заданную эффективность процессов очистки. Осуществление способа упрощается, поскольку не требует проведения постоянного контроля состава оборотных стоков, что позволяет значительно упростить процесс очистки и использовать простую схему устройства для его реализации.

Таблица Параметры способа Значение параметров по примерам Способ по прототипу 1 2 3 4 5 pH сточных вод после усреднения 10,5 10,7 10,9 10,6 10,8 менее 10 Вещества для коррекции pH Суспензия гашеной извести + БМЭА Суспензия гашеной извести + БДЭА Суспензия гашеной извести + БТЭА Суспензия гашеной извести + БМЭА Суспензия гашеной извести + БДЭА Серная кислота + известковое молоко Расход БЭА при коррекции pH, мг/л 4,0 5,0 6,0 4,5 5,5 - Коагулянт Гидроксохлорид алюминия Гидроксохлорид алюминия Гидроксохлорид алюминия Гидроксохлорид алюминия Гидроксохлорид алюминия Сульфат алюминия Расход коагулянта, мг/л 10,0 15,0 20,0 12,0 18,0 12,0-20,0 Вещество - активная основа флокулянта Полиэтиленимин Полиакриламид САД* Метилсульфатная соль ДМАЭМ** Бензолсульфонатная соль ДМАЭМ*** - Расход флокулянта, мг/л 15,0 20,0 25,0 18,0 23,0 - Расход БЭА при флотации, мг/л 3,0 БМЭА 4,0 БДЭА 5,0 БТЭА 3,5 БМЭА 4,5 БДЭА - Частота ультразвукового поля, кГц 25 30 35 27 33 - Давление при подаче сжатого воздуха в эжектор МПа 0,25 0,35 0,45 0,30 0,40 - Расход обработанного очищенного оборотного стока, подаваемого в сточные воды, м³/ч 40 50 60 45 55 - Давление при подаче в сточные воды обработанного очищенного оборотного стока, МПа 0,11 0,18 0,25 0,15 0,20 0,35-0,50**** Продолжительность флотации, мин 10 12 14 11 13 30 Эффективность очистки, %, от:             - ионов хрома (III) 98,9 99,3 99,1 98,8 99,0 - - взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм 99,0 99,2 99,1 99,0 99,1 98,7-99,0 - жиров 99,1 99,3 99,2 99,1 99,2 98,7-99,0 Примечание: * - сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом ** - метилсульфатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат) *** - бензолсульфонатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат) **** - давление насыщения смеси сточных вод и сернокислого алюминия воздухом

Изобретение относится к очистке сточных вод кожевенного производства. Способ включает усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию рН, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама. Коррекцию рН проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л. В качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л. Перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л. Насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха. Изобретение позволяет упростить процесс очистки, уменьшить время очистки, расширить технологические возможности способа за счет обеспечения очистки всех сточных вод, в том числе кислых стоков с содержанием трехвалентного хрома до 100 мг/л. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ очистки сточных вод кожевенного производства, включающий усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию pH, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама, отличающийся тем, что коррекцию pH проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, в качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л, перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л, а насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве бората этаноламина используют борат моноэтаноламина, борат диэтаноламина или борат триэтаноламина.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата, полиэтиленимин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку очищенного оборотного стока ультразвуковым полем ведут с использованием водно-газового эжектора с газоструйным генератором ультразвука при подаче сжатого воздуха в эжектор под давлением 0,25-0,45 МПа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход обработанного очищенного оборотного стока при подаче его в объем сточных вод составляет 40-60 м³/ч.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что напорную флотацию производят в течение 10-14 мин.