Способ очистки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти Российский патент 2018 года по МПК C02F9/06 C02F1/463 C02F1/28 C02F1/66 C02F103/22 

Изобретение относится к очистке сточных вод фабрик первичной обработки шерсти с применением электрокоагуляции.

Известен, способ очистки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти с помощью флотационно-сепарационной установки (SU 633819 А1, М. Кл² С02С 5/02, опубл. 25.11.78, Бюл. №43).

Наиболее близким техническим решением является способ очистки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти гальванокоагуляцией (Малышев В.В. Кандидатская диссертация на тему: «Экологическая оценка и оптимизация водоохранных гальванокоагуляционных технологий для предприятий строительной индустрии» Ростов-на-Дону, 2016. С. 149.) включающий усреднение расходов подаваемых на очистные сооружения, биологическое сбраживание сточных вод в метантенке, отстаивание сточных вод для осаждения твердой фазы и активного ила, гальванокоагуляцию, процесс нейтрализации сточных вод после гальванокоагуляции, отстаивание сточных вод для осаждения твердой фазы, доочистку сточных вод с помощью сорбции и накопителя для повторного использования.

Способ реализован за счет разности электрохимических потенциалов: в месте контакта частиц железо поляризуется анодно, а графитированный катодно сорбент (СГН), вследствие чего образуется точечный короткозамкнутый элемент Fe - СГН, вызывающий в месте контакта и в непосредственной близости от него эффект гальванокоагуляции - совокупность ряда электрохимических и физических процессов: растворение материала анода-железа и переход его в воду (Fe³⁺), электролиз воды и, как следствие, подкисление прианодного, подщелачивание прикатодного слоя воды, затем окисление Fe²⁺-Fe³⁺ и образование гидратированных форм различных соединений железа.

Однако, применение гальванокоагуляции по известному способу очистки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти (ПОШ) имеет повышенные затраты на реализацию ввиду того, что требуется предварительная очистка, а так как в сточных водах содержится высокая концентрация жиров (более 2500 мг/л), что блокирует процесс гальваногоагуляции, без предварительной очистки, вследствие забивания точек соприкосновения гальвано пар и гальвано-сорбента и делает не возможным повторное использование очищенных вод в водообороте для мойки шерсти. В результате это приводит к большим объемам сооружений, высокой стоимости, а также при использовании без предварительной очисти необходимости частой регенерации гальвано пар или замены материалов, что в итоге приводит к удорожанию процесса и качества очистки.

Задача предлагаемого изобретения - снижение экономических затрат, а также уменьшения площадей для очистных сооружений (ОС).

Сущность изобретения заключается в том, что способ очистки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти, включающий электролиз в поле постоянного тока, нейтрализацию щелочным реагентом с аэрацией, отстаивание в тонком слое, сорбцию, повторное использование очищенных сточных вод, отличающийся тем, что обработку сточных вод ведут в течение 7.5 минут, при напряжении около 20 V и плотности тока до 150 А/м², при температуре не менее 35 градусов °C;

очищенная сточная вода фабрик первичной обработки шерсти - частично подается в электролизер и частично на мойку шерсти, а свежей горячей воды на мойку шерсти добавляется не более 25%.

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки сточных вод от жиров и взвешенных веществ за счет совместного выделения с гидроксидами двухвалентного железа, образующихся при электролизе.

Способ осуществляется следующим образом: для проведения исследований готовили модельную сточную воду, следуя рекомендациям по технологии мойки овечьей шерсти: 30 г бараньей шерсти, после стрижки овец, помещали в емкость объемом 4 л подогретой водопроводной воды температурой 45°C и проводили мойку шерсти с перемешиванием в течении 5 минут: с использованием моющих средств.

1. Электролизную очистку модельных сточных вод отмывки шерсти с моющими средствами (прозрачность 0,5 см, температура 47°C) проводили по известной методике (см. Скирдов И.В., Швецов В.И. и др. Оптимальная схема очистки высококонцентрированных сточных вод фабрик ПОШ // Труды института ВНИИ ВОДГЕО. - Вып. 64. - 1977)

Электроды стальные, напряжение постоянного тока на электродах 15-25 В, сила тока 3А, плотность 150 А/м², что соответствует методике. Пробы на анализ отбирали после отстаивания обработанной воды в течение 15 минут.

После электролиза и отстаивания (см. таблицу), наибольшая прозрачность очищенной воды достигается через 7,5 минут обработки, при этом по температуре вода пригодна для повторного использования при мойке шерсти. Поэтому можно принять параметры рабочего режима очистки: оптимальное время пребывание в электрокоагуляторе 7.5 минут, при силе тока 3А и напряжении 20 V, плотность тока 150 А/м². Для увеличения степени очистки применена сорбционная доочистка вод после электролиза на модели фильтра с загрузкой из неорганического сорбента на основе природного алюмосиликата, который является одним из самых дешевых на рынке сорбентов (возможно использование иной загрузки из сорбента аналогичного по своим сорбционным характеристикам. Неорганический сорбент на основе природного алюмосиликата по своему составу это природный минерал с 99% пористостью, с наноуглеродной гидрофобной поверхностью, в виде серебристо-желтых гранул, фракционный состав которых - 0,5-2 мм, см. http:www.rostinprom.ru/sverad/. Экспериментально установлено повышение прозрачности очищенной воды до 3,5 см, что будет улучшать качество отмывки шерсти при повторном ее использовании.

При проведении опыта очистки сточных вод ПОШ с помощью электролиза, тонкослойному отстаиванию и сорбции были получены следующие показатели.

Использовалась сточная вода ПОШ температурой 45°C, была помещена в электрокоагулятор, время нахождения в нем составило 7.5 минут при силе тока 3А напряжение 20 V, температура 35 градусов°C. Вследствие чего рН составило 3,5-4, вода окрасилась в зеленый цвет, из-за большого содержания двухвалентного железа. После добавления каустической соды (для выравнивания рН до нейтрального) и аэрации образовалось большое количество плотного осадка, прозрачность после отстаивания составила 4,5 см. После данную воду очистили с помощью сорбционного фильтра с загрузкой из неорганического сорбента на основе природного алюмосиликата, представленного на интернет ресурсе http:www.rostinprom.ru. Скорость фильтрации составила: 0,0043 л/с*м², температура 25°C, прозрачность 21,5 см, что соответствует прозрачности питьевой воды. Сточные воды после электролиза и сорбционного фильтра использовались повторно для мойки шерсти. Качество мойки не изменилось, а также потребовалось 25% горячей водопроводной воды.

Для повторного использования при проведении эксперимента нам потребовалось 3 л очищенных сточных вод и 1 литр горячей водопроводной воды для доведения температуры до 45 градусов, что требует технология мойки шерсти, что в пропорции составляет к 1/4 и 75% очищенных сточных вод, чтобы довести температуру до 45°C, что требует технология мойки шерсти.

Таким образом, сточные воды после мойки и отжима шерсти, поступают в узел очистки моечных вод, включающий накопитель, электролизер, нейтрализатор с аэрацией, отстойник, сборник плавающих веществ, сорбционный фильтр, накопитель очищенных вод, куда вводится до 25% свежей горячей воды, насосы для перекачки вод, дегидратор шлама.

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод на фабриках первичной обработки шерсти. Для осуществления способа проводят электролиз в поле постоянного тока, нейтрализацию щелочным реагентом с аэрацией, отстаивание в тонком слое, сорбцию и повторное использование очищенных сточных вод. При этом обработку сточных вод ведут в течение до 7,5 мин при напряжении около 20 В и плотности тока до 150 А/м², при температуре не менее 35°С, а в качестве сорбента используют загрузку на основе природного алюмосиликата. Очищенную сточную воду частично подают в электролизер и частично на мойку шерсти, при этом свежей горячей воды на мойку шерсти добавляют не более 25%. Способ обеспечивает повышение эффективности очистки сточных вод от жиров и взвешенных веществ. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ очистки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти, включающий электролиз в поле постоянного тока, нейтрализацию щелочным реагентом с аэрацией, отстаивание в тонком слое, сорбцию, повторное использование очищенных сточных вод, отличающийся тем, что обработку сточных вод ведут в течение 7,5 мин при напряжении около 20 В и плотности тока до 150 А/м², при температуре не менее 35°C.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очищенная сточная вода фабрик первичной обработки шерсти частично подается в электролизер и частично - на мойку шерсти, а свежей горячей воды на мойку шерсти добавляется не более 25%.