Средство техническое для очистки производственных стоков Российский патент 2022 года по МПК C02F1/00 

Изобретение относится к реагентным способам обработки и может быть использовано для очистки и разложения отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и производственных стоков на предприятиях металлообрабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности.

Известно, что для осветления сточных промышленных вод используют химические реагенты, которые способствуют коагуляции или флокуляции для облегчения процесса отделения от воды в системах "твердое вещество/жидкость" или "жидкость/жидкость". Для этой цели используют известь или соли железа или алюминия.

Известно использование в практике очистки маслоэмульсионных сточных вод NaCl, H₂SO₄, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, FeCl₃, CaO, Al₂(SO₄)₃, взятые в отдельности или в комбинации друг с другом. Под действием электролитов происходит снижение не только электрокинетического потенциала масляных эмульсий, но и разрушение структурно-механического барьера. Следует также учитывать то, что многовалентные катионы способны перезаряжать масляные глобулы с образованием неустойчивой системы - обратной эмульсии, поэтому определение оптимального расхода реагентов является основой для успешного их применения. Совместное применение различных реагентов позволяет значительно повысить эффективность очистки. В литературе отмечается, что для очистки маслоэмульсионных сточных вод используется двух- и трехступенчатая их обработка реагентами. Наиболее эффективным коагулянтом для очистки отработанных СОЖ, содержащих в своем составе ионогенные эмульгаторы, является сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃. (см. Соколов Л.И. Очистка эмульсионных сточных вод в машиностроении. - Инфра-Инженерия; Москва-Вологда, 2017. - с. 35-36). Однако, недостатком сульфата алюминия в процессах обработки водных систем является ограниченный диапазон действия по показателю рН среды (5-7,5) и по температуре. Кроме того, при гидролизе сульфата алюминия образуются мелкие медленно оседающие хлопья, что требует дополнительных мер по очистке.

Известен нефелиновый коагулянт по патенту №2283286, выбранный в качестве прототипа, включающий соли алюминия, натрия, калия и алюмокремниевую кислоту, отличающийся тем, что нефелиновый коагулянт содержит 2/3 ионов алюминия, находящихся в составе солей и 1/3 ионов алюминия, находящихся в составе алюмокремниевой кислоты, причем мольное соотношение ионов алюминия в составе солей к общему количеству ионов алюминия в коагулянте составляет 2:3.

Низкая экономическая эффективность коагулянта объясняется малым содержанием активного действующего вещества, участвующего в непосредственно процессе коагуляции, в пересчете на 100% приходится около 5%. Коагулянт применяют для ограниченного числа отработанных жидкостей.

Техническая задача, решаемая предлагаемым техническим средством для очистки производственных стоков, заключается в создании средства широкого спектра действия, позволяющее его применить в отношении стоков с разной концентрацией и характеристикой загрязнителей, и в повышении эффективности средства по показателю цветности и мутности обработанных стоков.

Заявляется средство техническое для очистки производственных стоков, отличающееся тем, что средство содержит водный раствор, включающий деэмульгатор, стабилизирующую добавку, коагулянт и пассиватор в следующем составе, мас. %:

сульфат алюминия 8-15 хлорид железа 0,3-0,7 сульфат железа не более 0,3 серная кислота 0,5-1 сульфат алюминия-калия 2-5 вода остальное

Средство получают последовательным введением в реактор с водой указанных ингредиентов при нормальных условиях и при перемешивании. Средство приготавливают с общей кислотностью равной 1-35 моль/дм.куб., водородным показателем рН не более 4,0 и плотность от 1,06 до 1,2. Определение общей кислотности технического средства выполнено на основе нейтрализации кислотных компонентов, входящих в состав средства, раствором гидроксида натрия молярной концентрации, равной 1 моль/дм.куб в присутствии индикатора фенолфталеина, согласно методике предприятия изготовителя. В естественных условиях средство не гидролизуется, не полимеризуется и не окисляется. Массовая доля технического средства и режимы обработки стоков зависят от загрязнителей стоков.

Пример 1.

Очистка производственных стоков предприятия АО «Лыткаринский завод оптического стекла» (АОЛ3ОС) в г. Лыткарино.

Приготовлен 1-й состав концентрата технического средства при соотношении компонентов, мас. %:

сульфат алюминия 8 хлорид железа 0,3 сульфат железа 0,2 серная кислота 0,5 сульфат алюминия-калия 2 вода остальное

Общая кислотность приготовленного средства 2,5 моль/дм.куб., показатель рН 3,8.

Приготовлен 2-й состав концентрата технического средства при соотношении компонентов, мас. %:

сульфат алюминия 15 хлорид железа 0,7 сульфат железа 0,3 серная кислота 1 сульфат алюминия-калия 5 вода остальное

Общая кислотность приготовленного средства 8 моль/дм.куб., показатель рН 2,5.

Для очистки отобранной пробы ее помещают в стакан объемом 1000 мл и вводят 3 мл приготовленного технического средства при перемешивании в точке ввода при быстрых оборотах лопастной мешалки с регулируемой скоростью вращения 25-250 об/мин и температуре окружающей среды 18-25°С. Перемешивание осуществляют в течение 3-5 минут. Затем мешалку выключают. Содержимое стакана оставляют для отстаивания в течении 10 минут. После истечения указанного времени наблюдают образование мелких или средних хлопьев. По окончанию процесса отмечается удовлетворительное хлопьеобразование, при котором процесс образования хлопьев прошел интенсивно с обильным выпадением осадка. Затем сливали 300 мл жидкой части с верхнего слоя и определяли прозрачность. Прозрачность жидкости составила более 20 см.

Пример 2.

Очистка стоков на очистном сооружении производственных стоков «ПАССАВАНТ»ОАО «АвтоВАЗ», г. Тольятти.

Приготовлен концентрат технического средства при соотношении компонентов, мас. %:

сульфат алюминия 12 хлорид железа 0,5 сульфат железа не более 0,3 серная кислота 0,7 сульфат алюминия-калия 4 вода остальное

Общая кислотность приготовленного средства 6 моль/дм.куб., показатель рН 3.

Для очистки отобранной пробы ее помещают в реактор объемом 1000 мл и вводят техническое средство в объеме, соответствующем предполагаемой дозе 3 мл, при перемешивании в точке ввода при быстрых оборотах лопастной мешалки с регулируемой скоростью вращения 25-250 об/мин и температуре окружающей среды 23-25°С. Через минуту скорость вращения мешалки снижают до 25 об/мин и перемешивание осуществляют еще 4 минуты, выключают. Затем мешалку выключают. Сосуд с обработанной пробой оставляют на отстаивание в течении 10 минут, наблюдая за процессами образования и осаждения хлопьев. Затем сливают 300 мл жидкой части из верхнего слоя и определяют ее прозрачность. Прозрачность жидкости ниже верхнего слоя составила 17 см.

Техническое средство содержит, кроме коагулянтов Al₂(SO₄)₃ и FeCl₃, коагулянт сульфата железа в количестве не более 0,3 мас. % ввиду того, что, с одной стороны, в присутствии коагулянта хлорида железа и сульфата железа средство хорошо работает в холодной воде, и в то же время сульфат железа тяжело дозировать из- за более высоких требований к содержанию железа в воде.

На примерах показаны возможности применения заявляемого средствадля очистки производственных стоков, включающих широкий спектр загрязнителей и различающихся по их концентрации. Если принять критерий β, характеризующий превышение/снижение концентрации загрязняющего вещества в очищенном стоке по сравнению с предельно допустимым нормативом, то средство показало хорошую результативность βпо большинству загрязнителей, присутствующих в стоках. Не в полной мере обеспечивается ПДН по меди, цинку и свинцу, однако, применение технического средства подтвердило значительное уменьшение концентрации загрязняющих веществ путем очистки.

На предприятия средство доставляют в готовом виде. Так как производственные стоки имеют разные характеристики загрязнителей, разные объемы суточной обработки, количество технического средства очистки стоков подбирают индивидуально в зависимости от характера производства и определяют на основании предварительного анализа требуемого расхода следующим образом.

Пример 3.

1) В несколько цилиндрических сосудов помещают 1 дм3 отдекантированной пробы отработанных СОЖ, перемешивают содержимое на быстрых оборотах мешалки, добавляют объем реагента согласно заявляемому техническому средству, соответствующей предполагаемой дозе. Перемешивают в течении 3 минут. Затем мешалку выключают. Содержимое сосуда оставляют для отстаивания в течении 10 минут. После истечения указанного времени визуально определяют процесс хлопьеобразования и прозрачность жидкой фазы. Выбирается вариант, где процесс хлопьеобразования прошел интенсивно с обильным выпадением осадка и прозрачность наиболее ярко выражена Если результаты, пробного разложения СОЖ не удовлетворяют требованиям, проводят повторное разложение в следующем цилиндре с пробой, варьируя дозы реагента. Оптимальной считается дозировка реагента, при которой образуется обильно осаждающиеся и (или) всплывающие хлопья и осветленная вода имеет наибольшую прозрачность.

2) Определяют расход технического средства при пробном разложении. Пусть при плотности реагента 1,15 г/см³ было израсходовано на 1 дм³ СОЖ 7 мл технического средства или 8 г/дм³. Определяют требуемый расход на участке разложения на предприятии: доза реагента 8 кг/м³.

Экспериментальное применение технического средства для очистки производственных стоков подтвердило его высокую эффективность также по показателю цветности и мутности стоков. Разработанное средство относится к пожаро- и взрывобезопасным веществам и к 4 классу опасности по степени воздействия на организм человека, что в целом снижает негативное воздействие средства на окружающую среду.

Изобретение относится к реагентным способам обработки и может быть использовано для очистки и разложения отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и производственных стоков на предприятиях металлообрабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности. Описано средство техническое для очистки производственных стоков, содержащее водный раствор, включающий деэмульгатор, стабилизирующую добавку, коагулянт и пассиватор; средство приготавливают с водородным показателем рН не более 4,0, средство может быть использовано для очистки и разложения отработанных СОЖ и производственных стоков на предприятиях металлообрабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности. Технический результат - обеспечение снижения концентраций загрязнителей, повышение показателя цветности и мутности очищаемых стоков. 3 пр.

Средство техническое для очистки производственных стоков, отличающееся тем, что средство содержит водный раствор, включающий деэмульгатор, стабилизирующую добавку, коагулянт и пассиватор в следующем составе, мас.%:

сульфат алюминия 8-15 хлорид железа 0,3-0,7 сульфат железа не более 0,3 серная кислота 0,5-1 сульфат алюминия-калия 2-5 вода остальное