PL243956B1 - Sposób i układ oczyszczania ścieków - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób oczyszczania ścieków przemysłowych, w którym do ścieków dodaje się (etap koagulacji) nieorganicznego koagulantu, korzystnie związku żelaza trójwartościowego lub soli glinu w ilości do 300 g/m3, po czym ścieki te filtruje się (etap filtracji mechanicznej) przy użyciu prasy filtracyjnej, a następnie do tak przefiltrowanych ścieków, dodaje się (etap zobojętnienia) wodorotlenek metalu z pierwszej lub drugiej grupy układu okresowego pierwiastków w ilości do 30 kg/m3 mieszając te ścieki i odsączając z nich tworzący się siarczan metalu z zastosowanego wodorotlenku (etap odsączania), po czym ścieki te podczyszcza się (etap podczyszczania) i zakwasza (etap zakwaszania) nieorganicznym kwasem tlenowym lub beztlenowym. Sposób ten charakteryzuje się tym, że podczyszczanie polega na przepływie ścieków poprzez złoże (6) frakcji stałej powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów, a zakwaszeniu ścieków kwasem nieorganicznym, korzystnie siarkowym(VI) w ilości do 10 dm3/m3, towarzyszy przepływ ozonu przez te ścieki. Przedmiotem wynalazku jest również układ do stosowania tego sposobu, zawierający pompy (P), filtry (F), zawory (Z), mieszadła (M), dozowniki (D), ozonator (Oz) oraz inne zbiorniki.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ oczyszczania ścieków, zwłaszcza ścieków wodnych powstających w procesie stosowania wodnych farb drukarskich, w trakcie mycia urządzeń drukujących wodorozcieńczalnymi farbami.

Znane sposoby utylizacji ścieków powstających podczas czyszczenia urządzeń drukujących wodorozcieńczalnymi farbami drukarskimi polegają głównie na rozcieńczaniu ich do tego stopnia, aby możliwa była utylizacja ich w komunalnych oczyszczalniach. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 roku, w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego ( Dz. U. 137 poz. 984) określa dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych, uzależniając je od rodzaju odbiornika ścieków. Dla oczyszczalni najwyższe dopuszczalne wartości dwóch podstawowych wskaźników zanieczyszczeń kształtują się następująco: BZT5 = 40 mg 02/dm³; ChZTcr = 150 mg 02/dm³. Są to podstawowe parametry, jakie musi spełniać ściek po oczyszczeniu, aby mógł być odprowadzony do rzek lub jezior. Z tych względów opracowywane są różne sposoby i układy oczyszczania ścieków wodnych, stanowiące przedmiot zgłoszeń patentowych.

Znany jest z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P.414105 sposób oczyszczania ścieków przemysłowych, który polega na tym, że ścieki zakwasza się kwasem siarkowym do uzyskania wartości pH od 1,5 do 2, następnie podczas ciągłego mieszania zakwaszonych ścieków wprowadza się do nich koagulant oraz flokulant, po czym uzyskaną zawiesinę klaruje się, a ścieki dekantuje się. Do zdekantowanych ścieków dodaje się roztwór wodorotlenku sodu lub roztwór wapna hydratyzowanego aż do uzyskania ścieków o wartości pH od 11,3 do 11,9, a następnie do uzyskanego roztworu dodaje się cement glinowo-wapniowy w ilości od 2 kg do 4 kg na 1 m³ roztworu. Roztwór ten miesza się przez czas od 3 do 5 godzin utrzymując jego wartość pH w zakresie od 11,3 do 11,9. Po zakończeniu mieszania roztwór odstawia się na co najmniej 12 godzin, po czym zdekantowaną z roztworu sklarowaną ciecz nadosadową zakwasza się kwasem solnym do uzyskania cieczy o wartości pH od 8,5 do 8,7.

Z innego opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P.417149 znany jest sposób i urządzenie do oczyszczania ścieków wodnych powstających w procesie stosowania wodnych farb drukarskich. Sposób ten polega na tym, że ścieki wodne są rozdzielane na wodę oraz nieużyteczny w bezpośrednim stosowaniu koncentrat, zbierany w mobilnym zbiorniku. Natomiast urządzenie składa się z pompy ścieków, filtra mechanicznego, buforowego zbiornika ścieków, buforowego zbiornika wody, mobilnego zbiornika oraz układu obiegowego. Do układu podłączone są mobilny zbiornik poprzez elektrozawór i pompę oraz zbiornik wody technologicznej poprzez elektrozawór i przepływomierz. Do zbiornika podłączona jest pompa wody technologicznej.

W opisie polskiego zgłoszenia patentowego nr P.348377 ujawniono sposób oczyszczania ścieków, do których wprowadza się nadtlenek wapnia (CaO2), zakwasza środowisko reakcji do 2,5-5,0 pH, po czym wprowadza się związek żelaza dwu- lub trójwartościowego. Zgodnie z wariantem sposobu ścieki najpierw zakwasza się, a następnie wprowadza się do nich nadtlenek wapnia CaO2 oraz związek żelaza. W innym rozwiązaniu zamiast nadtlenku wapnia stosuje się nadtlenek magnezu. Sposób może być również stosowany do unieszkodliwiania innych odpadów organicznych.

Celem wynalazku jest opracowanie skutecznego sposobu oczyszczenia ścieków wodnych z zanieczyszczeń organicznych, zwłaszcza pochodzących z farb drukarskich, który umożliwia zamknięcie obiegu wodnego i wykorzystanie oczyszczonej wody do celów technologicznych, wykorzystując wysoce efektywne materiały i substancje czyszczące te ścieki.

Istotą wynalazku jest sposób oczyszczania ścieków przemysłowych, w którym do ścieków dodaje się (etap koagulacji) nieorganicznego koagulantu w postaci chlorosiarczanu(VI) żelaza(III) w ilości do 300 g/m³, po czym ścieki te filtruje się (etap filtracji mechanicznej) przy użyciu prasy filtracyjnej, a następnie do tak przefiltrowanych ścieków, dodaje się (etap zobojętnienia) wodorotlenek metalu z pierwszej lub drugiej grupy układu okresowego pierwiastków w ilości do 30 kg/m³ mieszając te ścieki i odsączając z nich tworzący się siarczan metalu z zastosowanego wodorotlenku (etap odsączania), po czym ścieki te podczyszcza się (etap podczyszczania) i zakwasza (etap zakwaszania) nieorganicznym kwasem tlenowym lub beztlenowym. Sposób ten charakteryzuje się tym, że podczyszczanie polega na przepływie ścieków poprzez złoże frakcji stałej powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osn owy zużytych opon pojazdów, a zakwaszeniu ścieków kwasem nieorganicznym, korzystnie siarkowym(VI) w ilości do 10 dm³/m³, towarzyszy przepływ ozonu przez te ścieki. Korzystnie jest, jeżeli w etapie koa gulacji stosuje się chlorosiarczan(VI) żelaza(III) w ilości od 50 do 100 g/m³ ścieków, a w etapie zobojętnienia wodorotlenek wapnia w ilości od 5 do 10 kg na 1 m³ ścieków. Dobrze również, gdy etapy zobojętniania i odsączania powtarza się trzykrotnie przed kolejnym etapem podczyszczania. W etapie zakwaszania korzystnie stosuje się stężony (98%) kwas siarkowy(VI) w ilości od 3 do 7 dm³ na 1 m³ ścieków, a po etapie zakwaszania z przepływem ozonu do tak oczyszczonych ścieków wprowadza się dodatkowo stężony (98%) kwas siarkowy(VI) i manganian(VII) potasu w ilościach, odpowiednio od 3 do 7 dm³ na 1 m³ oraz od 2,5 do 5,0 kg na 1 m³ ścieków, mieszając, przez co najmniej 30 minut. Frakcję stałą powstającą z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów uzyskuje się w wyniku ich ogrzewania w atmosferze gazu obojętnego, korzystnie azotu, najpierw od temperatury pokojowej do temperatury 450°C, którą utrzymywano w czasie 90 min, następnie do temperatury 550°C, którą utrzymywano w czasie 60 minut. Optymalna szybkość przepływu ozonu wynosi 3000 g/h m³.

Istotą wynalazku jest również układ oczyszczania ścieków zawierający kolejno zbiornik koagulacji, prasę filtracyjną, zbiornik zobojętniania oraz co najmniej jeden zbiornik zakwaszania. Układ ten charakteryzuje się tym, że między zbiornikiem zobojętniania a zbiornikiem zakwaszania zawiera dodatkowo zbiornik, w którym znajduje się złoże frakcji stałej powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów, przez które przesączane są ścieki. Korzystnie, jeżeli z ozonatora doprowadzany jest ozon do zbiornika zakwaszania i ozonowania ścieków. Dobrze, jeżeli układ wyposażony jest dodatkowo w zbiornik zakwaszania.

Korzystnym skutkiem sposobu według wynalazku jest wysoka skuteczność oczyszczania ścieków, uzyskana zwłaszcza poprzez zastosowanie frakcji stałej powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów. Frakcja ta zawierała na swej rozwiniętej powierzchni m.in. tlenek cynku, który charakteryzuje się wysoką skutecznością oczyszczania ścieków, jednak w dostępnej rynkowo formie jest materiałem bardzo drogim. Po podczyszczeniu ścieków w złożu uzyskanej frakcji nastąpiła redukcja ChZT z początkowej wartości 540 000 mg O2/dm³ do poziomu 16 000 mg O2/dm³. Sam proces podczyszczania w zastosowanym złożu spowodował spadek pH z 11,9 na 7,2. Również ozonowanie w środowisku kwaśnym i kolejne zakwaszanie umożliwiło uzyskanie parametru ChZT na poziomie od 200 do 540 mg O2/dm³, co jest obecnie rezultatem przełomowym w technologii oczyszczania ścieków. Sposób i układ według wynalazku umożliwiają również efektywne wykorzystanie zużytych opon pojazdów, co czyni opracowaną technologię według wynalazku szczególnie proekologiczną. Sposób i układ charakteryzują się prostotą rozwiązania oraz niskim nakładem finansowym związanym z ich realizacją.

Przykład realizacji wynalazku przedstawiono schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w sposób ogólny poszczególne etapy oczyszczania ścieków, natomiast fig. 2 przedstawia przykład układu według wynalazku.

Przykład realizacji dot. sposobu

Przykład realizacji sposobu według wynalazku dotyczy oczyszczenia ścieków z zakładu fleksograficznego. Ścieki w ilości 1 m³ poddano koagulacji (etap koagulacji) poprzez dodanie chlorosiarczanu(VI) żelaza(III) w ilości 1% obj. Następnie ścieki poddano filtracji mechanicznej (etap filtracji mechanicznej) stosując liniową prasę filtracyjną. Do tak przefiltrowanych ścieków, dodawano wodorotlenek wapnia (etap zobojętnienia) i odsączano osad siarczanu(VI) wapnia (etap odsączania), przy czym etapy zobojętniania i odsączania powtarzano trzykrotnie, a osad odsączano na filtrze przepływowym, według tej samej procedury. Następnie ścieki podczyszczano przepuszczając je przez złoże frakcji stałej 6 powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów. Po tym procesie nastąpiło zbicie ChZT do poziomu 16 000 mg O2/dm³ oraz zmiana pH z 11,9 na 7,2. W kolejnym etapie przez ścieki przepuszczano ozon z natężeniem 3000 g/h na 1 m³ ścieków w obecności 1,5 dm³ stężonego (98%) kwasu siarkowego (VI) czystości cz.d.a. W ostatnim już etapie do ścieków dodano 4,5 dm³ stężonego (98%) kwasu siarkowego(VI) czystości cz.d.a. oraz 2,5 kg manganianu (VII) potasu czystości cz.d.a. w postaci stałej. Mieszaninę mieszano przez 60 minut. Po tym czasie określono zawartość ChZT która wynosiła 340 mg 02/dm³. Liczne powtórzenia tego procesu dawały zbieżne wyniki.

Przykład realizacji dot. układu

Układ oczyszczania ścieków składał się z prasy filtracyjnej 1 pobierającej ścieki ze zbiornika koagulacji 2 poprzez pompę P, filtr F i zawór Z. Zbiornik koagulacji 2 wyposażony był w mieszadło M mechaniczne oraz w dozownik D chlorosiarczanu(VI) żelaza(III). Prasa filtracyjna 1 była połączona kolejnym zestawem pompy P, filtra F i zaworu Z do zbiornika zobojętniania wyposażonego w mieszadło

M mechaniczne i dozownik D wodorotlenku wapnia. Ujście ścieków ze zbiornika zobojętniania 3 wyposażone było w pompę P z filtrem F oraz zawór Z umożliwiające zawracanie ścieków w celu ponownego ich zobojętniania. Zobojętnione ścieki kierowane były do zbiornika 5, w którym znajdowało się złoże 6 frakcji stałej powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów, przez które przesączane były ścieki. Zbiornik 5, poprzez pompę P, filtr F i zawór Z, wraz z ozonatorem Oz połączone są ze zbiornikiem zakwaszania 4a, który jest wyposażonym w dozownik D stężonego kwasu siarkowego(VI) tak, że ozonowanie następuje dla ścieków zakwaszonych. Następnie zbiornik 4a połączony był poprzez pompę P, filtr F i zwór Z z drugim zbiornikiem 4b zakwaszania, który wyposażony jest w dozownik D stężonego kwasu siarkowego(VI) i manganianu(VII) potasu. Ujście zbiornika 4b wyposażone było w pompę P, filtr F i zawór Z.

Poszczególne elementy układu łączyły przewody o dobranej średnicy przekroju przepływu. Z uwagi na liniowość układu i jednoznaczność opisu nie numerowano poszczególnych pomp P, filtrów F, zaworów Z i mieszadeł M mechanicznych.

Inne próby laboratoryjne oraz wykonane podstawowe badania wykazały, iż sposób i układ według wynalazku może mieć o wiele szersze zastosowanie i nadaje się do oczyszczania praktycznie wszystkich rodzajów ścieków o dużej zawartości związków organicznych takich jak: ścieki z zakładów przetwórstwa tworzyw sztucznych, ubojni, zakładów przemysłu spożywczego, myjni samochodowych, oraz biofermentu z biogazowni.

Claims (10)

1. Sposób oczyszczania ścieków przemysłowych, w którym do ścieków dodaje się (etap koagulacji) nieorganicznego koagulantu w postaci chlorosiarczanu(VI) żelaza(III) w ilości do 300 g/m³, po czym ścieki te filtruje się etap filtracji mechanicznej przy użyciu prasy filtracyjnej, a następnie do tak przefiltrowanych ścieków, dodaje się etap zobojętnienia wodorotlenek metalu z pierwszej lub drugiej grupy układu okresowego pierwiastków w ilości do 30 kg/m³ mieszając te ścieki i odsączając z nich tworzący się siarczan metalu z zastosowanego wodorotlenku etap odsączania, po czym ścieki te podczyszcza się etap podczyszczania i zakwasza etap zakwaszania nieorganicznym kwasem tlenowym lub beztlenowym, znamienny tym, że podczyszczanie polega na przepływie ścieków poprzez złoże (6) frakcji stałej powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów, a zakwaszeniu ścieków kwasem nieorganicznym, korzystnie siarkowym(VI) w ilości do 10 dm³/m³, towarzyszy przepływ ozonu przez te ścieki.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie koagulacji stosuje się chlorosiarczan(VI) żelaza(III) w ilości od 50 do 100 g/m³ ścieków.

3. Sposób według zastrz. od 1 do 2, znamienny tym, że w etapie zobojętnienia stosuje się wodorotlenek wapnia w ilości od 5 do 10 kg na 1 m³ ścieków.

4. Sposób według zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że etapy zobojętniania/odsączania powtarza się trzykrotnie przed kolejnym etapem podczyszczania.

5. Sposób według zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że w etapie zakwaszania stosuje się stężony (98%) kwas siarkowy(VI) w ilości od 3 do 7 dm³ na 1 m³ ścieków.

6. Sposób według zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że po etapie zakwaszania z przepływem ozonu do tak oczyszczonych ścieków wprowadza się dodatkowo stężony (98%) kwas siarkowy(VI) i manganian(VII) potasu w ilościach, odpowiednio od 3 do 7 dm³ na 1 m³ oraz od 2,5 do 5,0 kg na 1 m³ ścieków, mieszając, przez co najmniej 30 minut.

7. Sposób według zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że frakcję stałą powstającą z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów uzyskuje się w wyniku ich ogrzewania w atmosferze gazu obojętnego, korzystnie azotu, najpierw od temperatury pokojowej do temperatury 450°C, którą utrzymywano w czasie 90 min, następnie do temperatury 550°C, którą utrzymywano w czasie 60 minut.

8. Sposób według zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że szybkość przepływu ozonu wynosi 3000 g/h m³.

9. Układ oczyszczania ścieków zawierający kolejno zbiornik koagulacji (2), prasę filtracyjną (1), zbiornik zobojętniania (3), którego ujście ścieków wyposażone było w pompę (P) z filtrem (F) oraz zawór (Z) umożliwiające do zawracanie ścieków do ponownego ich zobojętniania, oraz

PL 243956 Β1 co najmniej jeden zbiornik zakwaszania (4a) znamienny tym, że między zbiornikiem zobojętniania (3) a zbiornikiem zakwaszania (4a) zawiera dodatkowo zbiornik (5), w którym znajduje się złoże (6) frakcji stałej powstałej z degradacji termicznej elastomerowej osnowy zużytych opon pojazdów, przez które przesączane są ścieki, przy czym zbiornik (5) połączony jest ze zbiornikiem zakwaszania (4a) do którego podłączony jest ozonator (Oz).

10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że zawiera dodatkowy zbiornik zakwaszania (4b).