PL40126B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 31 pazdziernika 1957 r. biblioteka! j Urzedu Patentowego I" POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 40126 KI. 85 c, 1 Szczepan Eugeniusz Slowinski Tomaszów Mazowiecki, Polska Sposób oczyszczania scieków poiuiskozoirpch Patent trwa od dnia 29 sierpnia 1956 r.Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu oczysz¬ czania scieków z fabryk wiskozowych i zakla¬ dów syntezy dwusiarczku wegla. Scieki te, zwane ogólnie sciekami powiskozowymd, pow¬ staja glównie przy produkcji alkalicelulozy i wiskozy — scieki alkaliczne, w procesie prze¬ dzenia jedwabiu i wlókiem cietych — scieki kwasne oraz przy wykonczaniu jedwabiu, wlókna i folii — scieki przewaznie obojetne.Zawieraja one w swym skladzie prócz zwiaz¬ ków organicznych (pochodne celulozy, slady wyzszych weglowodorów i -kwasów tluszczo¬ wych) takze zwiazki nieorganiczne, jak wspólny dla obu produkcji siarkowodór i dwusiarczek wegla oraz sole sodowe i wolny kwas siarkowy.Z kationów — prócz sodu — spotykane sa w duzo mniejszych ilosciach: wapn, glin, zelazo, magnez, cynk, olów, slady miedzi i tytanu. Z metaloidów wystepuja w przewazajacej ilosci siarczany i elementarna siarka, ponadto znaj¬ duje sie w sciekach krzemionke, chlorki i slady fosforynów, niekiedy siarczki, tiosiarczany i kwasne weglany.Scieki powiskozowe, które powstaja w bardzo duzych ilosciach (do 2 m8 na 1 kg jedwabiu) po^ siadaja podczas normalnego przebiegu produkcji ogólny odczyn kwasny i sa zwykle odpro¬ wadzane bezposrednio do rzek lub poprzez ka¬ nalizacje komunalna do odbiorników. Wywiera¬ ja tak w jednym jak i w drugim przypadku bardzo szkodliwy wplyw, powodujac przez tworzenie osadów dennych zanik zycia biolo¬ gicznego w rzekach, zatruwaja wyziewami atmosfere w otoczeniu miejsc sciekowych i ko¬ roduja tworzywa kanalów miejskich. , Najbardziej szkodliwymi skladnikami scieków- powiskozowych sa: siarkowodór, dwusiarczek wegla, hemiceluloza i wolny kwas siarkowy.Jest rzecza znana oczyszczanie scieków wisko* zowych przez alkalizowanie mlekiem wapien* nym i dekantacje powstalego osada W celu dalszego oczyszczenia takie scieki poddaje sie przewietrzaniu, przy czym powietrze unosi ze soba skladniki gazowe — HtS i CSt. Znane jest takze przepuszczanie scieków przez warstwe koksu z jednoczesnym przewietrzaniem, Za*awansowane sa równiez prace nad biologiczna metoda oczyszczania scieków wiskozowych, oraz czynione sa próby chlorowania scieków chlorem gazowym. Wymienione wyzej metody sa malo ekonomiczne i oczyszczaja scieki w stopniu nie¬ dostatecznym. Takie scieki zawieraja jeszcze skladniki gazowe (siarkowodoru do 4 mg/litr i dwusiarczku wegla do 8 mg w litrze) a wiec na^ dal wplywaja szkodliwie na zycie biologiczne rzek. Nalezy wspomniec o. patencie PRL mr 39880, który podaje sposób oczyszczania scie¬ ków powiskozowych przez utlenienie substancji gazowych —4odchlorynamL Stwierdzono, ze przez zneutralizowanie scie¬ ków powiskozowych do Pfa wiekszego od 7 i nastepne przepuszczenie ich przez warstwe zuzla wielkopiecowego otrzymuje sie scieki kla¬ rowne i bezwonne. Takie scieki zawieraja slady siarkowodoru (ulamki mg w litrze) i do 90fl/o pierwotnej ilosci dwusiarczku wegla. Udo¬ wodniono, ze powstaly po zneutralizowaniu osad posiada dobrze rozwinieta powierzchnie chlonna i absorbuje na tej powierzchni tworzace sie w scieku tioweglany. Stwierdzono dalej, ze zuzel wielkopiecowy, jak równiez lepszy od nie¬ go zuzel kotlowy po pewnym czasie traci wlasnosc wiazania siarkowodoru, a szybciej jeszcze sorbcji dwusiarczku wegla.Zaobserwowano, ze wodny roztwór dwu¬ siarczku wegla po przepuszczeniu przez warstwe oleju mineralnego traci rozpuszczony w sobie CS2, Stwiwizono, ze do tego celu najlepiej nadaje sie olej o malej lepkosci, malym ciezarze wla- gciwyin i wysokim punkcie zaplonu. Spostrze¬ zono, ze — poczatkowo bezbarwne — scieki po- ^iskozpwe po dodaniu jonów zelazowych i zal- jEalsgpwaniu przybieraja zabarwienie czarno- . gjelpne, a po sedymentacji osadu scieki takie wykazuja bardzo mala zawartosc siarkowodoru i zmniejszona zawartosc dwusiarcziku wegla.Stwierdzono, ze osad powstaly po zobojetnieniu sciegów wiskozowych sklada sie miedzy innymi z weglanów wapnia i siarczków zelaza. Udo¬ wodniono, ze w zalkalizowanych sciekach przy ^ostatecznej ilosci jonów Fe+++ lub Fe++caly siarkowodór przechodzi w siarczek zelazowy i zelazawy.Obecnie — na podstawie wyzej zacytowanych faktów — znaleziono metode umozliwiajaca w sposób ekonon^iczny rozwiazac zagadnienie oczyszczania scieków powiskozowych. Otóz zgodnie z wynalazkiem sposób ten polega na tym, ze scieki powiskozowe zobojetnia Sie za pomoca osadu z pierwotnych dekan- tacji, nastepnie alkalizuje sie je mlekiem wapiennym (do pH ca 8—9) a po sedymentacji osadu przepuszcza przez warstwe masy porowa¬ tej nasyconej wodorotlenkiem zelazowym i kieruje na olejowa absorbcje dwusiarczku wegla, potem przepuszcza sie scieki przez filtr koaleseencyjny z grubych trocin lub torfu i ostatecznie wpuszcza sie scieki poprzez kaska¬ dowe napowietrzenie do odbiornika.Oczyszczanie scieków powiskozowych pro¬ wadzi sie wedlug wynalazku w szesciu fazach: 1. neutralizacja scieku 2. sedymentacja osadu 3. wiazanie siarkowodoru 4. absorbcja dwusiarczku wegla 5. absorbcja oleju 6. napowietrzanie scieków Istota wynalazku jest zwiazanie siarkowodoru — poprzez stadium siarczków — na masie po¬ rowatej, nasyconej wodorotlenkiem zelazowym, oraz absorbcja dwusiarczku wegla w oleju mineralnym.Ad 1°. Neutralizacje scieków powiskozowych prowadzi sie w dwóch etapach. Stosuje sie wedlug wynalazku wstepna neutralizacje scie¬ ków wiskozowych osadem z poprzednich sedy¬ mentacji. Osad uzyskany w ciagu tygodniowego procesu dekantacji scieków, utlenia sie tlenem .powietrza lub woda chlorowa i wzbogaca wedlug wynalazku w jony zelazowe przez dodanie zmie¬ lonej rudy darniowej. Tak spreparowany osad, posiadajacy jeszcze pierwotna konsystencje gestej zawiesiny dozuje sie w sposób ciagly do polaczonych — kwasnych z reguly — scieków wiskozowych. Wstepna neutralizacja za pomoca osadu powoduje, ze kwasowosc scieków maleje a pH roztworu sciekowego osiaga wartosc bliska 7.Nastepuje drugi etap — alkalizowanie scie¬ ków; scieki powiskozowe ¦— po wstejaaej neu¬ tralizacji osadem — poddaje sie wtórnemu alkalizowamu za pomoca mleka wapiennego lub lugu sodowego. Dozowanie mleka wapiennego winno byc tak dobrane, aby pH scieków oscy¬ lowalo w granicach 8—9.W procesie neutralizacji scieków zachodzi nie tylko zjawisko zobojetniania wolnego kwasuSiarkowego i siarkowodorowego — jonami wap¬ niowymi, lec? zachodzi takze proces wiazania NaSH -f 2 Fe(OH)3 - Fe OH), +Na8S Fe(HC03)2 + NaHS Jest rzecza celowa, aby do wtórnej neutraii-* zacji scieków uzywac odpadkowego wodoro¬ tlenku sodowego, pozostajacego na dnie cystern 4o lugu plynnego, Te pozostalosci lugu,, zwykle wymywane z cystern jako bezuzyteczne, za¬ wieraja w danym przypadku pozyteczne zwiazki glinu, zelaza, wapnia i krzemionki.Ad 2°. Sedymentacje wytworzonego osadu prowadzi sie \y osadnikach przeplywowych,, obli¬ czonych na 4-ro godzinne przebywanie scieków, posiadajacych skosne dno i urzadzenie do samo¬ czynnego usuwania nagromadzonego osadu.Optimum warunków koagulacji jest zalezne od pH roztworu i zamyka sie cyfra 10,3.Wytworzony osad zawiera glównie weglany wapnia, hemiceluloze, siarczek zelaza, elemen¬ tarna siarke oraz mala stosunkowo ilosc siarcza¬ nu wapniowego, Ad 3°. Po zalkalizowaniu scieków, siarkowo*- dór wystepuje przewaznie w formie trwale zwiazanego siarczku zelazawego lub zelazowego, lecz moze sie zdarzyc — w przypadku nie- (Jostateczaej ilosci jonów Fe+++ lub przy za¬ wyzonej ilosci wolnego H2S, ze zdekantowane £cieki zawieraja równiez siarczki alkaliczne.Ad 4°. Oczyszczanie scieków powiskozowych od dwusiarczku wegla prowadzi sie wedlug wy¬ nalazku w oleju mineralnym. Scieki wiskozowe oczyszczone w uprzednich operacjach z takich zanieczyszczen jak: celuloza, kwas siarkowy, hemiceluloza, siarkowodór, kieruje sie na pio¬ nowe zbiorniki wypelnione olejem mineralnym.Scieki powiskozowe splywaja poprzez warstwe pierscieni Raschiga do 4-ro metrowej warstwy olejowej, skad dolnym przelewem — w sposób ciagly — sa odprowadzane do drugiego absor¬ bera olejowego. Wysokosc warstwy oleju w drugim zbiorniku wynosi ca 3 metry. Olej absorbcyjny znajduje sie w cyrkulacji prze- ciwpradowej z jednoczesna regeneracja dwu¬ siarczku wegla przez ogrzewanie oleju do tem¬ peratury 70°.Do absorbcji dwusiarczku wegla ze scieków powiskozowych stosuje sie wedlug wynalazku siarczków z obecnymi w roztworze jonami Fe+++ i Fe++, wedlug równania: I 2 3 Takie scieki wywiazywalyby w zetknieciu a kwasnymi wodami odbiornika wolny siarkowo^ dór. Aby uniknac tej ewentualnosci tj. aby za¬ pewnic calkowita nieobecnosc jonów SH* w sciekach, wpuszcza sie zdekantowane scieki pp^ wiskozowe do poziomego lub pionowego, otwartego filtru przeplywowego, gdzie nastepuje calkowite usuniecie nie zwiazanego trwale siarkowodoru. Wypelnienie tych filtrów sklada sie z masy porowatej, nasyconej wedlug wy¬ nalazku wodorotlenkieni zelazowym. Mase porowata stanowi wedlug wynalazku gabka wiskozowa, torf lub trociny. Celem ob¬ ciazenia masy porowatej, której ciezar wla¬ sciwy jest mniejszy od 1, miesza sie ja wedlug wynalazku z zuzlem wielkopiecowym Jub kotlowym. Czas przebywania scieków na filtrach porowatych winien wynosic okolo 30 minut.Masa porowata wysycona wodorotlenkiem zelazowym powoduje w przypadku przealkali- zowania scieków obnizenie stezenia jonów wo¬ dorowych roztworu sciekowego do pH Ca 7,5.Wodorotlenek zelazowy osadzony na porowatym podlozu wiaze znajdujace sie w scieku jony SH* wedlug równania: oleje lub inne rozpuszczalniki organiczne o nialej lepkoscia niskiej temperaturze krzepniecia, ni¬ skim ciezarze wlasciwym i mozliwie wysokim punkcie zaplonu.Ad 5°. Scieki po absorbcji dwusiarczku we¬ gla kieruje sie wedlug wynalazku na filtry koa- lescencyjne, sporzadzone z grubych trocin, waty drzewnej, koksu lub zuzla kotlowego. Filtry koa- lesceneyjne maja za zadanie usunac sladowe pozostalosci oleju mineralnego ze scieków.Przy dobrze, wolno pracujacych olejowych absorberach CS2, filtry koalescencyjne nie sa konieczne, bowiem zawartosc oleju mineralnego w sciekach po absorbcji nie przekracza 0,2 mg w litrze.Ad 6°. Wzbogacenie scieków powiskozowych w tlen prowadzi isie za pomoca kaskadowego napowietrzenia albo przez rozproszenie scieków za pomoca dyszy rozpylajacej. 2 Fe(OH)3 + 3 SH' Fe,S, + 3 H2O + 3 OH' 4 2 Fe(OHyt + S + H,0 + NaOH FeS + 2 NaOH FeS + HgO + 2 CO* — Z —Mase porowata, podobnie jak osad z dekan¬ tacji regeneruje sie, przepuszczajac przez nie powietrze lub tlen. Masa porowata, po regenera¬ cji sluzy do ponownego wiazania alkalicznych siarczków, natomiast czesc utlenionych osadów zawraca sie wedlug wynalazku do procesu neu- 2 FeS+ 02 + HiO 4 FefOH)! + O, + 2 H20 Wysycona siarkowodorem masa porowata posiada zabarwienie czarne, zregenerowana — ceglaste. Niezupelnie zregenerowana masa wy¬ dziela przy traktowaniu kwasem — siarkowodór.Z ilosci jego sadzic mozna o stopniu zregenero¬ wania. Gdy zawartosc siarki w masie wypelnia¬ jacej porowaty filtr przeplywowy dojdzie do wartosci 40^50% wówczas wypelnienie porowate usuwa sie, a filtr napelnia sie swiezo spreparo¬ wana mieszanka. Zuzyta mase filtracyjno-wia¬ zaca wykorzystuje sie, ekstrahujac z niej wolna siarke, a pozostalosc spala do tlenku zelazowego.Oczyszczone wedlug wynalazku scieki powi- skozowe zawieraja okolo 1000 mg suchej pozo¬ stalosci w litrze; sa to w przewazajacej ilosci siarczany, weglany i chlorki wapniowe. PL

Claims (9)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oczyszczania scieków powiskozowych, znamienny tym, ze polaczone scieki powisko-i zowe zobojetnia sie do pH ca 7 za pomoca 1 osadu z pierwotnych dekantacji, nastepnie alkalizuje sie je mlekiem wapiennym lub lu¬ giem sodowym do pH ca 8—9, a po oddzie¬ leniu osadu przepuszcza sie scieki przez war¬ stwe masy porowatej nasyconej wodorotlen¬ kiem zelazowym i kieruje sie na olejowa ab- sorbcje dwusiarczku wegla, aby poprzez filtry koalescencyjrae i kaskadowe napowietrzenie wpuscic je do odbiornika. tralizacji. Czarno-zielone zabarwienie osadu sciekowego — spowodowane rozproszeniem siarczku zelazawego w drobnokrystalicznym osadzie weglanu wapniowego — po utlenieniu powietrzem przechodzi w zabarwienie ceglaste, odtwarzajac wyjsciowy wodorotlenek zelazawy: Fe(OH)2 + 2 S - 4 Fe(OH),
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wstepne zobojetnienie scieków powiskozo¬ wych prowadzi sie za pomoca osadu z pier¬ wotnych dekantacji.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze osad z dekantacji wzbogaca sie w jony zela¬ zowe przez dodanie zmielonej rudy darniowej.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wiazanie siarkowodoru w sciekach po dekan¬ tacji prowadzi sie na masie porowatej.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze masa porowata nasycona jest wodorotlenkiem zelazowym.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1„ znamienny tym, ze mase porowata stanowi gabka wiskozowa, torf lub trociny.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze mase porowata obciaza sie zuzlem wielkopie¬ cowym lub zuzlem kotlowym,
8. 8. Sposób wedlug zastrz. i, znamienny tym, ze absorbcje dwusiarczku wegla prowadzi sie w oleju mineralnym lub innym podobnym rozpuszczalniku organicznym.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze * filtry koalescencyjne wypelnione sa grubymi trocinami i koksem. Szczepan Eugeniusz Slowinski biblioteka! Urzedu Patentowego CWD nr. 2685/Ww/II B-55 WDA. 1839 - 100 knipl. B5 PL