RU2045994C1

RU2045994C1 - Method for wastewater clearing of suspended particles and heavy metals

Info

Publication number: RU2045994C1
Authority: RU
Inventors: В.С. Чупалов; М.Ю. Неговей; Е.И. Уханова; В.В. Фисенко; В.И. Юделевич; В.В. Зименков; Д.А. Музыченко
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: wastewater treatment. SUBSTANCE: shale ash (200-400 mg/l) is added to wastewater. Filtration is performed with the use of a mixture of shale ash and polyacryl nitrile fiber wastes containing 20-30% ash (mass). The percentages of removal of suspended particles and heavy metals for 24 h of filter operation are 99.6 and 89.3 respectively. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к проблеме очистки сточных вод и касается очистки сточных вод от взвешенных частиц и тяжелых металлов. The invention relates to the problem of wastewater treatment and for the treatment of wastewater from suspended particles and heavy metals.

Известен способ очистки воды от взвешенных частиц путем фильтрования через слой, состоящий на 60-80% из зернистой загрузки и на 20-40 из гидрофобного синтетического материала. В качестве зернистой загрузки используется кварцевый песок, а гидрофобного синтетического материала капрон, фторопласт, полихлорвинил [1]
Недостаток способа низкая степень очистки, не превышающая 93%
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от взвешенных частиц, заключающийся в том, что в воду предварительно вводят каменный уголь и полиакриламид, а затем фильтруют через фильтрующую загрузку из дробленой горелой породы [2] Степень очистки от взвешенных частиц 95-99% от тяжелых металлов 65,3% продолжительность фильтра 12 ч.A known method of purifying water from suspended particles by filtering through a layer consisting of 60-80% of a granular load and 20-40 of a hydrophobic synthetic material. As a granular load, quartz sand is used, and the hydrophobic synthetic material is nylon, fluoroplastic, polyvinyl chloride [1]
The disadvantage of this method is the low degree of purification, not exceeding 93%
The closest in technical essence and the achieved result is a method of purification of wastewater from suspended particles, which consists in the fact that coal and polyacrylamide are pre-introduced into the water, and then filtered through a filter charge from crushed burnt rock [2] Degree of purification from suspended particles 95 -99% of heavy metals 65.3% filter duration 12 hours

Недостатки способа невысокая степень очистки и малая продолжительность работы фильтра. The disadvantages of the method is the low degree of purification and the short duration of the filter.

Цель изобретения повышение степени очистки воды от взвешенных частиц и тяжелых металлов, увеличение продолжительности работы фильтра за счет повышения его емкости. The purpose of the invention is to increase the degree of water purification from suspended particles and heavy metals, increasing the duration of the filter by increasing its capacity.

Поставленная цель достигается тем, что в сточную воду в качестве сорбирующего агента вводят сланцевую золу в количестве 200-400 мг/л, а фильтрование проводят через фильтрующую загрузку из сланцевой золы и отходов полиакрилонитрильного (ПАН) волокна. Содержание золы в загрузке составляет 20-30% от массы загрузки. This goal is achieved by the fact that shale ash in an amount of 200-400 mg / l is introduced into wastewater as a sorbing agent, and filtering is carried out through a filter charge from shale ash and polyacrylonitrile (PAN) fiber wastes. The ash content in the load is 20-30% of the mass of the load.

Применяемая сланцевая зола (РСТ Эстонской ССР 398-78) состоит из SiO₂ Al₂O₃ (MgO + CaO) как (60:5:35) и имеет размер частиц 50-80 мкм. Отходы ПАН-волокна соответствуют ТУ 6-13-16-88. При осуществлении способа при добавлении золы к сточным водам поверхностно-активные вещества (ПАВ) и тяжелые металлы частично сорбируются на поверхности золы, а также происходит укрупнение мелких взвешенных частиц. ПАН-волокно гидрофобное, а зола гидрофильная. При фильтровании в толще фильтровальной загрузки частицы золы с сорбированными взвешенными частицами прилипают к частицам золы, входящим в состав фильтрующей загрузки, и создают на поверхности ПАН-волокна гидрофильную пленку, наличие которой способствует повышению емкости фильтра. В то ж время сопротивление такого фильтра незначительно больше сопротивления фильтра из ПАН-волокна, т. к. исключена возможность цементации золы. Образующийся на фильтре осадок хорошо структурирован, что позволяет увеличить продолжительность работы фильтра.The shale ash used (PCT Estonian SSR 398-78) consists of SiO ₂ Al ₂ O ₃ (MgO + CaO) as (60: 5: 35) and has a particle size of 50-80 μm. PAN fiber waste complies with TU 6-13-16-88. When implementing the method, when ash is added to wastewater, surface-active substances (surfactants) and heavy metals are partially sorbed on the ash surface, and the aggregation of small suspended particles occurs. PAN fiber is hydrophobic, and the ash is hydrophilic. When filtering in the thickness of the filter load, ash particles with sorbed suspended particles adhere to the ash particles that make up the filter load and create a hydrophilic film on the surface of the PAN fiber, the presence of which helps to increase the filter capacity. At the same time, the resistance of such a filter is slightly higher than the resistance of a PAN fiber filter, since the possibility of cementation of ash is excluded. The precipitate formed on the filter is well structured, which allows to increase the duration of the filter.

При введении золы в сточную воду в количестве менее 200 мг/л степень очистки уменьшается по взвешенным частицам до 80,1% по тяжелым металлам до 61,2% (см.таблицу, пример 7), а больше 400 мг/л не дает положительного эффекта (пример 6). Повышение содержания золы в фильтрующей загрузке до 40% приводит к повышению гидравлического сопротивления (пример 12), а понижение до 15% приводит к снижению степени очистки по взвешенным частицам до 75,2% по тяжелым металлам до 59,4% (пример 11). When ash is introduced into wastewater in an amount of less than 200 mg / l, the degree of purification is reduced by suspended particles to 80.1% for heavy metals to 61.2% (see table, example 7), and more than 400 mg / l does not give a positive effect (example 6). Increasing the ash content in the filter load to 40% leads to an increase in hydraulic resistance (example 12), and a decrease to 15% leads to a decrease in the degree of purification for suspended particles from 75.2% for heavy metals to 59.4% (example 11).

П р и м е р (прототип). В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 400-1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л добавляют в виде суспензии каменный уголь в количестве 500 мг/л. Далее добавляют 2 мг/л полиакрилоамида и фильтруют через дробленую алеврито-аргиллитовую горелую породу высотой 2,5 м со скоростью 6 м/ч. Степень очистки от взвешенных частиц 95-99% от тяжелых металлов 65,3% Продолжительность работы фильтра 12 ч. PRI me R (prototype). In the wastewater with a suspended particle content of 400-1000 mg / L, surfactant 10 mg / L, Fe, Cr 2 mg / L, coal in the amount of 500 mg / L is added as a suspension. Then 2 mg / l of polyacryloamide is added and filtered through a crushed siltstone-argillite burnt rock 2.5 m high at a speed of 6 m / h. The degree of purification from suspended particles of 95-99% from heavy metals 65.3% The duration of the filter 12 hours

П р и м е р 1 (прототип). В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л добавляют в виде суспензии каменный уголь в количестве 500 мг/л. Далее добавляют 2 мг/л полиакрилоамида и фильтруют через дробленую алеврито-аргиллитовую горелую породу, высотой 2,5 м. Скорость фильтрования 6 м/ч. Через 12 ч степень очистки от взвешенных частиц 98,0% от тяжелых металлов 65,3%
П р и м е р 2 (прототип). В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr мг/л добавляют в виде суспензии каменный уголь в количеств 500 мг/л. Далее добавляют 2 мг/л полиакрилоамида и фильтруют через дробленую алеврито-аргиллитовую породу, высотой 0,5 м. Скорость фильтрования 6 м/ч. Через 12 ч степень очистки от взвешенных частиц 82,1% от тяжелых металлов 43,7%
П р и м е р 3. В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л добавляют сланцевую золу в количестве 400 мг/л, а затем фильтруют через фильтрующую загрузку из отходов ПАН-волокна и золы, приготовленную равномерным перемешиванием резаных отходов ПАН-волокна и золы путем барботирования сжатого воздуха. Содержание золы составляло 30% от массы загрузки. Высота фильтрующей загрузки 0,5 м. Применение большей высоты слоя нецелесообразно, т. к. при высоте слоя 0,5 м степень очистки уже выше чем в прототипе. В то же время дальнейшее повышение высоты слоя ведет к возрастанию гидравлического сопротивления. Скорость фильтрования 6 м/ч. Через 24 ч работы фильтра степень очистки по взвешенным частицам 99,6% по тяжелым металлам 89,3%
П р и м е р ы 4-15 (таблица) характеризуют осуществление процесса очистки при изменении исходных параметров.PRI me R 1 (prototype). Coal in the amount of 500 mg / l is added to the wastewater with a suspended matter content of 1000 mg / L, surfactant 10 mg / L, Fe, Cr 2 mg / L in the form of a suspension. Then add 2 mg / l of polyacryloamide and filter through crushed siltstone-mudstone burned rock, 2.5 m high. Filtering speed 6 m / h. After 12 hours, the degree of purification from suspended particles 98.0% of heavy metals 65.3%
PRI me R 2 (prototype). Coal in quantities of 500 mg / l is added to the wastewater with a suspended matter content of 1000 mg / l, surfactant 10 mg / l, Fe, Cr mg / l in suspension. Next, add 2 mg / l of polyacryloamide and filter through crushed siltstone-mudstone rock, 0.5 m high. Filtering speed 6 m / h. After 12 hours, the degree of purification from suspended particles 82.1% of heavy metals 43.7%
PRI me R 3. In wastewater with a suspended matter content of 1000 mg / l, surfactant 10 mg / l, Fe, Cr 2 mg / l add shale ash in an amount of 400 mg / l, and then filtered through a filter load from PAN fiber and ash waste prepared by uniformly mixing the cut PAN fiber and ash waste by sparging compressed air. The ash content was 30% by weight of the charge. The height of the filter load of 0.5 m. The use of a larger layer height is impractical, because with a layer height of 0.5 m the degree of purification is already higher than in the prototype. At the same time, a further increase in the layer height leads to an increase in hydraulic resistance. Filtering speed 6 m / h. After 24 hours of filter operation, the degree of purification for suspended particles is 99.6% for heavy metals 89.3%
EXAMPLES 4-15 (table) describe the implementation of the cleaning process when changing the initial parameters.

Осуществление способа очистки сточных вод путем фильтрования через слой, состоящий полностью из золы, при соблюдении условий заявленного технического решения показано в примерах 16-18. The implementation of the method of wastewater treatment by filtering through a layer consisting entirely of ash, subject to the conditions of the claimed technical solution is shown in examples 16-18.

П р и м е р 16. Сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л фильтруют через слой золы высотой 0,5 м. Со скоростью 6 м/ч. Процесс оказался не осуществим из-за большого гидравлического сопротивления. PRI me R 16. Wastewater with a suspended particle content of 1000 mg / l, surfactant 10 mg / l, Fe, Cr 2 mg / l filtered through a layer of ash 0.5 m high. At a speed of 6 m / h. The process was not feasible due to the large hydraulic resistance.

П р и м е р 17. Сточную воду, соответствующую по составу примеру 16, фильтруют через слой золы высотой 0,01 м со скоростью 6 м/ч. Степень очистки по тяжелым металлам составляла 42% по взвешенным частицам 52% гидравлическое сопротивление 0,6 атм. Только после уменьшения производительности процесса в 10 раз гидравлическое сопротивление фильтра из золы и достигаемая степень очистки на нем соизмеримы с величинами, полученными в предложенном способе. PRI me R 17. Wastewater corresponding to the composition of example 16, is filtered through a layer of ash with a height of 0.01 m at a speed of 6 m / h The degree of purification for heavy metals was 42% for suspended particles 52%, hydraulic resistance 0.6 atm. Only after reducing the productivity of the process by 10 times, the hydraulic resistance of the filter from the ash and the achieved degree of purification on it are commensurate with the values obtained in the proposed method.

П р и м е р 18. Сточную воду, как в примере 16, фильтруют через слой золы высотой 0,01 м со скоростью 0,6 м/ч. Гидравлическое сопротивление 0,07 атм. Степень очистки по тяжелым металлам 94,3% по взвешенным частицам 87,1%
Таким образом, осуществление способа очистки путем фильтрования через слой, состоящий только из золы, возможно только при существенном уменьшении производительности процесса, что при больших потоках крайне нежелательно.PRI me R 18. Wastewater, as in example 16, is filtered through a layer of ash with a height of 0.01 m at a speed of 0.6 m / h Hydraulic resistance 0.07 atm. The degree of purification for heavy metals 94.3% for suspended particles 87.1%
Thus, the implementation of the cleaning method by filtering through a layer consisting only of ash is possible only with a significant decrease in the performance of the process, which at high flows is extremely undesirable.

Гидравлическое сопротивление предложенного фильтра соизмеримо с фильтром из чистого ПАН-волокна. Наличие золы во всем объеме фильтрующей загрузки создает гидрофильные центры по всему объему, что способствует повышению емкости фильтра, а следовательно его продолжительности работы. Добавление же золы в раствор в количестве, соответствующем заявляемому техническому решению, создает условия создания более структурированного осадка. The hydraulic resistance of the proposed filter is comparable with a filter made of pure PAN fiber. The presence of ash in the entire volume of the filter load creates hydrophilic centers throughout the volume, which helps to increase the filter capacity, and therefore its duration. The addition of ash in the solution in an amount corresponding to the claimed technical solution creates the conditions for a more structured precipitate.

Таким образом, в сравнении с прототипом при осуществлении процесса очистки согласно предложенному способу степень очистки увеличивается от взвешенных частиц на 0,6-2% от тяжелых металлов на 24% продолжительность работы фильтра возрастает в 2 раза. Thus, in comparison with the prototype in the implementation of the cleaning process according to the proposed method, the degree of purification increases from suspended particles by 0.6-2% of heavy metals by 24%, the duration of the filter increases by 2 times.

Claims

METHOD FOR WASTE WATER CLEANING FROM WEIGHTED PARTICLES AND HEAVY METALS, including preliminary introduction of the sorbent and subsequent filtering through a filter charge, characterized in that, in order to increase the degree of purification and increase the duration of the filter by increasing the filter load capacity, shale ash is used as a sorbent as 200 400 mg / l, and filtering is carried out through a filter charge consisting of shale ash and waste polyacrylonitrile fiber with an ash content of 20 30% by weight downloads.