RU2077505C1

RU2077505C1 - Process of purification of sewage carrying synthetic anion surface active substances

Info

Publication number: RU2077505C1
Application number: RU94025654A
Authority: RU
Inventors: Наталья Аркадьевна Артамонова; София Турсуновна Есова; Владислав Александрович Федотов; Владимир Иванович Погорелов
Original assignee: Научно-производственная фирма "Интер-эко"
Priority date: 1993-11-03
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1997-04-20
Also published as: RU94025654A

Abstract

FIELD: purification of sewage from synthetic anion surface-active substances. SUBSTANCE: process is carried out in two stages with the use of cement at first stage and of treatment of water in field of galvanic element in neutral medium ar second stage. EFFECT: increased purification efficiency of process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки сточных вод от синтетических анионных поверхностно активных веществ (САПАВ). The invention relates to the field of ecology and can be used for wastewater treatment from synthetic anionic surfactants (SAPA).

Сложность очистки сточных вод от синтетических поверхностно-активных веществ, в частности от синтетических анионных поверхностно-активных веществ (САПАВ), вызвана тем, что они способствуют растворимости других соединений в воде. При использовании наиболее распространенного для очистки от САПАВ гидроксида кальция связывающего анионную часть САПАВ в нерастворимые соединения кальция, происходит повышение реакции среды (рН) с выделением ионов натрия (калия) в раствор и последующему омылению других органических веществ (жиров, масел), для которых применялись САПАВ [1]
Известен способ двухступенчатой очистки сточных вод производства САПАВ, где на первой стадии проводят обработку воды гидроксидом кальция, вторую ступень очистки осуществляют методом напорной флотации. Доза гидроксида кальция на первой ступени составляет 30 г/дм³ при степени очистки 75-80% Применение второй ступени позволяет получить суммарный эффект 82-84% Очищенная вода содержит САПАВ до 60 мг/дм³ [2]
Недостатком данного способа является невысокая степень очистки, значительный расход реагента, повышенная величина реакции среды.The complexity of wastewater treatment from synthetic surfactants, in particular from synthetic anionic surfactants (SAPA), is due to the fact that they contribute to the solubility of other compounds in water. When using the most common calcium hydroxide for cleaning from SAPA, it binds the anionic part of SAPA to insoluble calcium compounds, the reaction of the medium (pH) increases with the release of sodium (potassium) ions into the solution and subsequent saponification of other organic substances (fats, oils) for which SAPAV [1]
A known method of two-stage wastewater treatment produced by SAPAW, where the first stage is the treatment of water with calcium hydroxide, the second stage of purification is carried out by pressure flotation. The dose of calcium hydroxide in the first stage is 30 g / dm ³ with a degree of purification of 75-80%. The use of the second stage allows to obtain the total effect of 82-84%. Purified water contains SAPA up to 60 mg / dm ³ [2]
The disadvantage of this method is the low degree of purification, a significant consumption of the reagent, the increased value of the reaction medium.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ комплексной очистки, включающий обработку хлоридом кальция с последующей электрокоагуляцией в присутствии растворимого электрода [3] Расход хлорида кальция составляет 1,0 г/дм³ обрабатываемой воды. При этом анионная часть САПАВ частично связывается ионами кальция в нерастворимые соединения. После этого проводят электрообработку раствора в течение 20 минут, используя в качестве растворимого электрода алюминий, плотность тока составляет 100 А/м². Образующуюся пену удаляют. Концентрация САПАВ в очищенной воде составляет 20 мг/дм³ при степени очистки до 90% и конечной рН 8,4.Closest to the alleged invention is a method of complex purification, including treatment with calcium chloride followed by electrocoagulation in the presence of a soluble electrode [3] The consumption of calcium chloride is 1.0 g / DM ^{3 the} treated water. In this case, the anionic part of SAPA is partially bound by calcium ions to insoluble compounds. After that, the solution is electrically treated for 20 minutes, using aluminum as a soluble electrode, the current density is 100 A / m ² . The resulting foam is removed. The concentration of SAPA in purified water is 20 mg / dm ³ with a degree of purification up to 90% and a final pH of 8.4.

Недостатком данного способа является применение дефицитных материалов - хлорида кальция и алюминия металлического, расход электроэнергии при незначительной глубине очистки воды. Задачей предлагаемого способа очистки сточных вод от САПАВ является создание способа, позволяющего проводить глубокую очистку от синтетических анионных поверхностно-активных веществ с использованием более доступных и эффективных соединений кальция в сочетании с электрохимической обработкой без использования внешних источников энергии и дорогостоящих и дефицитных материалов. The disadvantage of this method is the use of scarce materials - calcium chloride and aluminum metal, energy consumption with a small depth of water purification. The objective of the proposed method for wastewater treatment from SAPA is to create a method that allows for deep cleaning of synthetic anionic surfactants using more accessible and effective calcium compounds in combination with electrochemical treatment without the use of external energy sources and expensive and scarce materials.

Задача решается тем, что комплексную очистку сточных вод, содержащих САПАВ, осуществляют путем введения в сточную воду цемента, как кальций - содержащего комплексного реагента с последующей обработкой раствора в поле гальванопары. The problem is solved in that the complex treatment of wastewater containing SAPAW is carried out by introducing cement, like calcium, containing a complex reagent into the wastewater, followed by treatment of the solution in the galvanic couple field.

Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что достигается высокая степень очистки от САПАВ (до 99,2%) и других органических загрязнений (до 98,6% по показателю ХПК). The technical result of the proposed method is that a high degree of purification from SAPAW (up to 99.2%) and other organic contaminants (up to 98.6% in terms of COD) is achieved.

Принцип действия метода основан на том, что строительный цемент, имеющий состав 62-76% СаО, 19-24% SiO₂, 4-7% Al₂O₃, 2-6% Fe₂O₃ и 1,5-4,0% MgO, вводят в раствор, с концентрацией САПАВ 200-2500 мг/дм³ и величине ХПК 1000-25000 мг/дм³ в количестве 5-10 г/дм³, раствор перемешивается с последующим отстаиванием. Далее раствор проходит деструктивную обработку в поле гальванопары, в качестве которой может быть использована пара железо-углеродсодержащий материал с последующим отстаиванием и фильтрацией. Суммарная степень очистки после двух стадий и фильтрации составляет для САПАВ до 99,2% и для всей суммы органических веществ (суммарный показатель ХПК) до 98,6%
Механизм действия метода основан на том, что на первой стадии анионная часть диссоциированных молекул САПАВ связывается с кальцием цемента в нерастворимые соединения с последующей сорбцией на развитой поверхности комплексных соединений алюминия и железа с кальцием, входящих в состав цемента. При этом соединения кремния, находящиеся в цементе, играют роль флокулянта, ускоряющего осаждение. При использовании цемента не происходит повышения реакции среды, т. к. при обменной реакции натрия (калия) на кальций первые связываются (соединяются) с ионами алюминия, железа и кремния - структурными составляющими цемента. Одновременно происходит выделения в воду других органических составляющих из структуры САПАВ в виде тонкой эмульсии и бывших ранее, благодаря действию САПАВ, в воде в виде истинно-растворенных веществ. Часть их также сорбируется на поверхности соединений цемента, а часть, имея сложную структуру, остается в растворе и является не реакционно-способной по отношению к цементу.The principle of the method is based on the fact that building cement having a composition of 62-76% CaO, 19-24% SiO ₂ , 4-7% Al ₂ O ₃ , 2-6% Fe ₂ O ₃ and 1.5-4, 0% MgO, is introduced into the solution, with a SAPA concentration of 200-2500 mg / dm ³ and a COD value of 1000-25000 mg / dm ³ in an amount of 5-10 g / dm ³ , the solution is mixed with subsequent sedimentation. Next, the solution undergoes destructive processing in the field of galvanic couples, which can be used as a pair of iron-carbon-containing material, followed by sedimentation and filtration. The total degree of purification after two stages and filtration is up to 99.2% for SAPA and up to 98.6% for the total amount of organic substances (total COD)
The mechanism of action of the method is based on the fact that, at the first stage, the anionic part of the dissociated SAPA molecules binds to the calcium of cement into insoluble compounds, followed by sorption on the developed surface of the complex compounds of aluminum and iron with calcium, which are part of the cement. In this case, the silicon compounds in the cement play the role of a flocculant, accelerating the deposition. When using cement, there is no increase in the reaction of the medium, because during the exchange reaction of sodium (potassium) to calcium, the former bind (combine) with aluminum, iron and silicon ions - the structural components of cement. At the same time, other organic constituents are released into the water from the structure of SAPA in the form of a thin emulsion and previously, due to the action of SAPA, in water in the form of truly dissolved substances. Some of them are also sorbed on the surface of cement compounds, and part, having a complex structure, remains in solution and is not reactive with respect to cement.

Для разрушения сложных молекул до более простых и их окисления, т.е. для создания условий для взаимодействия с кальцием, растворы подвергаются второй стадии обработки в электрическом поле, создаваемом гальванопарой например железо-углеродсодержащие соединения, как наиболее дешевые и доступные материалы, в частности железо-кокс. Далее поведение деструктированных соединений идентично поведению на первой стадии очистки. Проведение фильтрации позволяет осуществить тонкое отделение взвеси нерастворимых соединений. For the destruction of complex molecules to simpler and their oxidation, i.e. To create conditions for interaction with calcium, the solutions are subjected to the second stage of processing in an electric field created by a galvanic pair, for example, iron-carbon-containing compounds, as the cheapest and most affordable materials, in particular iron-coke. Further, the behavior of the degraded compounds is identical to the behavior in the first stage of purification. Conducting filtration allows for fine separation of a suspension of insoluble compounds.

Таким образом проводится очистка сточной воды от синтетических анионных поверхностно-активных веществ и сопутствующих им примесей. Thus, wastewater is purified from synthetic anionic surfactants and their associated impurities.

Для подтверждения достижения технического результата приводим пример осуществления способа. To confirm the achievement of the technical result, we give an example of the method.

Пример. Example.

В 1 дм³ сточной воды (например косметическое производство кремов и шампуней), содержащей АПАВ в количестве 2500 мг/дм³ и с показателем содержания органических веществ ХПК, равным 25000 мг/дм³ вводят строительный цемент в количестве 10 грамм. Раствор перемешивают, затем дают образовавшемуся осадку осесть. Мелкодиспеpсные частицы остаются в растворе. Реакция среды раствора (рН) составляет 7,5. Этот раствор подают в гальванокоагулятор, заполненный смесью железной стружки с углеродсодержащим веществом, образующей гальванопару. Раствор контактирует с гальванопарой. В качестве гальванопары используется пара железо-углерод, взятые в соотношении (весовом) 4:1. Затем раствор фильтруется (отделяется) от дополнительно выделенных загрязняющих компонентов.In 1 dm ^{3 of} wastewater (for example, the cosmetic production of creams and shampoos) containing a surfactant in an amount of 2500 mg / dm ³ and with an organic matter content of COD equal to 25000 mg / dm ^3, building cement is introduced in an amount of 10 grams. The solution was stirred, then the precipitate formed was allowed to settle. Fine particles remain in solution. The reaction medium of the solution (pH) is 7.5. This solution is fed into a galvanic coagulator filled with a mixture of iron chips with a carbon-containing substance that forms a galvanic couple. The solution is in contact with the galvanic pair. As a galvanic pair, an iron-carbon pair is used, taken in a ratio (weight) of 4: 1. Then the solution is filtered (separated) from the additionally isolated contaminants.

Содержание в очищенной воде АПАВ составляет не более 5 мг/дм³ при величине показателя содержания органических веществ до ХПК 200 мг/дм³.The content of APAW in purified water is not more than 5 mg / dm ³ with an organic matter content up to a COD of 200 mg / dm ³ .

В таблице в качестве примеров, подтверждающих достижение технического результата, приведены результаты экспериментов, выполненных аналогично описанному при диапазоне концентраций АПАВ и величине показателя ХПК. In the table, as examples confirming the achievement of a technical result, the results of experiments performed similarly as described for the range of concentrations of APAW and the value of COD are given.

Claims

1 A method for treating wastewater containing synthetic anionic surfactants by introducing a calcium-containing reagent followed by electrochemical treatment, characterized in that cement is used as a calcium-containing reagent and, after separation of the precipitate, electrochemical treatment of water in the field of the galvanic cell is carried out, and the treatment is carried out in a neutral environment.