RU2091325C1

RU2091325C1 - Method of removing emulsified organic phase from waste water

Info

Publication number: RU2091325C1
Application number: RU95110968A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Воропанова; В.П. Колычев; Х.-О.А. Хамицаев; И.А. Татевосян; Н.А. Коляда
Original assignee: Северо-Кавказский государственный технологический университет
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU95110968A

Abstract

FIELD: waste water treatment. SUBSTANCE: invention relates to removing organic substances surfactant-stabilized in aqueous phase and hardness salts from waste water. The task is accomplished by treating waste water with calcium and/or magnesium chloride and separating water and organic phases, metal chlorides being added in weight proportion to organics 1:250 and hardness salts being extracted and/or floated into organic phase. Heating to 100 C is possible. EFFECT: increased waste water purification degree, speeded up process, reduced usage of reagents, and eliminated waste. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для очистки органических веществ, стабилизированных в водной фазе поверхностно-активными веществами ПАВ), и солей жесткости. The invention relates to wastewater treatment and can be used for the purification of organic substances stabilized in the aqueous phase by surfactants), and hardness salts.

Известен способ очистки сточных вод от органических веществ и твердых взвешенных примесей [1] включающий их обработку предварительно нейтрализованным отработанным травильным раствором с содержанием, мас, Fe(OH)₃ 10-15; CaCl₂ 5-8; H₂O -остальное (при их расходе 15 20 дм³ на 1 м³ очищаемой воды).A known method of wastewater treatment from organic substances and solid suspended impurities [1] comprising treating them with a pre-neutralized spent pickling solution containing, wt, Fe (OH) ₃ 10-15; CaCl ₂ 5-8; H ₂ O - the rest (at a flow rate of 15 20 dm ³ per 1 m ^{3 of} purified water).

Недостатком известного способа является необходимость предварительной нейтрализации травильного раствора и высокой суммарной концентрации реагентов в очищаемом растворе от 1,06 до 2,17 по сумме кальция и железа. Кроме того, гидроксид железа (III) при указанных концентрациях дает объемные, труднофильтрующиеся гидрофильные осадки. The disadvantage of this method is the need for preliminary neutralization of the etching solution and a high total concentration of reagents in the solution being purified from 1.06 to 2.17 in the amount of calcium and iron. In addition, iron (III) hydroxide at the indicated concentrations gives voluminous, difficult to filter hydrophilic precipitates.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки сточных вод [2] включающий обработку жиросодержащих сточных вод барометрического конденсатора хлоридом щелочноземельного металла и отделение образующегося осадка, причем хлорид щелочноземельного металла (CaCl₂ или MgCl₂) вводят в охлаждающую воду перед ее подачей в барометрический конденсатор в количестве 14 20 мас. от общего содержания жира в сточных вода.Closest to the invention is a wastewater treatment method [2] comprising treating a fat-containing wastewater of a barometric condenser with an alkaline earth metal chloride and separating the precipitate formed, the alkaline earth metal chloride (CaCl ₂ or MgCl ₂ ) being introduced into the cooling water in the amount before it is fed to the barometric condenser 14 20 wt. of total fat in wastewater.

Недостатком прототипа является высокий расход реагента и необходимость частой очистки технологического оборудования от выпавшего осадка. The disadvantage of the prototype is the high consumption of the reagent and the need for frequent cleaning of technological equipment from the precipitate.

Задача изобретения создание технологически простого, дешевого способа очистки сточных вод от органических веществ, стабилизированных в водной фазе ПАВ. The objective of the invention is the creation of a technologically simple, cheap method of wastewater treatment from organic substances stabilized in the aqueous surfactant phase.

Техническим результатом изобретения является высокая степень очистки воды от органических веществ и солей жесткости, это позволяет использовать очищенную воду для технических целей, что сокращает водопотребление предприятия, очистка осуществляется быстро дешевыми, легкодоступными реагентами, при этом не требуется сложная аппаратура. The technical result of the invention is a high degree of purification of water from organic substances and hardness salts, this allows the use of purified water for technical purposes, which reduces the water consumption of the enterprise, purification is carried out quickly with cheap, readily available reagents, and complex equipment is not required.

Технический результат достигается тем, что в известном способе хлориды щелочноземельных металлов вводят в эмульгированные водно-масляные стоки в соотношении органика: металл ≅ 250 1 по массе, при этом соли жесткости экстрагируют и/или флотируют в органическую фазу. The technical result is achieved by the fact that in the known method, alkaline earth metal chlorides are introduced into emulsified water-oil effluents in the ratio organic: metal ≅ 250 1 by mass, while hardness salts are extracted and / or floated in the organic phase.

Органическая фаза может быть очищена от солей жесткости и использоваться для технических целей. The organic phase can be purified from hardness salts and used for technical purposes.

Предлагаемая технология очистки является безотходной и экологически чистой, так как используемые реагенты не опасны для жизни и здоровья людей. The proposed cleaning technology is non-waste and environmentally friendly, since the reagents used are not dangerous to human life and health.

Пример конкретного выполнения способа. Исходную водно-масляную эмульсию готовили с использованием смазки СП-3 (ГОСТ 5702-75), взятой в количестве 50 г/л (R_исх 50 мг/л). Смазка имеет следующий состав; машинное масло 82,0-85,5; олеиновая кислота 10-12; триэтаноламин 4,5-6,0, т.е. 41 42,75 г/л, 5-6 г/л, 2,2-5-3 г/л соответственно. Эмульсию использовали в качестве рабочей жидкости для прокатного оборудования.An example of a specific implementation of the method. The initial water-in-oil emulsion was prepared using SP-3 grease (GOST 5702-75) taken in an amount of 50 g / l (R _ref 50 mg / l). The lubricant has the following composition; machine oil 82.0-85.5; oleic acid 10-12; triethanolamine 4.5-6.0, i.e. 41 42.75 g / l, 5-6 g / l, 2.2-5-3 g / l, respectively. The emulsion was used as a working fluid for rolling equipment.

Олеиновую кислоту и триэтаноламин использовали для образования ПАВ N(CH₂CH₂OH)₃•C₁₇H₃₃COOH, молекула которого дифильна и состояла из полярной гидрофильной части и неполярного углеводородного гидрофобного радикала. Для стабилизации водно-масляной эмульсии молекулу ПАВ располагали на межфазной границе "масло-вода", причем гидрофильная полярная часть повернута в сторону водной фазы, а гидрофобный углеводородный радикал в масляную фазу.Oleic acid and triethanolamine were used to form the surfactant N (CH ₂ CH ₂ OH) ₃ • C ₁₇ H ₃₃ COOH, the molecule of which is diphilic and consisted of a polar hydrophilic moiety and a non-polar hydrophobic hydrocarbon radical. To stabilize the water-in-oil emulsion, the surfactant molecule was located at the oil-water interface, the hydrophilic polar part being turned towards the water phase, and the hydrophobic hydrocarbon radical in the oil phase.

Разрушение водно-масляной эмульсии осуществляли устранением ПАВ-стабилизатора эмульсии, после чего образовывались два слоя с четкой границей раздела: органическая гидрофобная масляная фаза и неорганическая водная фаза. Электролит, попадая в водно-масляную эмульсию, взаимодействует с молекулой ПАВ с образованием труднорастворимого мыла олеиновой кислоты с ионами кальция, магния и других щелочноземельных элементов, с образованием солей триэтаноламина и соответствующей электролиту кислоты. Возможен также разрыв двойной связи в молекуле олеиновой кислоты с образованием дополнительных связей с водородом, что приводило к образованию воскообразных стеоратов щелочноземельных металлов. The destruction of the water-oil emulsion was carried out by eliminating the surfactant stabilizer of the emulsion, after which two layers were formed with a clear interface: an organic hydrophobic oil phase and an inorganic aqueous phase. When the electrolyte enters the water-in-oil emulsion, it interacts with the surfactant molecule to form an insoluble soap of oleic acid with ions of calcium, magnesium and other alkaline earth elements, with the formation of triethanolamine salts and the corresponding acid electrolyte. It is also possible to break the double bond in the oleic acid molecule with the formation of additional bonds with hydrogen, which led to the formation of waxy alkaline earth metal steorates.

В масляный слой переходили олеиновая кислота и ее соединения, триэтаноламин и его соединения, а также экстрагировали с ними из водной фазы катионы щелочноземельных металлов. Помимо экстракции возможна флотация металлорганических соединений в межфазный слой "масло-вода". Oleic acid and its compounds, triethanolamine and its compounds passed into the oil layer, and alkaline earth metal cations were extracted with them from the aqueous phase. In addition to extraction, flotation of organometallic compounds into the oil-water interface is possible.

Результаты очистки стоков водно-масляной эмульсии хлоридами щелочноземельных металлов и разделения фаз представлены в таблице, в которой даны концентрация добавленных металлов к исходной водно-масляной эмульсии (в мг/л в пересчете на Ca), температура (^oC), в осветленной водной фазе даны pH, остаточная концентрация растворенной органики (г/л), представленная количеством химически поглощенного кислорода (ХПК) и количеством органики R, рассчитанной по стехиометрии реакции окисления органики до образования высших оксидов CO₂ газ, H₂O_ж и азота N₂, и концентрацией щелочноземельного металла (в мг/л), дан условный коэффициент распределения K щелочноземельных металлов, рассчитанный как отношение концентраций указанных металлов (в пересчете на Ca) в органической и осветленной водной фазах.The results of the treatment of effluents of a water-oil emulsion with alkaline earth metal chlorides and phase separation are presented in the table, which shows the concentration of added metals to the initial water-oil emulsion (in mg / l in terms of Ca), temperature ( ^o C), in the clarified aqueous phase given pH, the residual concentration of dissolved organic matter (g / l), provided the amount of chemically adsorbed oxygen (COD) and the amount of organics R, calculated from the stoichiometry of the oxidation reaction of organic matter to the formation of higher oxides of CO ₂ gas, H ₂ O _x ₂ and nitrogen n , and the concentration of alkaline earth metal (in mg / l), the conditional distribution coefficient K of alkaline earth metals is calculated, calculated as the ratio of the concentrations of these metals (in terms of Ca) in the organic and clarified aqueous phases.

Для опытов использовали свежеприготовленную водно-масляную эмульсию (объем 200 мл). Нагрев до кипения в течение 15 мин осуществляли сразу же после добавления в эмульсию хлоридов щелочноземельных металлов. For the experiments, a freshly prepared water-in-oil emulsion (volume 200 ml) was used. Heating to boiling for 15 min was carried out immediately after the addition of alkaline earth metal chlorides to the emulsion.

Опыты 1-4 (таблица) в качестве электролита использовали хлорид кальция при его расходе не менее 5 мг кальция на 1 г органики (отношение органика: металл ≅ 200 1), при этом происходит разрушение эмульсии и осветление водной фазы менее, чем за сутки, и снижение содержания кальция в водной фазе (K 7,7 8,0). Experiments 1-4 (table), calcium chloride was used as an electrolyte at a flow rate of at least 5 mg of calcium per 1 g of organics (organic: metal ratio ≅ 200 1), in this case, the emulsion is destroyed and the aqueous phase is clarified in less than a day, and a decrease in calcium in the aqueous phase (K 7.7 8.0).

Опыты 5-8 (таблица) в качестве электролита использовали хлорид магния при его расходе не менее 6 мг магния на 1 г органики (отношение органика: металл ≅ 170 1), при этом происходит разрушение эмульсии и осветление водной фазы менее чем за сутки и снижение содержания магния в водной фазе (K 9 10). Experiments 5-8 (table), magnesium chloride was used as an electrolyte at a flow rate of at least 6 mg of magnesium per 1 g of organics (organic: metal ratio ≅ 170 1), and the emulsion is destroyed and the aqueous phase was clarified in less than a day and decreased the magnesium content in the aqueous phase (K 9 10).

Опыты 9 20 (таблица) в качестве электролита использовали смесь хлоридов кальция и магния в весовом отношении Ca Mg 1,8; 1,0; 0,6. Расход реагента не менее 4 мг металла на 1 г органики (отношение органика: металл ≅ 250 1), при этом происходит разрушение эмульсии, осветление водной фазы менее чем за сутки и снижение содержания солей жесткости в водной фазе (K 7 19). Таким образом, смесь хлоридов щелочноземельных металлов действует эффективнее каждого хлорида металла, взятого в отдельности (явление, известное под названием "синергизм" ионов). Experiments 9 to 20 (table) as an electrolyte used a mixture of calcium and magnesium chlorides in a weight ratio of Ca Mg 1,8; 1.0; 0.6. The reagent consumption is at least 4 mg of metal per 1 g of organics (organic: metal ratio ≅ 250 1), and the emulsion is destroyed, the aqueous phase is clarified in less than a day and the content of hardness salts in the aqueous phase decreases (K 7 19). Thus, a mixture of alkaline earth metal chlorides is more effective than each metal chloride taken separately (a phenomenon known as “synergism” of ions).

Из данных таблиц следует, что при расходе хлоридов щелочно-земельных металлов менее 4 мг на 1 г органики (отношение органика: металл ≅ 250 1) не приводит к разрушению эмульсии и осветлению водной фазы в течение суток. Расход хлорида щелочноземельного металла можно уменьшить за счет увеличения времени разделения фаз и осветления водной фазы. Температура ускоряет процессы разделения фаз и осветления водной фазы. From these tables it follows that when the consumption of alkaline earth metal chlorides is less than 4 mg per 1 g of organics (organic: metal ratio ≅ 250 1) does not lead to the destruction of the emulsion and the clarification of the aqueous phase during the day. The consumption of alkaline earth metal chloride can be reduced by increasing the time of phase separation and clarification of the aqueous phase. Temperature accelerates phase separation and clarification of the aqueous phase.

Итак, в результате очистки стоков водно-масляной эмульсии хлоридами редкоземельных металлов водная фаза очищается полностью от эмульгированной органики, в значительной степени от солей жесткости, в то же время остается в водном растворе некоторое количество растворенной органики, преимущественно триэтаноламина. Полученный водный раствор может использоваться как техническая вода: для охлаждения технологического оборудования, повторного приготовления эмульсии, при этом, так как в такой воде уже содержится некоторое количество триэтаноламина, то при повторном приготовлении эмульсии следует уменьшить дозу добавляемого триэтаноламина в составе смазки СП-3, кроме того, следует следить за тем, чтобы концентрация электролита не превышала той, при которой эмульсия разрушается. Почти во всех случаях повторно приготовленная эмульсия сохраняла свою устойчивость более суток. Для удаления остатков растворенной органики можно использовать экстракцию, адсорбцию, озонирование и т.п. So, as a result of the treatment of effluents of a water-oil emulsion with rare-earth metal chlorides, the aqueous phase is completely purified from emulsified organics, to a large extent from hardness salts, while at the same time a certain amount of dissolved organics, mainly triethanolamine, remains in the aqueous solution. The resulting aqueous solution can be used as industrial water: for cooling technological equipment, re-preparing the emulsion, while since such water already contains a certain amount of triethanolamine, when re-preparing the emulsion, the dose of added triethanolamine in the composition of SP-3 grease should be reduced, except Moreover, it should be ensured that the concentration of electrolyte does not exceed that at which the emulsion is destroyed. In almost all cases, the re-prepared emulsion remained stable for more than a day. To remove residual dissolved organics, extraction, adsorption, ozonation, and the like can be used.

Масляную фазу можно использовать также для смазки, как добавка к топливу, для закалки при термообработке и т.п. The oil phase can also be used for lubrication, as an additive to fuel, for quenching during heat treatment, etc.

Предлагаемая технология по сравнению с прототипом позволяет возвращать в технологический процесс очищенную воду, что сокращает водопотребление, исключает возможность попадания вредных стоков в природные водоемы, экстрагируемые в органическую фазу солеи жесткости могут быть выделены в отдельную фазу для повторного использования, что позволит осуществить замкнутый цикл безотходного производства. Для проведения процесса не требуется сложной аппаратуры и высококвалифицированного обслуживающего персонала. Верхний масляный слой легко отделяется от водной фазы. The proposed technology in comparison with the prototype allows you to return purified water to the process, which reduces water consumption, eliminates the possibility of harmful effluents entering natural water bodies, hardness salts extracted into the organic phase can be separated into a separate phase for reuse, which will allow for a closed cycle without waste production . The process does not require sophisticated equipment and highly qualified staff. The upper oil layer is easily separated from the aqueous phase.

Claims

1. A method of treating wastewater from an emulsified organic phase, comprising treating calcium and / or magnesium chloride and separating the aqueous and organic phases, characterized in that the calcium chloride and / or magnesium chloride are introduced in a mass ratio of organic metal ≅ 250 1.

2. The method according to claim 1, characterized in that the wastewater treatment is carried out by heating to 100 ^o C.