RU2195434C2 - Коагулянт для очистки природных и сточных вод, способ его получения и способ его использования - Google Patents

Коагулянт для очистки природных и сточных вод, способ его получения и способ его использования

Info

Publication number
RU2195434C2
RU2195434C2 RU2000127923A RU2000127923A RU2195434C2 RU 2195434 C2 RU2195434 C2 RU 2195434C2 RU 2000127923 A RU2000127923 A RU 2000127923A RU 2000127923 A RU2000127923 A RU 2000127923A RU 2195434 C2 RU2195434 C2 RU 2195434C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coagulant
water
natural
oxide
aluminum
Prior art date
Application number
RU2000127923A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000127923A (ru
Inventor
С.В. Караван
М.К. Хрипун
Л.А. Мюнд
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный университет filed Critical Санкт-Петербургский государственный университет
Priority to RU2000127923A priority Critical patent/RU2195434C2/ru
Publication of RU2000127923A publication Critical patent/RU2000127923A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2195434C2 publication Critical patent/RU2195434C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии очистки природных вод в процессе водоподготовки и физико-химической очистки сточных вод от токсичных соединений природного и техногенного происхождения с применением разного вида коагулянтов и может быть использовано для улучшения состояния здоровья человека и охраны окружающей среды. Предложенный коагулянт - активированный кальций-алюминат - содержит соединения алюминия, оксид кремния, оксид кальция, оксид железа, оксид натрия, оксид магния и диоксид серы, его получают обработкой шлама - промежуточного продукта производства глинозема, причем обработку ведут 2%-ным водным раствором бикарбоната натрия и сульфата натрия в соотношении 1: 1 в течение не менее 5 мин с последующим отделением, высушиванием и измельчением осадка. Очистку сточных и природных вод ведут активированным кальций-алюминатом в виде водной суспензии в количестве не менее 3 мг/дм3 при перемешивании не менее 0,1 мин. Новый коагулянт фактически является в большей степени адсорбентом и при этом на поверхности частиц суспензии происходит адсорбция растворенных в воде как ионов тяжелых металлов, так и их гидроксидов и основных солей. Частицы дисперсной фазы суспензии являются центрами хлопьеобразования и одновременно утяжелителями, благодаря чему происходит ускорение процесса коагуляции и как следствие в целом повышается эффективность очистки вод. Поскольку алюминий вводится в виде практически нерастворимых соединений, отсутствует остаточное содержание ионов алюминия, что приводит к повышению степени очистки обрабатываемой воды. Технический результат, достигаемый коагулянтом для очистки природных и сточных вод, способом его получения и использования, состоит в получении высококачественной питьевой воды для сохранения здоровья и долголетия человека, в эффективной и надеждой очистке сточных вод с целью обеспечения экологической безопасности человека и окружающей среды. 3 c. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 9 табл.

Description

Изобретение относится к области экологии, в частности к технологии очистки природных вод в процессе водоподготовки и физико-химической очистки сточных вод от токсичных соединений природного и техногенного происхождения с применением разного вида коагулянтов, и оно может быть использовано для улучшения состояния здоровья человека и охраны окружающей среды.
Известны коагулянты, наибольшее распространение среди которых для очистки природных и сточных вод получили коагулянты, содержащие алюминий, в частности сульфат алюминия, оксихлорид алюминия и алюминат натрия, из которых сульфат алюминия используется наиболее часто (1). Однако этими коагулянтами не достигается высокой степени очистки природных и сточных вод и основной их недостаток состоит в значительном количестве остаточного алюминия в очищенной воде.
Известен коагулянт на основе алюминия, наиболее близкий к предлагаемому изобретению по достигаемому техническому результату и выбранный в качестве прототипа (2). Коагулянт представляет собой гидрокарбоалюминат кальция в виде однородного порошка серо-белого цвета. Гидрокарбоалюминат кальция получают как попутный продукт производства глинозема способом гидрохимического синтеза кальция из щелочно-карбоалюминатных растворов и извести при комплексной переработке нефелинов.
Недостатками известного коагулянта - гидрокарбоалюмината кальция - являются высокая его стоимость и дефицитность, поскольку для его получения в качестве минерала используют нефелин, более редко встречающийся в природе, чем, например, бокситы, что и сказывается на его высокой стоимости.
Из уровня техники известны способы получения коагулянта для очистки природных и сточных вод. Известен способ получения коагулянта сульфата алюминия из гидроксида алюминия, который основан на разложении гидроксида алюминия серной кислотой и кристаллизации образовавшегося продукта (3, с.48-53). Однако этот способ требует дорогостоящего и дефицитного исходного материала гидроксида алюминия, являющегося полупродуктом при получении глинозема.
Известны способы получения коагулянтов из бокситов, каолинов, глин и других минералов, содержащих алюминий, суть которых заключается в разложении этих минералов серной кислотой с последующей кристаллизацией готового продукта (3, с.53-79). Однако эти способы сложные и трудоемкие.
Известен способ получения коагулянта для очистки природных и сточных вод, наиболее близкий к предлагаемому способу по достигаемому техническому результату и выбранный в качестве прототипа (4). Сущность этого способа состоит в синтезе гидрокарбоалюмината натрия из раствора алюмината натрия и известкового молока, который подвергают охлаждению и смешивают с карбонатом натрия, после чего выпавший осадок высушивают и растирают до порошкообразного состояния.
Недостатками известного способа получения коагулянта для очистки природных и сточных вод являются высокая его стоимость и дефицитность, поскольку для его получения в качестве минерала используют нефелин, более редко встречающийся в природе, чем, например, бокситы, что и сказывается на высокой стоимости получаемого конечного продукта, а также в целом способ является трудоемким и дорогостоящим.
Из уровня техники известны способы очистки природных и сточных вод алюминийсодержащими коагулянтами.
Известен способ очистки природных и сточных вод, основанный на использовании в качестве коагулянта водного раствора сульфата алюминия (5), выбранного в качестве прототипа. Однако этот способ имеет некоторые недостатки, связанные со следующими отрицательными факторами при его использовании:
- низкая эффективность очистки воды при пониженных температурах (ниже 4oС);
- увеличение солевого фона очищаемой воды;
- повышение содержания сульфатов;
- снижение щелочности и водородного показателя;
- увеличение коррозионной активности воды;
- значительное количество остаточного алюминия в очищенной воде.
Все эти факторы в целом приводят к сокращению срока службы сетей и водоводов и снижению их пропускной способности.
Известен способ очистки природных и сточных вод с использованием алюминийсодержащего коагулянта, наиболее близкий по составу к предлагаемому изобретению и выбранный в качестве прототипа (2).
Недостатками этого способа являются сложность дозирования коагулянта за счет необходимости непрерывного и постоянного перемешивания для предотвращения выпадения в осадок частиц дисперсной фазы, а также высокая стоимость и дефицитность используемого коагулянта - гидрокарбоалюмината кальция.
Технический результат, достигаемый изобретением, является общим для всей группы заявленных изобретений (коагулянта, способа его получения и способа его использования), состоит в повышении эффективности очистки природных и сточных вод не ниже соответствующих установленным нормам (6, 7), при которых не происходит снижение щелочности и водородного показателя воды, а также не увеличивается содержание сульфатов в воде, и в целом в снижении стоимости всего технологического цикла, начиная с получения нового коагулянта, а также уменьшением трудоемкости при получении коагулянта за счет отсутствия необходимости проведения синтеза матрицы твердого раствора.
Указанный технический результат достигается с помощью нового коагулянта, предназначенного для очистки природных и сточных вод, содержащего оксид алюминия, оксид кальция, оксид кремния, оксид железа и оксид натрия, который в соответствии с изобретением дополнительно содержит диоксиды серы и оксид магния, а все ингредиенты взяты в соотношении,%:
Al2O3 - 8,0-30,0
CaO - 30,0-55,0
Fe2O3 - 0,1-2,0
Na2O - 0,1-2,0
SiO2 - 0,5-5,0
SO2 - 0,1-2,0
MgO - 0,1-2,0
СO2 - 0,1-2,0
Вода - Остальное
Принципиальное отличие заявленного изобретения от известного уровня техники (в том числе и от прототипа) состоит в существенно ином подходе получения нового коагулянта, так как предложенный коагулянт, выполняя свою функцию, фактически является в большей степени адсорбентом и при этом на поверхности частиц суспензии происходит адсорбция растворенных в воде как ионов тяжелых металлов, как и их гидроксидов и основных солей. По сути частицы дисперсной фазы суспензии являются центрами хлопьеобразования и одновременно утяжелителями, благодаря чему происходит ускорение процесса коагуляции и как следствие в целом повышается эффективность очистки вод. Поскольку алюминий вводится в виде практически нерастворимых соединений, отсутствует остаточное содержание ионов алюминия, что приводит к повышению степени очистки обрабатываемой воды.
Результаты экспериментальных данных показали, что использование такого состава коагулянта, который представляет собой активированный кальций алюминат - белый шлам, названный белым коагулянтом (БК), позволяет добиваться высокой степени очистки природных и сточных вод, причем по сравнению с прототипом существенно удешевить этот процесс.
Примеры реализации коагулянта по данным результатов исследований приведены на фиг.1-3.
Пример 1
Интервал рН применения БК и прототипа иллюстрирован на фиг.1.
На фиг.1 представлены результаты определения растворимости БК в зависимости от рН. Для сравнения здесь же нанесены данные для известного аналога сульфата алюминия. На оси ординат отложено содержание Al (III) в воде над осадком. Определение растворимости осуществлялось обычным способом при температуре 25oС. БК в количестве 150 мг/л помещался в воду с определенным значением рН.
Из фиг. 1 следует, что применение БК существенно расширяет интервал рН, что увеличивает область его применения по сравнению с сульфатом алюминия. Во-вторых, остаточное содержание алюминия много меньше, чем ПДК (0,5 мг/л) в широком диапазоне изменения водородного показателя (6-12). Таким образом, БК как коагулянт может быть применен в области значений рН от 6 до 12 без повышения содержания алюминия за счет самого реагента, не превышая ПДК.
Пример 2
Изменение мутности обрабатываемой Невской воды с использованием БК и прототипа приведено на Фиг.2.
На фиг.2 приведен график зависимости мутности обработанной Невской воды от времени и дозы коагулянтов (по Al2O3), мг/дм3:
1 - доза сульфата алюминия 5;
2 - доза сульфата алюминия 6;
3 - доза сульфата алюминия 7;
4 - доза белого коагулянта 2;
5 - доза белого коагулянта 3;
6 - доза белого коагулянта 4.
Как видно из этой фигуры, БК более эффективно уменьшает мутность.
Пример 3
Эффективность очистки гальванических сточных вод от ионов тяжелых металлов при использовании БК и прототипа приведена на фиг.3.
На фиг. 3 представлена зависимость содержания ионов тяжелых металлов в воде от времени после обработки ее сульфатом железа (II) и БК.
На фиг. 3 а-г показаны изменения от времени концентрации соответственно ионов хрома и алюминия, меди, свинца и никеля.
Как видно из указанных фиг. 1 - 3, остаточное содержание ионов названных металлов явно меньше ПДК. Содержание ионов металлов определено атомно-адсорбционным методом.
Указанный технический результат достигается также способом получения коагулянта для очистки природных и сточных вод, заключающимся в активации белого шлама, применяемого в качестве коагулянта для обескремнивания в технологическом процессе получения глинозема, высушивании и размельчении его, в котором в соответствии с изобретением в качестве исходного продукта для получения коагулянта используется белый шлам состава, представленного в таблице А.
Белый шлам является промежуточным продуктом производства глинозема, который активируют, обрабатывая необходимым объемом 2%-ного водного раствора бикарбоната натрия и сульфата натрия (в соотношении 1:1) в течение не менее 5 мин, после чего полученную смесь отфильтровывают (или отстаивают), а полученный осадок высушивают и измельчают до порошкообразного состояния, который затем используют в качестве коагулянта для очистки природных и сточных вод в виде водной суспензии.
Известные способы очистки природных и сточных вод, основанные на использовании разных коагулянтов, содержащих алюминий: сульфат алюминия, оксихлорид алюминия и алюминат натрия, из которых сульфат алюминия используется наиболее часто (1, 3-7), - все хорошо растворимые в воде соли. После очистки природных и сточных вод этими реагентами остается значительное остаточное количество ионов алюминия в обработанной воде.
Предлагаемое изобретение свободно от этих недостатков. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в достижении степени очистки, соответствующей нормативам (6).
Ближайшим прототипом выбран способ очистки природных и сточных вод путем добавления к очищаемой воде в качестве коагулянта наиболее широко используемого на практике сульфата алюминия (1, 3, 5). При растворении в воде сульфат алюминия гидролизуется до основных солей и гидроксида. Последний коагулирует, что приводит к взаимному слипанию всех взвешенных и коллоидных частиц в очищаемой воде и увеличению скорости их осаждения.
Общий для всех технический результат достигается следующим образом:
В качестве коагулянта используют водную суспензию белого коагулянта (БК), представляющего собой активированный белый шлам (серо-белого цвета), являющийся промежуточным продуктом при производстве глинозема на глиноземных заводах, имеющий состав основных компонентов, представленный в таблице В.
Активированный белый шлам образует с водой суспензию, дисперсная фаза которой обладает большой активной поверхностью и может использоваться в качестве коагулянта.
Результаты анализов разных составов белых коагулянтов представлены в примерах 1, 2, 3 (таблица С).
Как видно из примеров таблицы, количество основного компонента Аl2О3 может изменяться в довольно широком интервале. Доза белого коагулянта в процессе очистки воды зависит от содержания Аl2О3: чем больше Аl2О3, тем меньше доза белого коагулянта, которая может также зависить от природы очищаемой воды и технологических особенностей процесса очистки.
Механизм действия белого шлама несколько отличается от прототипа, т.к. частицы суспензии являются уже готовыми центрами хлопьеобразования, на поверхности которых адсорбируются как ионы тяжелых металлов, растворенных в воде, так и имеющиеся там гидроксиды и основные соли металлов, захватываются и взвешенные вещества. Частицы суспензии одновременно являются и утяжелителями, благодаря чему происходит ускорение процесса коагуляции и как следствие образование хлопьев и выпадение их в осадок.
Результаты проведенных исследований применения БК и прототипа для очистки природных и сточных вод приведены в примерах таблиц 1-7.
Пример 1
Результаты сравнительного пробного коагулирования природной Невской воды при обработке БК (образец 1) и прототипом (см.таблицу 1).
Пример 2
Результаты сравнительного пробного коагулирования заводских стоков при использовании БК (образцы 1 и 2) и прототипа (таблицы 2 и 3).
Пример 3
Результаты сравнительного пробного коагулирования заводских стоков с использованием БК (образец 3) и прототипа (таблицы 4-6):
Из анализа заявляемого и известных решений следует, что тождественной группы заявленных изобретений, объединенных единым указанным выше техническим результатом, не обнаружено.
Результаты приведенных исследований подтверждают промышленную применимость заявленной группы изобретений, использование которых позволит обеспечить снабжение населения высококачественной питьевой водой, а также способствует охране окружающей среды от загрязнений вредными веществами и безопасной жизнедеятельности человека.
Технический результат, достигаемый коагулянтом для очистки природных и сточных вод, способом его получения и использования, состоит в получении высококачественной питьевой воды для сохранения здоровья и долголетия человека, в эффективной и надежной очистке сточных вод с целью обеспечения экологической безопасности человека и окружающей среды.
Литература:
1. Справочник по очистке природных и сточных вод. Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Мендер Х.А., Репин Б.Н. - М.: Высш. шк., 1994, с.51-58.
2. Патент РФ 2126365, приоритет 07.08.97.
3. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987, с. 48-79.
4. Патент РФ 1556525, кл. С 01 F 7/16, опубл. 15.12.1994.
5. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды. Кульский Л. А. и др., ч.1, с.607-622 и ч.11, с.681-700, Киев: Наукова Думка, 1980.
5. Строительные нормы и правила 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1985, c.23.
6. Строительные нормы и правила 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: СИТП Госстрой СССР, 1986. С.48.

Claims (4)

1. Коагулянт для очистки природных и сточных вод, содержащий соединения алюминия, оксида кальция, оксида кремния, оксида железа, оксида натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диоксид серы и оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Al2O3 - 8,0-30,0
CaO - 30,0-55,0
Fe2O3 - 0,1-2,0
Na2O - 0,1-20
SiO2 - 0,5-5,0
SO2 - 0,1-2,0
MgO - 0,1-2,0
CO2 - 0,1-2,0
Вода - Остальное
2. Способ получения коагулянта для очистки природных и сточных вод, заключающийся в обработке шлама смесью карбонатных и сульфатных солей щелочных металлов (Na2CO3, K2CO3, Na2SO4 или их смеси), отличающийся тем, что в качестве исходного продукта для получения реагента используют шлам, являющийся промежуточным продуктом производства глинозема, который отбирают в виде осадка и обрабатывают необходимым объемом 2%-ного водного раствора бикарбоната натрия и сульфата натрия в соотношении 1: 1 в течение не менее 5 мин, после чего полученную смесь отфильтровывают, а полученный осадок высушивают и измельчают до порошкообразного состояния.
3. Способ использования коагулянта для очистки природных и сточных вод, заключающийся в добавлении к очищаемой воде коагулянта в виде водной суспензии и их перемешивании, отличающийся тем, что в качестве коагулянта используют активированный кальций-алюминат, который добавляют в очищаемую воду в виде водной суспензии в количестве не менее 3 мг/дм3, а перемешивание производят не менее 0,1 мин.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при очистке природных и сточных вод активированный кальций-алюминат может применяться совместно с известными коагулянтами, например гидроксихлоридом алюминия, железным купоросом и другими.
5. Способ по 3, отличающийся тем, что при очистке природных и сточных вод активированный кальций-алюминат может применяться в сочетании с известными флокулянтами, например полиакриламидом, суперфлаком, престолом и другими.
RU2000127923A 2000-11-08 2000-11-08 Коагулянт для очистки природных и сточных вод, способ его получения и способ его использования RU2195434C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127923A RU2195434C2 (ru) 2000-11-08 2000-11-08 Коагулянт для очистки природных и сточных вод, способ его получения и способ его использования

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127923A RU2195434C2 (ru) 2000-11-08 2000-11-08 Коагулянт для очистки природных и сточных вод, способ его получения и способ его использования

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000127923A RU2000127923A (ru) 2002-10-27
RU2195434C2 true RU2195434C2 (ru) 2002-12-27

Family

ID=20241862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000127923A RU2195434C2 (ru) 2000-11-08 2000-11-08 Коагулянт для очистки природных и сточных вод, способ его получения и способ его использования

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2195434C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100412014C (zh) * 2006-11-27 2008-08-20 武汉路德科技有限责任公司 污泥干成剂及制备方法
CN100528280C (zh) * 2006-04-30 2009-08-19 长春水务(集团)有限责任公司 高碱化度聚合多离子复合混凝剂及制备方法
EP2567943A1 (en) 2007-07-02 2013-03-13 Sittec Closed Joint Stock Company (Sittec CJSC) Titanium coagulant for natural and waste water purification and disinfection and method for utilizing thereof
RU2683082C1 (ru) * 2018-05-31 2019-03-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ получения кальцийалюмосиликатного неорганического коагулянта

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100528280C (zh) * 2006-04-30 2009-08-19 长春水务(集团)有限责任公司 高碱化度聚合多离子复合混凝剂及制备方法
CN100412014C (zh) * 2006-11-27 2008-08-20 武汉路德科技有限责任公司 污泥干成剂及制备方法
EP2567943A1 (en) 2007-07-02 2013-03-13 Sittec Closed Joint Stock Company (Sittec CJSC) Titanium coagulant for natural and waste water purification and disinfection and method for utilizing thereof
RU2683082C1 (ru) * 2018-05-31 2019-03-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ получения кальцийалюмосиликатного неорганического коагулянта

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9242878B2 (en) Heavy metal removal from waste streams
KR930011148B1 (ko) 중금속을 함유하는 폐수 처리용 조성물
JP2007209886A (ja) フッ素除去剤、それを用いたフッ素含有排水の処理方法及びその処理装置
CA3088703A1 (en) Wastewater treatment system and method for producing sludge for cement manufacturing
KR101980478B1 (ko) 활성백토의 산성 폐수를 이용한 무기응집제의 제조방법
RU2195434C2 (ru) Коагулянт для очистки природных и сточных вод, способ его получения и способ его использования
JP4508600B2 (ja) フッ素含有排水の処理方法及び処理装置
RU2411191C1 (ru) Коагулянт-адсорбент для очистки промышленных стоков от тяжелых металлов, способ получения коагулянта-адсорбента для очистки промышленных стоков от тяжелых металлов и способ использования коагулянта-адсорбента для очистки промышленных стоков от тяжелых металлов
JP4631425B2 (ja) リン酸を含むフッ素含有排水の処理方法及び処理装置
Shimelis et al. Preparation of hydrated lime quality for water treatment: to reduce silica concentration from hydrated lime up to standard specification
JP4559755B2 (ja) 排水の処理方法
RU2131849C1 (ru) Способ получения коагулирующе-флокулирующего реагента и способ обработки воды
JP2010075928A (ja) フッ素含有排水の処理方法及び処理装置
JP2002079004A (ja) 凝集方法
RU2792510C1 (ru) Способ очистки многокомпонентных промышленных сточных вод, содержащих цинк и хром
JPH10113674A (ja) 金属含有酸性排液の処理剤および処理方法
RU2763356C1 (ru) Способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта
KR20020092619A (ko) 슬래그 및 비산재를 이용한 상수, 용수 및 폐수의물리화학적 응집 ㆍ응결 처리 방법
KR100557475B1 (ko) 무기화합물을 이용한 분말상 무기 응집제의 조성 및제조방법
JP4524796B2 (ja) フッ素含有排水の処理方法及び処理装置
RU2085509C1 (ru) Способ очистки щелочных сточных вод, неорганический коагулянт для очистки щелочных сточных вод и способ его получения
RU2049735C1 (ru) Способ очистки промышленных сточных вод
KR0155467B1 (ko) 칼슘, 마그네슘이 같이 함유된 물질을 이용한 산업폐수 처리방법
JPS634894A (ja) 重金属含有廃水の処理方法
FI95561C (fi) Menetelmä juomaveden alumiinipitoisuuden vähentämiseksi

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091109