RU2822699C1 - Способ и установка для очистки кислых шахтных вод - Google Patents
Способ и установка для очистки кислых шахтных вод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822699C1 RU2822699C1 RU2023119682A RU2023119682A RU2822699C1 RU 2822699 C1 RU2822699 C1 RU 2822699C1 RU 2023119682 A RU2023119682 A RU 2023119682A RU 2023119682 A RU2023119682 A RU 2023119682A RU 2822699 C1 RU2822699 C1 RU 2822699C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- tank
- treatment
- contaminants
- unit
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 115
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002253 acid Substances 0.000 title abstract description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 21
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims abstract description 19
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims abstract description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims abstract description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 6
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 55
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 18
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 15
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 7
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 6
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 4
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 4
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 4
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000628 Ferrovanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012445 acidic reagent Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- -1 heavy metal ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- PNXOJQQRXBVKEX-UHFFFAOYSA-N iron vanadium Chemical compound [V].[Fe] PNXOJQQRXBVKEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к очистке кислых шахтных сточных вод от взвешенных частиц, ионов загрязняющих веществ, в том числе ионов тяжелых металлов, и может быть использовано при очистке шахтных сточных вод, образующихся при добыче руд цветных металлов шахтным и карьерным способом. В блоке эжектирования бака накопления исходной воды поступившую кислую шахтную воду подвергают вакуумно-эжекционной обработке с использованием нескольких эжекторов. Частично восстанавливают ионный баланс обрабатываемой воды в блоке гальванического умягчения за счет воздействия на нее гальванической пары из меди и алюминия. Производят дозированную подачу раствора NaOH из бака дозирования реагента, повышая рН до значений не менее 9,5, но не более 10,5. Уровень рН приближается к показателям 7,5-8,5 спустя 12-15 часов после обработки. Производят дозированную подачу NaCl из бака дозирования реагентов. Осуществляют комплексную электромагнитную и электрохимическую обработку в электролизерах, которая приводит к образованию взвеси из коагулянта и флокулянта. В электролизерах получают хлопья сконденсированных загрязнений в виде гидроксида алюминия и гидроксида железа, получаемых за счет растворения в электролизерах под действием электрического тока электродов из алюминия и железа. Полученные хлопья сконденсированных загрязнений, включающие коагулянты и флокулянты, вместе с потоком обрабатываемой воды направляют в дегазатор для отделения образовавшихся в ходе электролиза газов. Очищаемую воду с утяжеленными загрязняющими веществами, хлопьями коагулянта и флокулянта направляют в блок гравитационного разделения, в котором отделяют большую часть загрязняющих веществ, а воду с меньшим количеством загрязняющих веществ направляют в блок осветления. В блоке осветления оставшиеся загрязнения выпадают осадком на дно бака. В баке гравитационного разделения и осветления окисленные и сконденсированные загрязнения в виде хлопьев используют в качестве дополнительного фильтрующего элемента. Производят фильтрование очищаемой воды на комплексном напорном фильтре. Технический результат: повышение степени очистки кислых шахтных вод. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Description
Область применения
Изобретение относится к очистке кислых шахтных сточных вод от взвешенных частиц, ионов загрязняющих веществ, в том числе ионов тяжелых металлов, и может быть использовано при очистке шахтных сточных вод, образующихся при добыче руд цветных металлов шахтным и карьерным способом.
Уровень техники
Известен способ нейтрализации кислых шахтных вод и установка для его осуществления (патент РФ №2293063 кл. МПК C02F 1/66, д.п. 10.02.2007) заключающийся в том, что в качестве нейтрализующего карбонатсодержащего материала используют пульпу из шлама отхода Березниковского содового завода, состоящую из мелкодисперсного карбоната кальция не менее 80 мас. % и приготовленную в смесителе с использованием воды из шахтного самоизлива, при этом пульпу подают дозированным сливом в зону реакции - канал самоизлива кислых шахтных вод - с последующей подачей очищенных стоков в отстойник.
Известен способ нейтрализации подотваловых кислых сульфатосодержащих сточных вод (патент РФ №2438999 кл. МПК C02F 9/04, д.п. 10.02.2012), для осуществления которого кислые подотвальные сульфатсодержащие сточные воды нейтрализуют 5%-ным известковым молоком до рН 9,4-9,5, затем вводят анионный флокулянт в концентрации 5-8 мг/л и пиритные отвальные хвосты горно-обогатительного производства в концентрации 2,5-10 г/л. Полученную смесь перемешивают и отстаивают. После отстаивания воду разделяют на два потока. Один поток направляют на доочистку перед сбросом в водные объекты. Другой поток направляют на орошение отвалов для частичной нейтрализации подотвальных вод, образуя поток рециркуляции.
Известен способ очистки кислых сточных вод рудников от ионов тяжелых цветных металлов (патент РФ №2186038 кл. МПК C02F 1/62, д.п.27.07.2002), включающий сбор кислых дренажных вод из-под отвала горных пород, подачу их вместе или отдельно с шахтной водой на нейтрализацию до рН 8,0-9,2 путем смешения с пульпой шлама водной отмывки руд от компонентов бетонозакладочной смеси, отстаивание образующейся суспензии при высоте слоя воды в прудке шламонакопителя около 2 м и складирование шлама в шламонакопителе, а отвод очищенной осветленной воды осуществляют с поверхности прудка шламонакопителя через выход в его борту на уровне поверхности прудка.
Недостатками данных способов является то, что раствор карбоната кальция имеет низкую щелочность. В молекуле карбоната кальция присутствует кислород, углерод и кальций, и при вступлении карбоната кальция в реакцию с кислой шахтной водой образуется большое количество углекислого газа, от которого скорость становится очень низкой из-за бурнопротекающей реакции, а так же образуются большое количество нерастворимых солей кальция, которые обладают свойствами цементов. Поэтому вместе с загрязнениями, находящимися в воде, эти соли после осаждения зацементируют отстойник вместе с загрязнениями. При этом, в очищенной таким способом воде будет достаточно много ионов загрязняющих веществ, так как после нейтрализации ионы тяжелых металлов образуют растворимые в воде оксиды, а при данном методе они не окисляются до нерастворимой формы.
Известен способ нейтрализации кислых сульфатосодержащих сточных вод (патент РФ №2355647 кл. МПК C02F 1/66, д.п. 20.05.2009), для осуществления которого кислые сульфатсодержащие сточные воды нейтрализуют известковым молоком и осаждают образовавшиеся взвешенные частицы в присутствии флокулянта. Нейтрализацию проводят 5%-ным известковым молоком до рН 9,4-9,5, затем вводят анионный флокулянт в концентрации 5-8 мг/л и пиритные отвальные хвосты горно-обогатительного производства в концентрации 2,5-10,0 г/л, после чего перемешивают и отстаивают.
Известен способ очистки кислых маломутных шахтных и подотвальных вод (патент РФ №2386592 кл. МПК C02F 1/52, д.п.20.04.2010), для осуществления которого исходные сточные воды, содержащие ионы тяжелых металлов, нейтрализуют известковым молоком до рН 7,0-8,5, обрабатывают флокулянтом на основе полиакриламида, отстаивают и отделяют осветленную воду от осадка. В качестве флокулянта используют смесь анионного и катионного полиакриламидов с молекулярной массой не менее 10x106 в объемном соотношении, равном 3-2:1.
Недостатками данных способов является то, что раствор карбоната кальция имеет низкую щелочность, поэтому для доведения кислых шахтных вод от Ph3-4, до РИ7-8, потребуется огромное его количество. При этом, в молекуле карбоната кальция присутствует кислород, углерод и кальций, а при вступлении карбоната кальция в реакцию с кислой шахтной водой образуется большое количество углекислого газа, от которого скорость осаждения будет очень низкой из-за бурнопротекающей реакции, а так же образуется большое количество нерастворимых солей кальция, которые обладают свойствами цементов. Поэтому вместе с загрязнениями, которые были в воде, эти соли после осаждения зацементируют отстойник вместе с загрязнениями. Предлагаемый флокулянт является очень дорогим, при этом его эффективность сводится к нулю из-за постоянно проходящей реакции с выделением большого количества углекислого газа, который будет мешать процессу флокуляции. В очищенной таким способом воде останется достаточно много ионов загрязняющих веществ, так как после нейтрализации ионы тяжелых металлов образуют растворимые в воде оксиды, а при данном методе они не окисляются до нерастворимой формы.
Известен способ нейтрализации кислых шахтных вод (патент РФ №2622132 кл. МПК C02F 1/66, д.п.13.06.2017), для осуществления которого в качестве нейтрализующего кальцийсодержащего материала используют шлак, образующийся при производстве феррованадия силикоалюминотермическим методом и включающий до 97 мас. % частиц размером менее 2 мм. Шлак содержит оксид кальция в количестве 53,0-60,0 мас. % и оксид магния в количестве 8,0-9,0 мас. %. Нейтрализацию осуществляют проточным методом, используя шлак в виде фильтрующей дамбы, сооружаемой из расчета 14-16 кг шлака на нейтрализацию 1 м3 кислой шахтной воды с начальным значением рН=4. Недостатком данного способа является низкая скорость, так как дамбу надо будет менять после каждой реакции нейтрализации, а также значительная стоимость, так как потребуется транспортировка огромного количества шлака до водоочистного сооружения и от водоочистного сооружения для утилизации. При этом после очистки кислой шахтной воды данным методом, в ней все еще будет содержаться большое количество ионов загрязняющих веществ.
Наиболее близким по достигаемому техническому результату и конструктивному исполнению является технология системно-комплексной электрокоагуляционной подготовки питьевой воды и модульная станция «ВОДОПАД» для ее осуществления (патент РФ №2591937 кл. МПК C02F 9/12, д.п. 20.07.2016), содержащая последовательно расположенные функциональные модули: модуль предварительной очистки и дегазации исходной воды, модуль циркуляционного кондиционирования воды, модуль комплексной электрокоагуляционной обработки воды, модуль каскадного осветления и очистки воды, модуль тонкой финишной очистки и обеззараживания воды. Технологию подготовки питьевой воды реализуют посредством непрерывного осуществления управляемых технологических процессов удаления из воды взвешенных загрязняющих веществ, свободной углекислоты, сероводорода, аммиака, летучих пахнущих веществ, насыщения воды кислородом воздуха, кондиционирования воды путем циркуляционной механо-химической дезагрегации коллоидных и гидратно-ассоциированных загрязняющих веществ с одновременным дозированием хлорида натрия, щелочных или кислотных реагентов, обеспечивающих оптимальные величины электропроводности и водородного показателя воды, степени окисления загрязняющих веществ. Затем осуществляют комплексную электрокоагуляционную, электрохимическую и электромагнитную обработку кондиционированной воды в электрокоагуляторе с растворимыми электродами из высокочистого алюминия с осуществлением очистки указанных электродов, удаляют переведенные в нерастворимое состояние минеральные и органические вещества в процессе каскадного осветления воды с обеспечением организованного движения очищаемой воды сначала сверху вниз, а затем снизу вверх и тонкой финишной очистки путем фильтрования с заключительным обеззараживанием ультрафиолетовым облучением. Недостатком данного способа является то, что он не рассчитан для очистки кислых шахтных вод, а узлы и элементы, из которых состоит устройство, недостаточно эффективны для очистки кислых шахтных вод.
Раскрытие сущности изобретения
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение степени очистки кислых шахтных вод, обеспечивающее соответствие значений содержащихся в ней веществ требованиям стандартов по безопасному ее использованию.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что для очистки кислых шахтных вод используют установку, включающую бак накопления исходной очищаемой кислой шахтной воды, внутри которого размещены блок эжектирования, при этом установка включает бак дозирования реагента с реагентом NaOH, бак дозирования реагента с реагентом NaCl, выходы которых гидравлически связаны с блоком эжектирования, при этом, выход бака накопления исходной очищаемой кислой шахтной воды гидравлически связан с входом в последовательно соединенные электролизеры с растворяющимися электродами, в одном из которых электроды выполнены из алюминия, при этом, выход из электролизеров гидравлически связан с дегазатором, выход которого гидравлически связан с входом в бак гравитационного разделения и осветления с размещенными внутри него блоком гравитационного разделения и блоком осветления, а выход из бака гравитационного разделения и осветления гидравлически связан со входом комплексного напорного фильтра, выход которого гидравлически связан со входом в бак очищенной воды, при этом, внутри бака накопления очищаемой кислой шахтной воды размещен блок гальванического умягчения, выполненный из набора пластин металлогальванической пары из меди и алюминия, а в одном из электролизеров растворимые электроды выполнены из железа.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что с использованием описанной выше установки реализуют способ очистки шахтных сточных вод следующим образом: в блоке эжектирования бака поступившую обрабатываемую кислую шахтную воду подвергают вакуумно-эжекционной обработке с использованием нескольких эжекторов, производят дозированную подачу раствора NaOH из бака дозирования реагента в обрабатываемую кислую шахтную воду, повышая Ph до значений не менее 9,5, но не более 10,5, что приводит к выведению ионов загрязняющих веществ, находящихся в кислой шахтной воде, в нерастворимую форму, при этом уровень Ph приближается к показателям 7,5-8,5 спустя 12-15 часов после обработки, при этом, производят дозированную подачу NaCl из бака дозирования реагентов для повышения эффективности процесса электролиза в электролизерах и увеличения электропроводности обрабатываемой воды, после чего осуществляют комплексную электромагнитную и электрохимическую обработку в электролизерах, которая приводит к образованию взвеси из коагулянта и флокулянта гидроксида алюминия и гидроксида железа, получаемых за счет растворения в электролизерах электродов из алюминия и железа по действием электрического тока, получают хлопья сконденсированных загрязнений, включающие коагулянты и флокулянты в виде гидроксида железа и гидроксида алюминия, которые далее, вместе с потоком обрабатываемой воды направляют в дегазатор для отделения образовавшихся в ходе электролиза газов, при этом, обрабатываемую воду направляют в бак гравитационного разделения и осветления, где окисленные и сконденсированные загрязнения в виде хлопьев используют в качестве дополнительного фильтрующего элемента, при этом, очищаемую воду с утяжеленными загрязняющими веществами, хлопьями коагулянта и флокулянта направляют в блок гравитационного разделения, в котором отделяют большую часть загрязняющих веществ, а воду с меньшим количеством загрязняющих веществ направляют в блок осветления, где оставшиеся загрязнения выпадают осадком на дно бака, при этом, производят фильтрование очищаемой воды на комплексном напорном фильтре, при этом, после вакуумно-эжекционной обработки используют блок гальванического умягчения для частичного восстановления ионного баланса обрабатываемой воды за счет воздействия на нее гальванической пары из меди и алюминия.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлена схема установки для очистки кислых шахтных вод.
Осуществление изобретения
Кислую шахтную воду, поступающую из источника через насос и сетчатый фильтр (на рисунке не показаны), направляют на установку для очистки кислых шахтных вод (Фиг. 1). Установка включает соединенные гидравлически: бак 1 накопления исходной очищаемой кислой шахтной воды, внутри которого размещены блок эжектирования 2, включающий несколько эжекторов, и блок гальванического умягчения 3, выполненный из набора пластин металлогальванической пары из меди и алюминия. Установка включает отдельно стоящие бак дозирования реагента 4 с реагентом NaOH, бак дозирования реагента 5 с реагентом NaCl. Выходы баков 4 и 5 гидравлически связаны с блоком эжектирования 2. Гидравлическая линия 6 соединяет выход бака 1 со входом последовательно соединенных электролизеров 7 и 8 с растворяющимися электродами, в одном из которых электроды выполнены из железа, а в другом - из алюминия. Выход электролизера 8 гидравлически связан с дегазатором 9, который может быть выполненным закрытым или, например, в виде бака с открытым верхом. Выход дегазатора 9 гидравлически связан со входом бака 10 гравитационного разделения и осветления с размещенными внутри него блоком гравитационного разделения 11 и блоком осветления 12. Выход бака 10 гидравлически связан со входом комплексного напорного фильтра 13, выход которого гидравлически связан со входом в бак очищенной воды 14. Гидравлическая линия 15, связанная трубопроводами с блоками 7,8, 13,14, служит для промывки загрязняющихся в процессе эксплуатации элементов установки. Элементы установки 1,7,8,10,13 14 гидравлически связаны с дренажной линией 16. Из блока эжектирования 2 и дегазатора 9, газы, выделившиеся при обработке, направляют в газоотвод 17. Гидравлические линии установки включают необходимое насосное оборудование, счетчики и запорную арматуру (на рисунке не показаны).
Способ очистки кислых шахтных вод реализуют с использованием установки очистки кислых шахтных вод (Фиг. 1) следующим образом: в блоке эжектирования 2 бака1 поступившую обрабатываемую кислую шахтную воду подвергают вакуумно-эжекционной обработке с использованием нескольких эжекторов, работающих по принципу трубки Вентури. В результате происходит резкое снижение давления на выходе из форсунки эжектора обрабатываемой жидкости с образованием глубокого вакуума, нарушающего первичную молекулярную структуру исходной обрабатываемой воды. Образовавшийся глубокий вакуум позволяет выделить летучие вещества из исходной обрабатываемой воды, втягивая воздух из окружающей среды, смешивает обрабатываемую воду с воздухом в камере смешения эжекторов блока эжектирования 2, при этом, наличие кислорода из поступившего воздуха способствует окислению недоокисленных веществ, находящихся в обрабатываемой кислой шахтной воде.
Так как в исходной кислой шахтной воде достаточно низкий водородный показатель (порядка 3-4 единиц), на данной стадии производят дозированную подачу раствора NaOH из бака дозирования реагента 4 в обрабатываемую кислую шахтную воду, повышая Ph до значений не менее 9,5 но не более 10,5, что приводит к выведению ионов загрязняющих веществ, находящихся в кислой шахтной воде, в нерастворимую форму, при этом уровень Ph приближается к показателям 7,5-8,5 спустя 12-15 часов после обработки.
Дозированную подачу NaCl из бака дозирования реагентов 5 производят для повышения эффективности процесса электролиза в электролизерах 7 и 8, увеличивая электропроводность обрабатываемой воды, и в дальнейшем, для образования новых химических соединений, улучшающих ее очистку.
Блок гальванического умягчения 3, размещенный в баке 1, используют для частичного восстановления ионного баланса обрабатываемой воды за счет воздействия на нее гальванической пары из меди и алюминия.
Следующая ступень обработки кислой шахтной воды включает комплексную электромагнитную и электрохимическую обработку в электролизерах 7 и 8, которая приводит к структурным изменениям обрабатываемой кислой шахтной воды с одновременным образованием взвеси из коагулянта и флокулянта гидроксида алюминия и гидроксида железа, получаемых за счет растворения под действием электрического тока электродов из алюминия и железа, находящихся в электролизерах 7, 8. В результате образуются хлопья сконденсированных загрязнений, включающие коагулянты и флокулянты в виде гидроксида железа и гидроксида алюминия, которые далее направляют на следующую ступень очистки кислых шахтных вод.
Образовавшиеся хлопья коагулянта и флокулянта, связывающие загрязняющие вещества, вместе с потоком обрабатываемой воды направляют в дегазатор 9 для отделения образовавшихся в ходе электролиза газов, которые могут быть направлены далее в газоотвод 17. Обрабатываемую воду направляют в бак гравитационного разделения и осветления 10, где окисленные и сконденсированные загрязнения в виде хлопьев используют в качестве дополнительного фильтрующего элемента.
Воду с утяжеленными загрязняющими веществами, хлопьями коагулянта и флокулянта направляют в блок гравитационного разделения И, в котором отделяют большую часть загрязняющих веществ, а воду с меньшим количеством загрязняющих веществ направляют в блок осветления 12, где оставшиеся загрязнения выпадают осадком на дно бака 10. Осадок из бака 10, блоков 11 и 12 периодически сбрасывают в накопительные емкости, а осветленную очищенную воду направляют на следующую ступень обработки.
Завершающей ступенью очистки кислых шахтных водят является фильтрование на комплексном напорном фильтре 13, представляющем собой многосекционную конструкцию, где каждая секция имеет различные фильтрующие и стабилизирующие нагрузки.
После фильтрования, прошедшую все этапы обработки кислую шахтную воду направляют в бак чистой воды 14, где установлен блок бактерицидной обработки, после чего вода, удовлетворяющая требованиям санитарных правил и норм, готова к использованию.
Согласно заданному циклу, после проведения очистки определенного объема кислых шахтных вод, фильтр 13 и электролизеры 7,8 автоматически промывают чистой водой с использованием гидравлической линии 15, а промывочную загрязненную воду сбрасывают в дренажную линию 16.
Газы, выделившиеся в процессе обработки кислой шахтной воды на блоке эжектирования 2 и дегазаторе 9, направляют в газоотвод 17.
Способ с использованием установки по очистке кислых шахтных вод реализован следующим образом: в июне 2023 года произведен отбор пробы кислой шахтной воды из водоема Кизеловского угольного бассейна Пермского края. Проба взятой воды имела небольшую мутность и легкий оранжевый осадок. Содержание свинца в пробе превышало допустимую концентрацию в 5000 раз, меди - в 800 раз, железа - в 7 333 раза, содержание хлоридов - в 3,8 раза, фторидов - в 16,6 раза.
После проведения описанного выше цикла очистки на установке очистки кислых шахтных вод получена визуально чистая вода. Показатели качества исходной пробы воды Кизеловского угольного бассейна Пермского края до и после очистки, осуществленной предложенным способом, приведены в Таблице.
В результате проведенного цикла очистки пробы кислой шахтной воды предложенным способом, концентрация по свинцу и меди оказалась значительно меньше предельно допустимой, а по железу, хлоридам и фторидам-не превышает предельно допустимые нормы.
Таким образом, с использованием предлагаемого способа, реализуемого на данной установке, осуществлена очистка кислых шахтных вод до предельно допустимых значений концентрации содержащихся в ней веществ, удовлетворяющих требованиям ее безопасного использования.
Claims (2)
1. Установка для очистки кислых шахтных вод, включающая бак накопления исходной очищаемой кислой шахтной воды, внутри которого размещены блок эжектирования, при этом установка включает бак дозирования реагента с реагентом NaOH, бак дозирования реагента с реагентом NaCl, выходы которых гидравлически связаны с блоком эжектирования, при этом выход бака накопления исходной очищаемой кислой шахтной воды гидравлически связан с входом в последовательно соединенные электролизеры с растворяющимися электродами, в одном из которых электроды выполнены из алюминия, при этом выход из электролизеров гидравлически связан с дегазатором, выход которого гидравлически связан с входом в бак гравитационного разделения и осветления с размещенными внутри него блоком гравитационного разделения и блоком осветления, а выход из бака гравитационного разделения и осветления гидравлически связан с входом комплексного напорного фильтра, выход которого гидравлически связан с входом в бак очищенной воды, отличающаяся тем, что внутри бака накопления очищаемой кислой шахтной воды размещен блок гальванического умягчения, выполненный из набора пластин металлогальванической пары из меди и алюминия, а в одном из электролизеров растворимые электроды выполнены из железа.
2. Способ очистки кислых шахтных вод, заключающийся в том, что в блоке эжектирования бака поступившую обрабатываемую кислую шахтную воду подвергают вакуумно-эжекционной обработке с использованием нескольких эжекторов, производят дозированную подачу раствора NaOH из бака дозирования реагента в обрабатываемую кислую шахтную воду, повышая Ph до значений не менее 9,5, но не более 10,5, что приводит к выведению ионов загрязняющих веществ, находящихся в кислой шахтной воде, в нерастворимую форму, при этом уровень Ph приближается к показателям 7,5-8,5 спустя 12-15 часов после обработки, производят дозированную подачу NaCl из бака дозирования реагентов для повышения эффективности процесса электролиза в электролизерах и увеличения электропроводности обрабатываемой воды, после чего осуществляют комплексную электромагнитную и электрохимическую обработку в электролизерах, которая приводит к образованию взвеси из коагулянта и флокулянта, при этом полученные хлопья сконденсированных загрязнений, включающие коагулянты и флокулянты, вместе с потоком обрабатываемой воды направляют в дегазатор для отделения образовавшихся в ходе электролиза газов, при этом очищаемую воду с утяжеленными загрязняющими веществами, хлопьями коагулянта и флокулянта направляют в блок гравитационного разделения, в котором отделяют большую часть загрязняющих веществ, а воду с меньшим количеством загрязняющих веществ направляют в блок осветления, где оставшиеся загрязнения выпадают осадком на дно бака, при этом производят фильтрование очищаемой воды на комплексном напорном фильтре, отличающийся тем, что после вакуумно-эжекционной обработки кислой шахтной воды частично восстанавливают ионный баланс обрабатываемой воды в блоке гальванического умягчения за счет воздействия на нее гальванической пары из меди и алюминия, при этом при осуществлении комплексной электромагнитной и электрохимической обработки в электролизерах получают хлопья сконденсированных загрязнений в виде гидроксида алюминия и гидроксида железа, получаемых за счет растворения в электролизерах под действием электрического тока электродов из алюминия и железа, при этом в баке гравитационного разделения и осветления окисленные и сконденсированные загрязнения в виде хлопьев используют в качестве дополнительного фильтрующего элемента.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822699C1 true RU2822699C1 (ru) | 2024-07-11 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU456793A1 (ru) * | 1968-09-13 | 1975-01-15 | Способ очистки сточных вод | |
| SU952756A1 (ru) * | 1980-09-02 | 1982-08-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Вторичных Цветных Металлов | Способ очистки сточных вод |
| RU2054387C1 (ru) * | 1994-05-07 | 1996-02-20 | Кооператив "Ленинградский филиал Научно-производственного кооператива МЭФА" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU6562U1 (ru) * | 1997-04-21 | 1998-05-16 | Виктор Владимирович Сергеев | Установка для очистки воды |
| RU2214367C2 (ru) * | 2001-12-06 | 2003-10-20 | ОАО "Подольский химико-металлургический завод" | Способ очистки промышленных сточных вод и устройство для его осуществления |
| CN101857325B (zh) * | 2010-06-28 | 2011-12-28 | 湘潭大学 | 一种酸性含铁废水处理的方法 |
| RU149277U1 (ru) * | 2013-12-11 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "Средняя Волга" | Установка очистки шахтных и карьерных вод |
| RU2591937C1 (ru) * | 2015-01-12 | 2016-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Технология системно-комплексной электрокоагуляционной подготовки питьевой воды и модульная станция "водопад" для ее осуществления |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU456793A1 (ru) * | 1968-09-13 | 1975-01-15 | Способ очистки сточных вод | |
| SU952756A1 (ru) * | 1980-09-02 | 1982-08-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Вторичных Цветных Металлов | Способ очистки сточных вод |
| RU2054387C1 (ru) * | 1994-05-07 | 1996-02-20 | Кооператив "Ленинградский филиал Научно-производственного кооператива МЭФА" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU6562U1 (ru) * | 1997-04-21 | 1998-05-16 | Виктор Владимирович Сергеев | Установка для очистки воды |
| RU2214367C2 (ru) * | 2001-12-06 | 2003-10-20 | ОАО "Подольский химико-металлургический завод" | Способ очистки промышленных сточных вод и устройство для его осуществления |
| CN101857325B (zh) * | 2010-06-28 | 2011-12-28 | 湘潭大学 | 一种酸性含铁废水处理的方法 |
| RU149277U1 (ru) * | 2013-12-11 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "Средняя Волга" | Установка очистки шахтных и карьерных вод |
| RU2591937C1 (ru) * | 2015-01-12 | 2016-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Технология системно-комплексной электрокоагуляционной подготовки питьевой воды и модульная станция "водопад" для ее осуществления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| В.Д. НАЗАРОВ и др. "Гальванокоагулятор для очистки сточных вод от тяжелых металлов", Башкирский химический журнал, 2013, том 20, N3, с.112-116. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN212597897U (zh) | 一种飞灰水洗处理系统 | |
| CN103951114B (zh) | 一种重金属废水三级处理与深度净化回用工艺 | |
| CN102079597B (zh) | 一种去除污水中铜离子的方法 | |
| CN106630307A (zh) | 一种处理煤气化灰水的系统和方法 | |
| CN106517605A (zh) | 一种脱硫废水的零排放工艺及设备 | |
| CN107176726A (zh) | 燃煤电厂脱硫废水综合除氟方法 | |
| CN115925193A (zh) | 一种碳酸锂行业含铊废水处理工艺 | |
| CN107265696A (zh) | 一种脱硫废水软化处理装置及方法 | |
| CN118026473A (zh) | 一种滤清器生产线污水零排放处理方法及装置 | |
| CN102153219A (zh) | 纯化石墨后的废水处理方法 | |
| CN112897730B (zh) | 一种对高砷高氟污酸处理回用系统及处理回用方法 | |
| CN212864234U (zh) | 一种石灰石脱硫系统浆液脱盐装置 | |
| CN112573720A (zh) | 一种热电厂脱硫废水零排放系统及方法 | |
| RU2822699C1 (ru) | Способ и установка для очистки кислых шахтных вод | |
| Skolubovich et al. | Cleaning and reusing backwash water of water treatment plants | |
| RU110738U1 (ru) | Установка для глубокой очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и анионов | |
| RU109134U1 (ru) | Станция электрокоагуляционной подготовки и умягчения питьевой воды | |
| CN105502737B (zh) | 一种scr脱硝催化剂再生产生的废水的处理系统和处理方法 | |
| RU2736050C1 (ru) | Установка для очистки сточных, дренажных и надшламовых вод промышленных объектов и объектов размещения отходов производства и потребления | |
| RU2361823C1 (ru) | Установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов | |
| CN113443758A (zh) | 垃圾渗滤液全量化预处理装置、处理系统以及处理方法 | |
| CN112062366A (zh) | 一种燃煤电厂脱硫废水综合型处理系统及方法 | |
| CN105621725B (zh) | 重金属污酸废水处理系统 | |
| CN111573972A (zh) | 研磨超声波清洗废水零排放回用或达标处理系统及工艺 | |
| KR200357173Y1 (ko) | 산성 폐수 고농도 반송 처리 장치 |