UA75182C2 - A method for the purification of waste waters - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до галузі обробки води, промислових і побутових стічних вод, зокрема, до 2 гальванокоагуляційного очищення, і може бути використаний для очищення стічних вод, переважно звалищ твердих побутових відходів (ЗТПВ), від органічних речовин і іонів важких і кольорових металів, перед баромембранним очищенням.

Баромембранна обробка - ефективний метод очищення води, проте для стабільної роботи вузла баромембранного очищення вода, що надходить на зазначений вузол, повинна бути попередньо очищеною до необхідного ступеня.

Відомий спосіб очищення природних вод із застосуванням залізного коагулянту |Л.А.Кульский. Основь! химийи и технологии водь. - Киев: "Наукова думка", 1991. - 568с., С.64-68, 138-144 (11.

Згідно з цим способом, приготовлений у баку для розчинення з перемішуванням стислим повітрям або різного роду мішалками розчин залізного коагулянту перекачують у розхідні баки, чи ємності-сховища 19 концентрованого розчину, звідки за допомогою дозатора розчин подається в змішувач із розрахунку 25-80кг залізного коагулянту на 1000м, де при рН 6,1-6,5 розчин коагулянту змішується з очищуваною водою, яку потім подають у відстійник і на фільтр.

Відомий спосіб |(1|) призначений для очищення природних вод. Як випливає з його технічної сутності, реалізація способа |1| для очищення стічних вод, висококонцентрованих по органічним речовинам, не забезпечує достатнього ступеня очищення стічної води. Очищувану в такий спосіб воду не можна подавати на баромембранне доочищення через інтенсивне осадоутворення на мембранах і необхідність їх частої промивки.

Крім того, як недоліки способу |1| слід відмітити необхідність громіздкого реагентного господарства, утруднення при приготуванні розчинів хлорного заліза внаслідок його гігроскопічності, а у випадку сч використання сульфату заліза (Ії) - дорожнечу останнього. 29 Відомий також спосіб очищення промислових стічних вод коагулянтами |Справочник по свойствам, методам (У анализа и очистке водь. Л.А.Кульский, И.Т.Гороновский, А.И.Когановский, М.А.Шевченко. Киев: "Наукова думка", 1980. - 1206с., С.1002-1003) (21.

Сутність способа полягає у наступному.

Очищенню піддавали стічні води текстильного виробництва, що містять поверхнево-активні речовини (ПАР), см органічні прямі та кислотні барвники. Готували розчин коагулянту з використанням як коагулянту Гео ул. (ее)

Одержаний розчин додавали в змішувач при рН 8,1 і 94 з розрахунку 40-200мг/дм? коагулянту. Після «- перебування у відстійнику освітлену воду фільтрували на піщаних фільтрах чи мікрофільтрах. Показана ефективність очищення стічних вод, які містять ПАР при використанні залізного коагулянту в кількості від 40 ів) з5 дО 200мг/дм: при рН 8,1 і дозі коагулянту 4Омг/дм З ступінь очищення складала 36090, при рН 9,4-29,4905; ї- збільшення дози коагулянту до 8Омг/дм підвищило ступінь очищення до 48595, проте при збільшенні дози до 120 і 200мг/дм З ступінь очищення зменшилася та склала 43,0 і 42,095 відповідно.

Як випливає з наведених даних, реалізація відомого способу |2| не забезпечує високий ступінь очищення стічних вод від ПАР: у залежності від дози коагулянту ступінь очищення склала 29,5-48,0905. «

Згідно з нашими даними, реалізація відомого способу |2| забезпечує ступінь очищення стічних вод ЗТПВ, 8 с висококонцентрованих по органічним речовинам, при дозі коагулянту 500мг/дм У при значеннях рН 81 ї 9,4 а всього лише на рівні 22,295, що приводить до посиленого осадоутворення на мембранах і необхідності частішої "» їх промивки.

Таким чином, основним недоліком відомого способа |2)| є недостатнє очищення стічної води ЗТПВ, і доочищення їх баромембранним способом економічно недоцільно. -і Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною сутністю та досягаємим результатом є спосіб очищення стічних вод, переважно ЗТПВ |Заявка України Мо2003087673, дата подачи 13.08.2003 МПК7 СО2Е11521 і-й ІЗІ. - Спосіб реалізується наступним чином. со 50 Очищенню піддають стічні води ЗТПВ, які містять органічні забруднення, вміст яких характеризується величиною хімічного споживання кисню (ХСК) на рівні 2343-5010мг Оо/ідм3 ІЮ.Ю.Лурье. Аналитическая химия

Із промьішленньмх сточньх вод. М.: Химия, 1984. - 448с., С.73-77| Ід.

Для здійснення процесу очищення підкислену до рН 5,0-6,0 стічну воду поміщають у гальванокоагулятор, що являє собою барабан, який обертається; барабан загружений коксом і залізною стружкою при їх масовому співвідношенні 1:2, відповідно. Електрохімічна взаємодія коксу та стружки приводить до утворення в

Ф! присутності окиснювача (пероксиду водню в кількості 4,5-13,бг/дм?) активного залізного коагулянту. Процес очищення проводять протягом 30-бОхв. у періодичному режимі. Очищувану воду відділяють від шламу о фільтруванням крізь піщаний фільтр і мікрофільтр, наприклад, патронного типу.

Ступінь очищення, яку оцінюють за зміною ХСК по відношенню до вихідного значення в процентах, складає 60 80,3-60,195.

Стічні води ЗТПВ мають мінливий склад, який формується під впливом цілого ряду складних факторів, до яких відносяться геологічні, гідрогеологічні та гідрометеорологічні особливості місця звалища, склад відходів, проникність земляного покриття, топографія місця, рослинний покров, а також час року та термін використання даного місця. Наприклад, стічна вода ЗТПВ у с. Пирогове Київської області (полігон Мо), бо характеризується високим вмістом органічних речовин (показник ХСК 4121 мг О гіІдм3) і наявністю іонів ряду кольорових металів, зокрема, Мп" Сг", 7п2", саг?, Сциг", а також АІЗ" і РЬ", Наші дослідження показали, що реалізація відомого способу |З для очищення стічної води ЗТПВ у с. Пирогове не забезпечує вилучення зазначених іонів, що створює додаткове навантаження на вузол баромембранного доочищення. Так, при вмісті в стічній воді Мп2"-0,48, Сг3"-0,60, 7п2"-0,86, Ссаг-0,13, Сци2"-0,22, АІЗ'-6,2, РЬ2"-0,ЗОмг/дм? після проведення процесу гальванокоагуляції їх концентрація в очищуваній воді складає Мп 27-0,44, Ст -0,50, 7п2"-0,84, са?" -0,13, Си?"-0,19, АІЗ-5,8, РЬ?"-0,27мг/дм У.

Ступінь очищення від органічних речовин по ХСК склала 75,6905.

Крім того, слід відмітити, що зазначена стічна вода ЗТПВ містить до 20 мг/дм? сульфідів металів, які в діапазоні рН середовища 5-6 починають розкладатися з утворенням сірководню. При цьому спостерігається інтенсивне виділення газів, яке супроводжується сильним піноутворенням. Сірководень є сильною нервовою отрутою, вміст якої в повітрі робочого приміщення перевищує гранично допустиму концентрацію - 1Омг/дм

ІВреднье вещества в промьішленности. 7.3. Под ред. Н.В.Лазарева и И.Д.Гадаскиной. - Л.: Химия, 1977, - 6б08с.,

С.50-54) 4). 19 Таким чином, недоліками відомого способу |З| є низький ступінь вилучення кольорових металів, а також забруднення довкілля токсичними речовинами в досить високих дозах при очищенні стічних вод ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним речовинам і які містять іони кольорових металів, алюмінію та свинцю, а також сульфіди металів. Крім того, сильне піноутворення внаслідок виділення газів робить процес коагуляційного очищення технологічно важко виконуємим.

В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб очищення стічних вод ЗТПВ гальванокоагуляцією шляхом проведення процесу гальванокоагулювання в дві стадії в різних областях рН середовища, що забезпечило б підвищення ефективності очищення стічних вод перед баромембранною обробкою як за рахунок вилучення органічних речовин, так і іонів кольорових металів, алюмінію та свинцю, а також запобігло б виділенню токсичних речовин у довкілля, що в кінцевому результаті підвищило б технологічність процесу за с 29 рахунок виключення піноутворення та поліпшило б умови праці. Ге)

Для вирішення поставленої задачі запропонований спосіб очищення стічних вод, переважно ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним речовинам і вміщуючих іони кольорових металів, алюмінію та свинцю, а також сульфіди металів, який включає гальванокоагуляцію з наступною баромембранною обробкою, в якому, згідно з винаходом, процес гальванокоагуляції здійснюють у дві стадії: на першій стадії - при рН 8-9 протягом с 8-10хв. з наступним відокремненням осаду, а на другій стадії - при рН 5-6 протягом 15-20хв. ее)

Нами встановлено, що при заявляємій двостадійній обробці стічних вод ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним речовинам і вміщуючих іони кольорових металів, алюмінію та свинцю, а також сульфіди металів, -- забезпечується глибоке очищення зазначених стічних вод від органічних забруднень і практично повне ою вилучення іонів згаданих металів і сульфідів. Результат досягається за рахунок послідовної обробки стічної води спочатку в лужному середовищі, а потім у кислому середовищі, при цьому перед другою стадією - очищувану воду відокремлюють від шламу. Обробка в лужному середовищі приводить до часткового очищення від органічних речовин і до практично повного осадження іонів металів і сульфідів, а також запобігає виділенню сірководню та пінсутворенню на другій стадії; відокремлення шламу перед другою стадією очищення « перешкоджає переходу осаджених металів із шламу в очищувану воду при підкисленні на другій стадії; обробка - 70 в кислому середовищі дозволяє досягнути високого ступеня очищення від органічних речовин. с Таким чином, сукупність суттєвих ознак заявляемого способу є необхідною та достатньою для досягнення

Із» забезпечуваного винаходом технічного результату - практично повне вилучення іонів кольорових металів, алюмінію та свинцю, очищення від органічних домішок на 82,1-85,996, а також виключення пінсутворення та забруднення довкілля токсичними речовинами при очищенні стічних вод ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним речовинам і які містять іони кольорових металів, алюмінію та свинцю, а також сульфіди металів. і Спосіб реалізується наступним чином. 1 Очищенню піддають стічні води ЗТПВ, які характеризуються ХСК 3200-4750мг О2/дм З і вміщують -з Мп2"-0,3-0,5, Сг3"-0,6-0,7, 7п27-0,7-0,9, Са?"-0,1-0,5, Си?" -0,2-0,7, АІЗ37-6,0-6,9, РЬ?"-0,3-1,Омг/дм У.

Процес очищення здійснюють у гальванокоагуляторі, що являє собою барабан, який обертається з вугловою (ее) швидкістю 10об/хв, заповнений коксом і залізною стружкою при масовом співвідношенні 1:2, відповідно. Завдяки

Кз контакту залізної стружки з коксом утворюється гальванопара і за рахунок анодного розчинення залізної стружки генеруються іони Ре 25 які гідролізуються та утворюють активний коагулянт. Стічна вода ЗТПВ піддається гальванокоагуляції в дві стадії. На першій стадії гальванокоагуляцію здійснюють при рН 8-9 протягом 8-1Охв. ов Частково очищену воду відокремлюють від осаду, наприклад, за домогою насоса перекачують у інший гальванокоагулятор, на другу стадію гальванокоагуляції, яку здійснюють при рН 5-6 протягом 15-20хв. у о присутності пероксиду водню як окиснювача, що сприяє прискоренню окиснення іонів Ге?" у Ге?" Очищену воду ко відокремлюють від шламу фільтруванням через піщаний фільтр і мікрофільтр, наприклад, патронного типу. При такій послідовності гальванокоагуляційного очищення стічної води ціноутворення відсутнє, виділення сірководню бо не спостерігається.

Ступінь очищення від органічних речовин розраховують за формулою:

Сточ - ХеКвих 7 ХеКоч. 4 розв,

ЖСКеих.

Досягнутий ступінь очищення по ХСК рівний 82,1-85,9965. 65 Вміст іонів металів у вихідній і очищеній воді визначають методом атомно-абсорбційної спектроскопії за методиками, викладеними в (4, С.22-25). В очищеній воді іони Мп?" Сг", пе", са?" Си", АІЗ ії РЬ2" практично повністю відсутні.

Приклад виконання за винаходом.

Очищенню піддають стічну воду ЗТПВ у с. Пирогове з такими фізико-хімічними показниками: вміст органічних речовин характеризується показником ХСКаму. 4121 Ог/дм3; вміст іонів кольорових металів складає: Мп?"-0,48, Сг"-0,60, 7п27-0,86, Са?"-0,13, Си?"-0,22, АІЗ'-6,2 і

РЬБ2--0 ЗОмг/дм 3. 1дм? стічної води зазначеного складу поміщають у гальванокоагулятор, який за допомогою мотора приводять до обертання з вугловою швидкістю 1Ооб/хв., і піддають обробці при рН 8,0 протягом 1Охв. Потім 70 частково очищену воду відокремлюють від осаду, перекачуючи в інший гальванокоагулятор на другу стадію гальванокоагуляції, де її підкислюють до рН 5, додають 10г/дм З пероксиду водню та піддають обробці протягом 20хв. Оброблену таким чином воду фільтрують через піщаний фільтр і мікрофільтр патронного типу. Показник

ХОКоу. очищеної води дорівнює 430мг Оз/дм3.

Ступінь очищення по ХСК складає т 4121-5581

Сточ я --- . . «100 - 85, 121

В очищеній воді іони Мп?" Сг", п", са? Су? А і Ррф2" практично повністю відсутні (таблиця, приклад 1).

Аналогічно прикладу виконання за винаходом були здійснені досліди по очищенню стічної води ЗТПВ, фізико-хімічні характеристики якої наведені вище, при різних величинах рН середовища та тривалості гальванокоагуляції на обох стадіях як у діапазоні, що заявляється, так і при позамежних значеннях.

Встановлено, що заявляємі умови процесу є оптимальними для роздільного вилучення із стічної води іонів металів, сульфідів і органічних речовин, що і призводить до практично повного вилучення іонів металів і сч ов Високого ступеня очищення від органічних речовин. Дані наведені в таблиці, приклади 1-8.

При позамежному зниженні рН середовища на першої стадії очищення, наприклад, до 7,5, створюються о) умови гальванокоагуляції, що не дозволяють осадити іони кольорових металів (таблиця, приклад 9).

Позамежне підвищення рН середовища на першої стадії очищення, наприклад до 9,5, яке потребує підвищеної витрати лугу, не приводить до підвищення ступеня очищення (таблиця, приклад 10), також, як і с зр позамежне збільшення тривалості першої стадії гальванокоагуляції (таблиця, приклад 11), тобто є економічно недоцільними. (2,0)

При позамежному зниженні часу проведення першої стадії очищення, наприклад до 7хв., вилучається тільки «-- частина іонів кольорових металів (таблиця, приклад 12), що погіршує роботу баромембранної установки. Крім того, лише частина сульфідів виявляється зв'язаною залізним коагулянтом, внаслідок чого спостерігається Щео, виділення сірководню та піноутворення. їм

Позамежне зниження рН середовища на другій стадії очищення, наприклад до 4,5, яке досягається при підвищених витратах кислоти (таблиця, приклад 13), також, як і позамежне підвищення часу проведення другої стадії очищення стічної води, наприклад до 23Ххв. (таблиця, приклад 14), не приводять до підвищення ступеня очищення і тому є економічно недоцільними. « 20 Позамежне підвищення рН на другій стадії гальванокоагуляції, наприклад до 6,5 (таблиця, приклад 15), - с також, як і позамежне зниження тривалості другої стадії гальванокоагуляції, наприклад до 12хв. (таблиця, приклад 16), приводять до суттєвого зниження (71,9 і 75,095, відповідно) ступеня очищення стічної води. :з» Перевага запропонованого способу очищення стічних вод, порівняно з відомим |З), полягає в підвищенні ступеня очищення стічних вод ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним речовинам, і які містять іони Кольорових металів, алюмінію та свинцю, що характеризується збільшенням ступеня очищення від органічних -І речовин по ХСК з 75,695 до 82,1-85,995, тобто на 6,5-10,395, а також практично повним вилученням іонів

Мп ср пет, са? Си?" АІЗ Рф2", що не досягається відомим способом |ЗІ. о Крім того, слід відмітити, що при очищенні стічної води ЗТПВ запропонованим способом відсутнє - піноутворення, що підвищує технологічність процесу, а також не виділяються токсичні речовини, що поліпшує со 50 умови праці. то о 1 Іворю Зв ж | 7 в0000100000вве0000 (от (ою от ою (от (стою, е звкр в вв 10006300 80010000 ою ою ою ою ою от. зво во дво ля в25000000ооооюоою ою ою от ою. ві Ся ве. вовк) 41111185? оооюоою ою от от от. вв ло (во) БО 771т»я11171111111823 111117 от от от ото от. ото ото. вво в вв. о )00000в00000000000вів0000ооооюоотю ою ою от ою. твор вво 61000080 8м00000ооюоою ою ою ою от. вової лю дво, 17 10008000 вв 00000 оооюоою ою ою от ою. бо позамежні значення з 115; о (во, ж | ва вва (овтоав ов оло|олв/ 47021, вк; лю во 60000750 82м00000оооою ою от ою от. ово ово, о )0000в600001000000ввво0000ооооюоою ою ою от ою. зво т дво 000004400001000000822 бло рат ово? от 5з о, зво вояк в 00000вв0000100000ввт000оооотюоою ою ою от ою. ово; в8во 25300050 85800000 оо ою от ою от. в вю| 9 65 20 ЩЕ звово во во) 12000103 за способом |З 1-1. во во | 1005

Claims (1)

1. Формула винаходу Спосіб очищення стічних вод перед наступною баромембранною обробкою, який включає гальванокоагуляцію, який відрізняється тим, що процес гальванокоагуляції здійснюють у дві стадії: на першій стадії - при рН 8-9 протягом 8-10 хв. із наступним відокремленням осаду, а на другій стадії - при рН 5-6 протягом 15-20 хв. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2006, М З, 15.03.2006. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. сч щі 6) с с «- ів) і -

   - . и? -і 1 - (ее) Ко) іме) 60 б5