Способ очистки сточных коллекторно-дренажных и подземных вод

 

Цель: повышение эффективности очистки и использование воды на питьевые нужды, а также удешевление процесса очистки. Уровень техники: в качестве сорбента использует дробленый вспученный аргиллит с размером частиц 0,5-3,0 мм. Последовательно обрабатывают 6 %-ным раствором серной кислоты и 6 %-ным раствором гидроксида натрия или калия при 60ºС. Обработку проводят методом барботирования с последующей промывкой водой. Промышленная применимость: для промышленной очистки коллекторно-дренажных вод и использования воды на питьевые нужды. 7 табл.

Изобретение относится к очистке сточных, коллекторно-дренажных и подземных вод и может быть использовано для очистки вод, зараженных отравляющими веществами военного производства (хлорацетофеном, хлорпикрином, пиритом серным), радиоактивными веществами (Na 24; Ar 41; Zn 95; Ru - 106; Mo 99), а также для очистки вод от тяжелых металлов (свинца, бария, меди, цинка и т.д. ), марганца, железа, пестицидов и фенолов. Данный способ пригоден для получения питьевой воды.

Известен способ очистки сточных вод с использованием активированного угля, модифицированного смесью окисей железа, меди и алюминия в токе воздуха с последующей его термообработкой при 150 250^oС [1] Известный способ характеризуется недостаточно высокой степенью счистки и позволяет производить очистку только сточных род хлорорганического синтеза, производства синтетических моющих средств, синтетических каучуков, т.е. недостаточно универсален.

Известен также способ очистки сточных вод с использованием угля, модифицированного полимерами диенового и ацетиленового ряда в среде водно-аммиачного раствора ацетата меди и термообработанного в токе инертного газа [2] Известный способ характеризуется высокой степенью очистки сточных вод, но также обладает избирательным характером очистки, т.е. очищает сточные веди от органических химических веществ (сульфанола, фенола, дедетксина и дихлорфеноксиуксусной кислоты).

Кроме того, в известном способе процесс очистки требует значительных затрат из-за необходимости использования специального оборудования для термообработки в токе инертного газа и трудоемкости процесса получения сорбента.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки сточных, коллекторно-дренажных и подземных вод путем контактирования с сорбентом, изготовленным из вспученного аргиллита с размером гранул 0,5 3,0 мм, последовательно обработанного 2 и 7-ным растворами серной кислоты, 6-ным раствором гидроксида натрия при 60^oС с последующей промывкой водой при 60^oС [З] Недостатком этого способа является то, что процесс просеивания гранул размером 0,5 3,0 мм очень затруднителен. Кроме того, затрачивается большое количество серной кислоты на разрушение на гранулах верхней пленки, которая образуется в процессе обжига при вспучивании сорбента (обжиг аргиллитовой глины проводят в горизонтальных вращающихся печах).

Целью изобретения является повышение эффективности очистки и использования воды на питьевые нужды путем расширения круга сорбирующихся веществ.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе очистки использован вспученный аргиллит, получаемый на промышленных предприятиях, который проходит стадию дробления на стационарных дробильных установках.

Дробленный активированный аргиллитовый сорбент получают по следующей методике (с выходом сорбента 100).

Один объем дробленого (0,5 3,0 мм) вспученного аргиллита последовательно обрабатывают 1 К.0. (К.0. колонный объем, т.е. объем раствора, равный объему сорбента) 6 раствора серной кислоты, а затем 1 К.0. 6 раствора гидроксида натрия или калия при 60^oС с последующей промывкой в 20 К.0. водопроводной воды (желательно подогретой до 60^oС).

Перемешивание в кислоте и щелочи проводят по 30 мин в емкостях, изготовленных из винипласта, методом барботирования, т.е. пропусканием воздуха через сорбент. Затраты энергии и время перемешивания в этом способе меньше по сравнению с механическим перемешиванием.

В итоге получают готовой сорбент дробленный активированный аргиллитовый сорбент высокого качества, характеризующийся высокой селективностью по хлорорганическим загрязнителям, тяжелым металлам, железу, марганцу, фенолам.

При дроблении аргиллита и последующей обработке его кислотой, практически, достигается полная отмывка его от минеральных составляющих а отмывка горячим щелочным раствором приводит к освобождению поверхности от сложноидентифицирующихся продуктов алифатического ряда.

Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что при одинаковом размере гранул аргиллита 0,5 3,0 мм в предлагаемом способе используют дробленный аргиллит, в то время как у прототипа применяли гранулы круглой формы.

При круглой форме гранул для снятия с поверхности указанной пленки, которая образуется во вращающейся печи, затрачивается больше кислоты и времени, чем при обработке дробленного аргиллита.

Межзерновая пористость аргиллита круглой формы размером 0,5- 3,0 мм составляет примерно 53, а дробленного аргиллита такого же размера 73 Изменение формы зерна за счет дробления приводит к более плотной укладке слоя. Это обуславливает увеличение гидравлического сопротивления фильтрующей загрузки.

При применении дробленного активированного аргиллита нет необходимости применять решета размером 0,5 3,0 мм, так как на дробильных аппаратах этот параметр легко реализуется.

Кроме того, применение промывки сорбента путем перемешивания воздухом (барботирование) сокращает время промывки до 1 ч (по 30 мин в каждом растворе).

П р и м е р 1. Сточные и коллекторно-дренажные воды с содержанием фенолов 100 и 10 мг/л пропускались через модифицированный сорбент. Результаты анализа проб воды, пропущенной через сорбенты, представлены в табл. 1. Анализы проводились в лаборатории Туркменского республиканского центра наблюдений за загрязнением природной среды.

Проведенные анализы с фенолом показали, что дробленный активированный аргиллит лучше сорбирует, чем аргиллит в известном способе П р и м е р 2. Емкости с сорбентами заливали концентрированным раствором хлорной воры с концентрацией активного хлора 212 мг/л. Определение содержания хлора после 30-минутного контакта проводили йодометрическим методом.

Сравнительная оценка хлорпоглощаемости сорбентов представлена а табл. 2.

Анализ полученных данных показывает, что наибольшей хлор поглощаемостью обладает предлагаемый дробленный, активированный, аргиллитовый сорбент.

П р и м е р 3. Сточные воды, загрязненные пестицидами, пропускали через колонки, заполненные сравниваемыми сорбентами (опыт проводился в институте геологии АН Туркменистана). Результаты представлены в табл. 3.

Результаты анализа показывают, что степень очистки новым сорбентом из дробленного аргиллита на много выше, чем у прототипа.

П р и м е р 4. Коллекторно-дренажные воды, загрязненные пестицидами, пропускались через очистные аппараты, один из которых заправлен дробленным модифицированным аргиллитом, другой улучшенным аргиллитом круглой формы. Производительность аппарата 25 л/ч. Динамика изменения содержания гексахлорциклогексана (ГХЦГ) в процессе фильтрации воды через сорбционные материалы показана в табл. 4.

Результаты анализа показывают значительное преимущество предлагаемого аргиллита перед прототипом.

П р и м е р 5. Коллекторно-дренажные воды зараженные рогором, пропускались через очистные аппараты, заправленные соответственно дробленным активированным аргиллитом и улучшенным аргиллитом круглой формы. Производительность аппарата 25 л/ч. Динамика изменения содержания рогора (БИ-58) в процессе фильтрации воды через сравниваемые сорбционные материалы показана в табл. 5.

Результаты анализа показывают, что при самых различных объемах, пропускаемых через аппараты, и различных концентрациях рогора в исходной воде дробленный активированный аргиллит лучше сорбирует, чем известный сорбент.

П р и м е р 6. Коллекторно-дренажная вода пропускалась через колонки с вышеуказанными сорбентами. После этого провели качественный анализ в лаборатории Института химии АН Туркменистана атомно-абсорбционным методом. Результаты приведены в табл. 6.

П р и м е р 7. Водопроводная вода пропускалась через очистные аппараты, один из которых заправлен круглым улучшенным сорбентом, другой дробленным активированным сорбентом. Результаты исследования сорбционной способности фильтров в отношении металлов показаны в табл. 7.

Сравнительные анализы показывает, что полученный по новой методике дробленный активированный аргиллитовый сорбент отличается от прототипа тем, что он способен лучше очищать коллекторно-дренажные, сточные и подземные воды от тяжелых металлов, хлора, пестицидов, фенола, железа и, кроме того, может применяться в питьевом водоснабжении. На улучшенный сорбент получено разрешение Минздрава СССР письмо N 142/9/97 от 13. 04. 91 г. на использование сорбента в качестве фильтрующей загрузки при очистке питьевой воды от химических загрязнителей.

Вода, пропущенная через дробленный активированный аргиллитовый сорбент, становится более осветленной, чистой, кроме того, понижается ее жесткость, удаляется специфический запах.

Достоинством предлагаемого изобретения является и низкая себестоимость сорбента. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3

Формула изобретения

Способ очистки сточных, коллекторно-дренажных и подземных вод путем контактирования с сорбентом из вспученного аргиллита с размером гранул 0,5 - 3,0 мм, последовательно обработанным растворами серной кислоты и гидроокиси натрия или калия при температуре 60^oС, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют вспученный дробленый аргиллит, последовательно обработанный 6%-ным раствором серной кислоты и 6%-ным раствором гидроокиси натрия или калия, при перемешивании путем барботирования по 30 мин в каждом растворе с последующей промывкой водой в течение 30 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5