Способ очистки вод

 

Изобретение относится к процессам очистки воды систем хозяйственно-питьевого и промышленного назначения. Способ очистки воды ведут путем обработки ее алюмокремниевым реагентом с последующим отделением образующегося осадка, причем в обрабатываемую воду дополнительно вводят газообразную и/или жидкую активирующую добавку и при этом отношение количеств вводимой добавки и алюмокремниевого реагента составляет соответственно 0,02-500 мас.ч. Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, пищевой, дерево-, нефте-, мясо-, рыбоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Способ обеспечивает при одновременном снижении общего расхода реагента повышение степени удаления загрязнений. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и воды хозяйственно-питьевого и промышленного назначения и может быть использовано в химической, металлургической, пищевой, дерево-, нефте-, мясо-, рыбоперерабатывающей и других отраслях промышленности для очистки вод от загрязняющих компонентов, таких как соли щелочных, щелочно-земельных, переходных, тяжелых и радиоактивных элементов, нефтепродукты, коллоидные частицы, органические соединения, в т.ч. красители, высокомолекулярные и поверхностно-активные вещества и др., а также для сгущения и уменьшения влажности шламов различных производств.

Известен способ очистки сточных вод, включающий последовательное введение коагулянта и флокулянта (SU 842044), причем в качестве последнего используют жидкое стекло. Недостатком является то, что согласно данному способу требуется предварительное приготовление жидкого стекла, что сопряжено со значительными транспортными и эксплуатационными расходами при его использовании. Кроме того, данный способ ограничен необходимостью использования в качестве коагулянта только морской воды.

Известен способ очистки вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ, включающий обработку алюминий- и железосодержащим реагентом (SU 998378). Недостатком метода является необходимость предварительной температурной обработки сырья для коагулянта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки сточных вод путем обработки алюмосиликатным раствором с молярным соотношением Al₂O₃ : SiO₂ = 0,5-0,3 (RU 2049735). Сточную воду обрабатывают алюминийсодержащим реагентом, обладающим коагулирующим, флокулирующим и адсорбирующим свойствами, перемешивают и отделяют образовавшийся скоагулированный осадок. Недостатком является то, что согласно данному способу необходимо использовать повышенный расход реагента, при этом полнота удаления отдельных компонентов, например солей переходных металлов, недостаточна. Кроме того, область применения этого способа ограничена обработкой только промышленных стоков.

Задачей изобретения является разработка путем введения активирующей добавки технологии очистки воды, позволяющей при одновременном снижении общего расхода реагентов повысить степень загрязнений и расширить сферу применения этой технологии, в том числе и для воды систем питьевого и промышленного водоснабжения.

Поставленная задача решена тем, что в способе очистки воды путем обработки ее алюмокремниевым реагентом с последующим отделением образующегося осадка согласно изобретению в обрабатываемую воду дополнительно вводят газообразную и/или жидкую активирующую добавку и при этом отношение массовых количеств вводимой добавки и алюмокремниевого реагента составляет соответственно 0,02-500.

Желательно при этом в качестве активирующей добавки использовать жидкий реагент при массовом отношении его к алюмокремниевому реагенту равном 0,02-50.

Желательно также в качестве активирующей добавки использовать газообразный реагент при массовом отношении их к алюмокремниевому реагенту равном 1-500.

Желательно также для очистки питьевой воды использовать алюмокремниевый реагент с содержанием алюминия (в пересчете на оксид алюминия) менее 0,01 мас.%.

Рекомендуется также в качестве жидкого реагента использовать неорганические соли, поверхностно-активные вещества или высокомолекулярные соединения или их смеси.

Желательно также в качестве газообразного реагента использовать воздух.

Желательно также одновременно использовать жидкую активирующую добавку - катионные полиэлектролиты и газообразную - воздух.

Предлагаемый способ позволит повысить при снижении расхода реагента степень удаления загрязнений и расширить сферу применения данной технологии, в том числе и для воды систем питьевого и промышленного водоснабжения. При этом осуществление предлагаемого способа обеспечивает ускоренное осаждение образовавшегося осадка. Применение алюмокремниевого реагента совместно с активирующей добавкой для обработки шламов позволяет повысить эффективность сгущения и уменьшить влажность шламов различных производств. Обезвоженный шлам может быть использован в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Введение активирующей добавки позволяет при обработке шламов алюмокремниевым реагентом упростить технологическую схему кондиционирования шламов.

Использование активирующих добавок различной природы может повысить эффективность очистки воды от взвешенных веществ, гельминтов, яиц гельминтов и бактериальной микрофлоры. Тем самым в процессе обработки одновременно происходит существенное обеззараживание вод.

По предлагаемому способу обработку воды осуществляют путем добавления в нее алюмокремниевого реагента и активирующей добавки, причем последняя может быть введена до, во время или после добавления алюмокремниевого реагента. Предлагаемый способ осуществляют на известном технологическом оборудовании.

В качестве активирующей добавки используют такие газообразные и/или жидкие реагенты как растворы неорганических солей, поверхностно-активных и высокомолекулярных веществ, газы (такие, как воздух, инертные газы, озон и др. ). При этом отношение количеств вводимой добавки и алюмокремниевого реагента составляет соответственно 0,02-500 мас.ч.

Если при осуществлении предлагаемого способа содержание активирующей добавки будет в количестве ниже указанного в интервале, то эффективность очистки воды существенно не изменяется в сравнении с прототипом. Введение добавки в количестве выше указанного в интервале также не целесообразно, поскольку не позволяет существенно повысить эффективность очистки воды.

Жидкую активирующую добавку вводят в обрабатываемую воду, например, путем инжекции либо дозирования в зону турбулентного течения, а газообразную, например, путем инжекции или барботажа.

При использовании жидкой добавки при массовом отношении ее к алюмокремниевому реагенту равном 0,02-50 обеспечивается существенное увеличение степени очистки.

Применение газообразной добавки при массовом отношении ее к алюмокремниевому реагенту равном 1-500 позволяет обеспечить существенное повышение степени очистки воды.

Применение предлагаемого способа для очистки питьевой воды позволяет снизить количество алюмокремниевого реагента до 0,01 мас.% и менее.

Использование в качестве жидкого реагента неорганических солей, поверхностно-активных веществ или высокомолекулярных соединений позволяет значительно расширить область применения предлагаемого способа для воды, содержащей загрязнители различной природы.

Применение а качестве газообразного реагента воздуха позволяет упростить технологию и повысить экономичность предлагаемого способа.

Совместное использование в качестве активирующей добавки катионного полиэлектролита и воздуха позволяет уменьшить расход алюмокремниевого реагента с соответствующим снижением объема образующегося осадка и ускорить его отделение. Кроме этого имеет место снижение содержания солей в очищенной воде.

Образующийся осадок отделяют любыми известными методами, например, такими как фильтрация или центрифугирование.

В процессе обработки воды по данному способу возникает высокоразвитая активная поверхность твердой фазы с высокой адсорбционной и адгезионной способностью по отношению в загрязнителям различной природы. Механизм действия активирующей добавки связан с влиянием на процесс возникновения и роста частиц новой фазы, содержащих гидроокись алюминия, оксиды кремния и алюмосиликаты различного состава. Низкомолекулярные соединения - неорганические соли и ПАВ, стимулируя возникновение новой твердой фазы, одновременно ингибируют стадию роста образующихся частиц, повышая тем самым дисперсность и удельную поверхность твердой фазы. Высокомолекулярные активирующие добавки создают определенную пространственную структуру частиц, образующихся в процессе обработки воды. Высокая степень очистки воды от веществ различной природы обусловлена тем, что при введении активирующей добавки возможно изменение состава алюмосиликатных комплексов в растворе (и соответственно твердых алюмосиликатных частиц), что ведет к изменению их сродства к соединениям различной природы.

Агрегативная устойчивость образующихся коллоидных частиц зависит от типа используемой активирующей добавки. Характерным при использовании газообразной активирующей добавки является образование легко удаляемого с поверхности раствора сфлокулированного осадка. При использовании активирующей добавки в жидком виде (неорганические соли, ПАВ или ВМС) образующийся осадок легко отделяется, например, методами седиментации, фильтрования или центрифугирования или другими.

При этом использование газообразной активирующей добавки стимулирует увеличение скорости отделения осадка, а также способствует удалению гидрофобных веществ.

Полученный по предлагаемому способу обезвоженный осадок может быть использован в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве.

Существо предлагаемого способа поясняется следующими примерами, не ограничивающими объема предлагаемого изобретения.

Пример 1. Сточную воду лакокрасочного производства мебельного предприятия, имеющего следующий состав, мг/л: взвешенные вещества 1360, железо 48, полиуретановый лак 1410, обрабатывают алюмокремниевым реагентом (с содержанием алюминия в пересчете на оксид алюминия равном 1,9%) в количестве 0,08 л/м³, используя стандартное технологическое оборудование. При последующем введении в систему активирующей добавки - воздуха путем барботажа при его массовом отношении к алюмокремниевому реагенту равном 1 образуется осадок, который отделяют в емкости-флокуляторе. Очищенная вода имеет состав, мг/л: количество взвешенных веществ менее 10, железо менее 5, полиуретановый лак менее 25.

Пример 2. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом мутные технологические стоки нефтеперерабатывающего завода, содержащие высокостабилизированные взвешенные вещества и растворимые в воде нефтепродукты в количестве (мг/л) 180 и 340, соответственно, обрабатывают при одновременном введении в систему активирующей добавки - воздуха при массовом отношении к алюмокремниевому реагенту равном 500. Образуется легко удаляемый пенный продукт. Содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов после обработки составляет (мг/л) 10 и 22 соответственно. Улучшаются органолептические характеристики очищенной воды: отсутствуют опалесценция и запах.

Пример 3. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом технологические воды бутыломоечного производства обрабатывают последовательно алюмокремниевым реагентом и активирующими добавками - высокомолекулярным катионным полиэлектролитом КФ при отношении полиэлектролита к алюмокремниевому реагенту равном 0,02 и воздухом при массовом отношении последнего к алюмокремниевому реагенту равном 12. После обработки содержание (мг/л) взвешенных веществ снизилось с 68 до 0,2, солей жесткости с 85 до 11 и ионов натрия с 200 до 80 соответственно, что соответствует санитарно-гигиеническим нормам для вод хозяйственно-питьевого назначения. Без введения активирующих добавок эффективность очистки вод ниже на 50%.

Пример 4. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом технологические воды гальванического производства обрабатывают последовательно алюмокремниевым реагентом, а затем активирующей добавкой - смесью кальционированной соды с катионным полиэлектролитом - полиакриламидом (ПАА) с мол. м. 1,2 млн. Массовое отношение высокомолекулярного компонента активирующей добавки к алюмокремниевому реагенту составляет 0,3, а к кальционированной среде - 1. Концентрация ионов металлов в воде до и после обработки (мг/л) приведена в таблице.

Пример 5. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом технологические воды текстильного производства, содержащие поливиниловый спирт, обрабатывают алюмокремниевым реагентом, используя в качестве активирующей добавки карбонат натрия при массовом отношении последнего к алюмокремниевому реагенту равном 50. Содержание (мг/л) взвешенных веществ и поливинилового спирта в воде составляет до обработки 1300 и 1115, а после обработки 25 и 18 соответственно. При отсутствии активирующей добавки удаление поливинилового спирта из обрабатываемых вод не происходит.

Пример 6. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом стоки свинофермы с составом, мг/л: взвешенные вещества 2980, серосодержащие соединения 18,6, железо 37,8, аммонийный азот 281, фосфаты натрия 146, нефтепродукты 55,2, масла 440, эфироэкстрагируемые вещества 827, pH 8,5 обрабатывают алюмокремниевым реагентом в количестве 400 мг/л после введения в сток активирующей добавки - катионного ПАВ - ГИПХ (алкил C₁₀-C₁₈-триметиламмонийхлорид). Отношение активирующей добавки к алюмокремниевому реагенту в стоке составляет 0,02. Анализ состава воды после обработки показал наличие загрязнений в воде в количестве, мг/л: взвешенные вещества 19, сульфиды 0,3, железо 3,2, аммонийный азот 78, фосфаты 0,1, нефтепродукты 12, масла 3,1, эфироэкстрагируемые вещества 29. Без введения активирующей добавки степень очистки воды, например, от нефтепродуктов уменьшается в 2 раза.

Пример 7. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом артезианскую воду на станции водоподготовки с содержанием взвешенных веществ 25, соединений железа 600, солей кальция и магния 95 мг/л обрабатывают алюмокремниевым реагентом в количестве 80 мг/л при одновременном барботировании воздуха при его массовом отношении к алюмокремниевому реагенту равном 20. После обработки и отделения осадка содержание взвешенных веществ, соединений железа и солей жесткости в воде составляет соответственно 4,5, 0,3 и 12 мг/л, что удовлетворяет требованиям к питьевой воде.

Пример 8. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 7, но при этом шлам отстойников водоочистной станции со следующими характеристиками: сухой остаток 4,8 (мас.%), сульфиды 12, железо 85, нефтепродукты 122, фосфаты 87 мг/л, pH 7,2 обрабатывают алюмокремниевым реагентом и активирующей добавкой - водореагентным высокомолекулярным соединением - полиакриламидом (ПАА). Последний вводят в шлам одновременно с реагентом при их массовом отношении, равном 0,08. После обработки проводят отделение воды путем центрифугирования. Содержание остаточной влаги в сгущенном осадке составляет 50 мас.%, тогда как без введения ПАА содержание влаги составляет 80 мас.%.

Пример 9. Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 7, но при этом в качестве активирующей добавки используют полиакриламид при массовом отношении к алюмокремниевому реагенту равном 0,5 (при концентрации алюмокремниевого реагента равном 80 мг/л). После обработки и отделения осадка содержание взвешенных веществ, солей железа и солей жесткости составляет соответственно 0,8, 0,1 и 3 мг/л, что удовлетворяет требованиям к питьевой воде.

Формула изобретения

1. Способ очистки воды путем обработки ее алюмокремниевым реагентом с последующим отделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в обрабатываемую воду дополнительно вводят газообразную и/или жидкую активирующую добавку и при этом отношение количеств вводимой добавки и алюмокремниевого реагента составляет соответственно 0,02 - 5000 мас. ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активирующей добавки используют жидкие реагенты при массовом отношении ее к алюмокремниевому реагенту, равном 0,02 - 50.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активирующей добавки используют газообразные реагенты при массовом отношении ее к алюмокремниевому реагенту, равном 1 - 500.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для очистки питьевой воды используют алюмокремниевый реагент с содержанием алюминия (в пересчете на оксид алюминия) менее 0,01 мас.%.

5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве жидкого реагента используют неорганические соли, поверхностно-активные вещества или высокомолекулярные соединения или их смеси.

6. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что в качестве активирующего реагента используют воздух.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно используют жидкую активирующую добавку - катионные полиэлектролиты и газообразную - воздух.

РИСУНКИ

Рисунок 1