Способ очистки сточных вод титано-магниевого производства

 

Изобретение относится к способам обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к способам очистки сточных вод титано-магниевого производства. Способ включает стадию смешивания производственных стоков, стадию нейтрализации известковым молоком при подаче известкового молока со скоростью 8-12 м³/ч в непрерывно движущийся по желобу поток промышленных стоков со скоростью 250-400 м³/ч при непрерывном перемешивании сжатым воздухом при соотношении воздух : стоки, равным 1 : (29-51), продуваемого снизу через поток стоков, с получением нейтрализованного раствора до щелочной среды, который подают непрерывно с определенной скоростью на стадию обработки флокулянтом, где в поток нейтрализованного раствора, двигающегося со скоростью 0,65-1,5 м/с непрерывно подают со скоростью 0,3-0,4 м³/ч раствор флокулянта - праестола с концентрацией 0,05% при соотношении флокулянт : раствор, равным 1 : (38-40), затем полученную суспензию подают на стадию осветления со скоростью 1,1-1,5 м/с противоточно движению оседаемых частиц шлама, стадию отделения осветленной воды от шлама, стадию сгущения шлама, а раствор после сгущения шлама возвращают на стадию осветления или в голову процесса. Способ обеспечивает повышение производительности способа очистки сточных вод титано-магниевого производства. 8 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к способам очистки сточных вод титано-магниевого производства с целью уменьшения вредных сбросов в водоемы рек и улучшения экологического состояния окружающей среды.

В настоящее время нейтрализованные сточные воды производства титана и магния после осветления на очистных сооружениях сбрасываются в водоемы. Солевой состав сбрасываемых сточных вод характеризуется повышенным содержанием хлоридов, хлоратов, сульфатов, карбонатов кальция, магния, ионов цветных металлов, которыми загрязняются водоемы (А.Г. Пивовар, Л.И. Лайко, А.А. Иванченко. - Очистка сточных вод титано-магниевого производства. - Ж. НТБ Цветная металлургия. - 1988 г., 1. - С. 44-46; Э.Е. Мовсесов, Н.А. Акимова, Р. А. Карвацкая и др. - Опыт ЗТМК по обезвреживанию и утилизации сбросов в титано-магниевом производстве. - Ж. Цветные металлы. - 1976 г., 11. - С. 41-42).

Известен способ очистки промывных сточных вод (А.c. СССР 138885, опубл. БИ 11 1961 г), включающий нейтрализацию известковым молоком, затем в нейтральный раствор вводят раствор полиакриламида. Это позволит ускорить процесс осаждения осадка.

Недостатком данного способа является низкая производительность процесса очистки сточных вод.

Наиболее близким к заявляемому способу-прототипу является способ очистки сточных вод титано-магниевого производства (Р.И. Розвага, С.В. Прохорова. - К внедрению биотехнологии очистки сточных вод на Усть-Каменогорском титано-магниевом комбинате. - НТБ Цветная металлургия. - 1996 г., 1. - С. 39-41), включающий стадию смешивания производственных стоков, стадию нейтрализации их известковым молоком при расходе известкового молока 1,58 м³/час, стадию подачи биокоагулянта и флокулянта в нейтрализованные стоки, смешивание реагентов со сточными водами, отстаивание, откачивание шламов, фильтрация и удаление осветленной части в природные водоемы.

Недостаток данной технологии заключается в невысокой производительности процесса очистки сточных вод из-за: 1. Наличие дополнительной стадии фильтрации не позволяет интенсифицировать процесс очистки. Кроме того, дополнительная обработка сточных вод коагулянтом также увеличивает продолжительность процесса очистки.

2. Периодическая загрузка известкового молока в процессе очистки не позволяет интенсифицировать процесс.

3. Перемешивание механическими мешалками на стадии нейтрализации известковым молоком не позволяет ускорить эту стадию процесса очистки.

Задачей данного изобретения является повышение производительности процесса за счет увеличения скорости движения сточных вод, скорости подачи реагентов, скорости реакции нейтрализации и флокуляции за счет перемешивания и обработки сточных вод сжатым воздухом, являющимся дополнительным окислителем.

Данная задача решается тем, что в способе очистки сточных вод титано-магниевого производства, включающего стадию смешивания производственных стоков титано-магниевого производства, стадию нейтрализации их известковым молоком до щелочной среды с получением нейтрализованного раствора, стадию обработки этого раствора органическим флокулянтом, стадию осветления, стадию отделения осветленной воды от шлама, стадию сгущения шлама, новым является то, что на стадии нейтрализации известковое молоко подают в непрерывно движущийся по желобу поток промышленных стоков при непрерывном перемешивании сжатым воздухом, продуваемого снизу через поток стоков, нейтрализованный раствор подают с определенной скоростью на стадию обработки флокулянтом, где в поток нейтрализованного раствора непрерывно подают раствор флокулянта при соотношении флокулянт : раствор, равным 1 : (38-40), затем полученную суспензию подают на стадию осветления с определенной скоростью противоточно движению оседаемых частиц шлама, раствор после сгущения шлама возвращают на стадию осветления или в голову процесса.

Кроме того, известковое молоко подают в поток стоков со скоростью 8-12 м³/час.

Кроме того, перемешивание на стадии нейтрализации осуществляют сжатым воздухом при соотношении воздух : стоки, равным 1 : (29 : 51).

Кроме того, в качестве флокулянта используют водный раствор праестола концентрацией 0,05%.

Кроме того, скорость подачи флокулянта в поток нейтрализованного раствора составляет 0,3-0,4 м³/час.

Кроме того, скорость подачи суспензии на стадию осветления составляет 1,1-1,5 м/час.

Кроме того, процесс очистки сточных вод проводят при температуре 40 - 80^oC.

Кроме того, скорость движения промышленных стоков в желобе составляет 250-400 м³/час.

Проведение стадии нейтрализации при непрерывной подаче известкового молока со скоростью 8 - 12 м³/час в движущейся по желобу поток стоков со скоростью 250-400 м³/час и при непрерывном перемешивании сжатым воздухом, подаваемым снизу через поток движущихся стоков при соотношении воздух : стоки, равном 1 : (29-51), позволяет значительно интенсифицировать стадию нейтрализации и тем самым повысить производительность процесса очистки сточных вод.

Подача водного раствора флокулянта - праестола - концентрацией 0,05% и скорости подачи флокулянта 0,3-0,4 м³/час непрерывно в поток нейтрализованного раствора при соотношении флокулянт: нейтрализованный раствор, равным 1 : (38-40), позволит ускорить процесс флокуляции сточных вод и тем самым повысить производительность процесса.

Подача суспензии после обработки флокулянтом на стадию осветления противоточно движению оседаемых частиц шлама со скоростью 1,1-1,5 м/сек позволит увеличить скорость флокуляции и оседания частиц шлама, образующихся в процессе флокуляции, и тем самым повысить производительность процесса обработки сточных вод.

Возврат на стадию осветления или в голову процесса раствора после стадии сгущения шлама позволит дополнительно осуществить доочистку стоков.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения "Способ очистки сточных вод титано-магниевого производства".

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. В результате поиска обнаружен источник, в котором описано использование в качестве флокулянта праестола (кн. Вейцер Ю. И., Минц Д.М. - Высокомолекулярные флокулянты в процессе очистки природных и сточных вод. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Стройиздат, 1984. - c. 38-39, 163-167). Однако флокулянты используются для улучшения качества очистки и увеличения производительности сооружений, преимущественно отстойников и флотаторов. Новым в заявленном способе обработки сточных вод является то, что раствор флокулянта подают в непрерывно движущийся поток сточных вод при определенном соотношении флокулянт : обрабатываемый раствор. На процесс очистки сточных вод титано-магниевого производства большое влияние оказывает еще и процесс нейтрализации, и в совокупности общих признаков возможно достижение задачи изобретения - повышение производительности обработки сточных вод титано-магниевого производства. В заявленном техническом решении имеется новая совокупность признаков, выразившаяся в новой последовательности действий во времени, новые дополнительные стадии процесса и новые условия осуществления действий. Использование для очистки сточных вод титано-магниевого производства нового вида флокулянта - праестола - неизвестно.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа очистки сточных вод титано-магниевого производства.

Сточные воды после процесса смешивания стоков (усреднения) состава, мг/л: CaCl₂ - 10610, HCl - 2010, MgCl₂ - 1300, KCl - 1280, NaCl - 1115, FeCl₂ -406, FeCl₃ - 36, TiCl₄ - 270, CaCO₃ - 1060, MnCl₂ - 12, CrCl₃ - 17, CaSO₄ - 158, Na₂SO₄ - 63, V₂O₅ - 13,4, CuCl₂ - 7,4, ZnCl₂ - 2,4, ThCl₄ - 1,0, взвеси - 1294 поступают после смешения из кислой канализации в открытый желоб, выполненный из футерованного кирпича, и движутся по этому желобу со скоростью 250-400 м³/час. Стоки поступают из кислой канализации при температуре 40-80^oC. В поток стоков при непрерывном перемешивании подают с помощью дозатора (клапана) известковое молоко со скоростью 8-12 м³/час, перемешивание осуществляют сжатым воздухом при соотношении сжатый воздух : стоки, равном 1 : (29-51). Стадию нейтрализации проводят до pH среды, равной 6-8,5. Известковое молоко предварительно готовят по технологической инструкции ТИ 38-34-95 известными методами, например известь после дробления поступает в аппарат гашения, в который подается горячая вода из бака подогрева при температуре не менее 60^oC, полученное известковое молоко поступает в классификатор, где происходит очистка от примесей. Сжатый воздух поступает по коммуникациям от общей системы снабжения сжатым воздухом, а в поток движущихся стоков - через барботеры, выполненные в виде пяти труб и размещенные в желобе. В результате интенсивного перемешивания на стадии нейтрализации из стоков выпадают в виде гидроокисей металлы (титан, железо, медь, хром, марганец и др.), а также магний. После этого нейтрализованный раствор со скоростью 0,65-1,5 м/сек подают на обработку флокулянтом - праестолом. Предварительно в стальных баках емкостью 10 м³ приготавливают 0,05% водный раствор праестола. Праестол - продукт сополимеризации акриламида и акриловой кислоты с использованием окислительно-восстановительных инициаторов и щелочной среды - получают в готовом виде согласно сертификата и требованиям стандарта DIN EN ISO 9001, выпущенного в августе 1994 г. Готовый раствор праестола подают в количестве 0,3-0,4 м³/час при соотношении праестол : сточные воды, равном 1 : (38-40), в нейтрализованные стоки. Далее полученную суспензию подают самотеком через трубу, опущенную в секции осветлителей, емкостью 500 м³, выполненных в виде железобетонных емкостей, футерованных кислотоупорным кирпичом и разделенных перегородками на секции. Внизу на дне осветлителей-сгустителей расположена труба с прорезью, через которую подают суспензию с флокулянтом со скоростью 1,1-1,5 м/сек. Суспензию подают в осветлители противоточно движению оседаемых частиц шлама через отверстие в трубе, размещенной на дне осветлителя. Полученный осветленный раствор с pH 8 отделяют с помощью декантации и направляют в промканализацию, а шлам направляют на стадию сгущения в отстойник-сгуститель, разделенный перегородкой на две чаши. В одной половине чаши сгустителя накапливается 8000 тонн 50% по воде шлама, имеющего консистенцию пластилина, который загружают в автосамосвалы и отвозят на переработку, а дренированный раствор с помощью насосов направляют в голову процесса или на стадию осветления.

Таким образом, предложенная технология очистки сточных вод титано-магниевого производства позволяет значительно повысить по сравнению с прототипом производительность очистки.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод титано-магниевого производства, включающий стадию смешивания производственных стоков, стадию нейтрализации их известковым молоком до щелочной среды с получением нейтрализованного раствора, стадию обработки этого раствора органическим флокулянтом, стадию осветления полученной после обработки флокулянтом суспензии, стадию отделения осветленной воды от шлама и стадию сгущения шламов, отличающийся тем, что на стадии нейтрализации известковое молоко подают в непрерывно движущийся по желобу поток промышленных стоков при непрерывном перемешивании сжатым воздухом, подаваемым снизу через поток промышленных стоков, нейтрализованный раствор подают с определенной скоростью на стадию обработки флокулянтом, где в поток нейтрализованного раствора непрерывно подают раствор флокулянта при соотношении флокулянт : раствор, равным 1:(38-40), затем полученную суспензию направляют на стадию осветления с определенной скоростью противоточно движению оседаемых частиц шлама, раствор после стадии сгущения шлама возвращают на стадию осветления или в голову процесса.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что известковое молоко подают в поток стоков со скоростью 8-12 м³/ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание на стадии нейтрализации осуществляют сжатым воздухом при соотношении воздух : стоки, равным 1:(29:51).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость подачи нейтрализованного раствора на стадию флокуляции составляет 0,65-1,5 м/с.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что флокулянт подают в поток нейтрализованного раствора со скоростью 0,3-0,4 м³/ч.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют праестол концентрацией 0,05%.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость подачи суспензии на стадию осветления составляет 1,1-1,5 м/ч.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешанные производственные стоки направляют на очистку при температуре 40-80^oC.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость движения промышленных стоков в желобе составляет 250-400 м³/ч.