Способ очистки природных и сточных вод от взвешенных частиц

 

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод водорастворимыми реагентами, полученными полимеризацией акриламида в растворе высокоосновного гидроксохлорида алюминия, обладающими свойствами как флокулянта, так и коагулянта. Способ очистки природных и сточных вод от взвешенных частиц включает введение водорастворимого реагента, перемешивание и отделение образующегося осадка отстаиванием, причем в качестве реагента используют продукт взаимодействия, полученный путем радикальной полимеризации акриламида в гидроксохлориде алюминия, взятых в массовом соотношении (0,033 - 0,533) : 1 в присутствии оксиалкил-трет-бутилпероксида при содержании Al (III) и полиакриламида во вводимом продукте (0,5 - 50) : (0,14 - 235) мг/л соответственно. Техническим результатом является повышение степени очистки от твердых диспергированных веществ, ускорение времени седиментации. 2 табл.

Изобретение может быть использовано при очистке природных и сточных вод от твердых диспергированных веществ, в частности в водоподготовке питьевой воды, на лесоперерабатывающих, резинотехнических и металлообрабатывающих предприятиях, а также при очистке хозбытовых сточных вод.

Известен способ очистки сточных и природных вод, содержащих твердую фазу, путем добавления в них коагулянтов сульфата алюминия, хлорида железа и гидроксохлорида алюминия (Родионов А. И. и др. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989, с. 222).

Однако при использовании этих компонентов для очистки маломутных вод требуется дополнительное применение флокулянтов.

Известно совместное применение гидроксохлорида алюминия (ГОХА) и флокулянта для очистки природных и сточных вод (Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987, с.204).

Но при совместном использовании ГОХА и флокулянта рекомендуют их раздельное введение, что, во-первых, усложняет технологическую схему очистки воды, во-вторых, введение флокулянта в камеру смешения требует дополнительного перемешивания, что приводит к разрушению сетки продуктов гидролиза ГОХА и, как следствие, к прекращению седиментации.

В качестве прототипа выбран способ очистки природных и сточных вод смесью коагулянта и флокулянта при одновременном их введении в камеру смешения (Соломенцева И.М., Баран А.А., Куриленко О.Д. Влияние неорганических электролитов на флокуляцию дисперсий марганцевых руд полиакриламидом // Физико-хим. механика и лиофильность дисперсных систем. - 1975. - Вып. 7, 68-72 с.).

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата способа очистки по прототипу, является использование двух компонентов, что экономически не выгодно как на стадии их получения и транспортировки, так и на стадии применения.

В предлагаемом изобретении решается важнейшая задача - разработка экономически выгодного способа очистки природных и сточных вод от твердых диспергированнных веществ и уплотнение выделенной дисперсной взвеси, что может быть использовано на предприятиях лесоперерабатывающей, бумажной, резиновой промышленности, а также при очистке хозбытовых стоков и в водоподготовке.

При реализации предлагаемого способа очистки сточных вод получают следующий технический результат: повышается степень очистки от твердых диспергированных веществ, ускоряется время седиментации в 2-5 раз.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе очистки сточных и природных вод от взвешенных частиц, заключающемся в добавлении водорастворимого реагента, перемешивании и отстое, в качестве реагента используют продукт взаимодействия, полученный путем радикальной полимеризации акриламида в гидроксохлориде алюминия, взятых в массовом соотношении (0,033-0,533): 1 в присутствии оксиалкил-трет-бутилпероксида при содержании Al (III) и полиакриламида в готовом продукте (0,5 -5,0):(0,14-235) мг/л соответственно.

Эффект улучшения технико-экономических показателей процесса очистки природной и сточной воды, содержащей твердые диспергированные вещества, происходит за счет ГОХА и полиакриламида (ПАА), продуктов их взаимодействия, входящих в полученный реагент, который способен выступать как продукт, обладающий как свойствами коагулянта, так и флокулянта для очистки воды.

Наличие электролита (ГОХА) в полученном продукте улучшает флокулирующие действия водорастворимых полимеров. При этом уменьшается доза реагента, которая необходима для достижения определенной степени флокуляции; одновременно с этим расширяется зона флокуляции.

Применение предлагаемых реагентов для очистки природной и сточной воды определяется соотношением Al (III): ПАА в готовом продукте, причем при низшем значении содержания алюминия Al (III) не проявляется преимуществ ГОХА и начинается стабилизация дисперсий в воде за счет большой концентрации ПАА, а при высоком содержании Al (III) практически не проявляются флокулирующие свойства ПАА.

Эффект улучшения технико-экономических параметров очистки природной и сточной воды с помощью продукта, полученного полимеризацией АА в ГОХА, происходит за счет использования одного вещества, обладающего свойствами как коагулянта, так и флокулянта. Кроме того, применение такого продукта не требует отдельного узла ввода флокулянта. Выбранные дозировки продукта полимеризации обусловливаются их исходным составом и максимальной степенью очистки природной и сточной воды от взвешенных примесей.

Известно, что в высококонцентрированных дисперсных системах, примером которых могут служить сточные воды производств и хозбытовые стоки, эффективнее использовать флокулянты типа полиакриламида. В маломутных же дисперсных системах, примером которых служит природная вода, лучше работают алюминийсодержащие коагулянты. Поэтому эффективность применения продукта полимеризации АА в ГОХА определяется не только соотношением содержащихся в нем компонентов Al³⁺ и ПАА, но и характером дисперсионной системы, для очистки которой он используется, что иллюстрируется примерами 1 - 4.

Пример 1 В этом примере обусловлено применение в качестве коагулянта и флокулянта продукта полимеризации акриламида (АА) в растворе гидроксохлорида алюминия в присутствии оксиалкил-трет-бутилпероксида в соотношении ГОХА:АА = 1:0,033 массовых частей. Полученный продукт имел молярную массу 2,12•10⁵ г/моль и представлял собой вязкий, хорошо растворимый гель. В 1,0 г полученного продукта содержится 108,4 мг Al (III) и 31,85 мг ПАА. Из полученного продукта готовили рабочий раствор путем растворения продукта в дистиллированной воде из расчета, что в 1 мл раствора содержится 1 мг Al (III) и 0,29 мг ПАА.

В цилиндр емкостью 1,5 л наливали 1 л природной воды с мутностью 25 мг/л и добавляли рабочий раствор в количествах, указанных в табл. 1. После отстоя в течение 1,5 ч измерялась мутность надосадочной жидкости.

Пример 2 В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта и флокулянта продукта полимеризации АА в ГОХА в присутствии оксиалкил-трет-бутилпероксида, взятых в соотношении ГОХА:АА = 1:0,266 массовых частей. Полученный продукт имеет молярную массу 4,5•10⁵ г/моль и представлял собой каучукоподобный гель, набухающий в воде до полного растворения в течение суток. В 1 г полученного продукта содержится 88,7 мг Al (III) и 208,3 мг ПАА. Из полученного продукта готовится рабочий раствор путем растворения его в дистиллированной воде из расчета, что в 1 мл раствора содержится 1мг Al (III) и 2,3 мг ПАА.

В цилиндр емкостью 1,5 л наливали 1 л природной воды с мутностью 25 мг/л и добавляли рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 1. После отстоя в течение 1,5 ч измерялась мутность надосадочной жидкости.

Пример 3 В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта и флокулянта продукта полимеризации АА в ГОХА в присутствии оксиалкил-трет-бутилпероксида, взятого в соотношении ГОХА: АА= 1:0,533 маc. ч. Полученный продукт имеет молярную массу 6,60•10⁵ г/моль и представляет собой каучукоподобный гель, труднонабухаемый и растворяющийся в течение двух суток. В 1 г полученного продукта содержится 73,4 мг Al (III) и 344,8 мг ПАА. Из полученного продукта готовится раствор путем растворения его в дистиллированной воде из расчета, что в 1 мл раствора содержится 1 мг Al (III) и 4,70 мг ПАА. В цилиндр емкостью 1,5 л наливали 1 л природной воды с мутностью 25 мг/л и добавляли рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 1. После отстоя в течение 1,5 ч измерялась мутность надосадочной жидкости.

Пример 4 В этом примере обосновывается применение в качестве коагулянта и флокулянта продуктов полимеризации АА в ГОХА в присутствии оксиалкил-трет-бутилпероксида с различной молекулярной массой полученного продукта (табл. 2) для очистки сточной воды производства диэлектрических перчаток, получаемых отложением латексной композиции на формах, покрытых фиксатором, содержащим 40,0 мас.% каолина.

Характерной особенностью данной сточной воды является большая концентрация дисперсной фазы, сложность ее состава и в силу этого относительно высокая седиментационная устойчивость дисперсной системы.

В цилиндр емкостью 1,5 л наливали 1 л сточной воды, образующейся от производства диэлектрических перчаток, содержащей дисперсию каолина, латекс и ингредиенты латексной смеси, не растворимые в воде. После внесения продукта взаимодействия АА и ГОХА в количествах, указанных в табл. 2, измеряли скорость седиментации по движению границы осветления и мутность над осадком через 1,5 ч. Рабочие растворы готовили как в примерах 1-3.

Концентрацию вводимого продукта коагулянта и флокулянта по прототипу выбирали таким образом, чтобы степень очистки сточной воды была максимальной для данной системы.

Из приведенных примеров следует, что использование предлагаемого способа очистки сточных и природных вод с помощью продуктов полимеризации акриламида в ГОХА в присутствии инициирующих систем радикального характера по сравнению с прототипом дает лучшую степень очистки и более высокую скорость седиментации дисперсной фазы.

Формула изобретения

Способ очистки природных и сточных вод от взвешенных частиц, включающий введение водорастворимого реагента, перемешивание и отделение образующегося осадка отстаиванием, отличающийся тем, что в качестве реагента используют продукт взаимодействия, полученный путем радикальной полимеризации акриламида в гидроксохлориде алюминия, взятых в массовом соотношении (0,033-0,533) : 1 в присутствии оксиалкил-трет-бутилпероксида при содержании Al (III) и полиакриламида в готовом продукте (0,5-50): (0:14-235) мг/л соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2