Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов

 

Изобретение относится к реагентным способам очистки сточных и природных вод от сульфат-ионов и может быть использовано для очистки в различных отраслях промышленности, в том числе горнорудной, химической и для очистки гальваностоков машиностроительных заводов. Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов, основанный на использовании алюминийсодержащего реагента и нейтрализации, согласно изобретению заключается в том, что перед введением реагента сточную воду нейтрализуют до рН 8,5-12,1, а в качестве реагента берут гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, смешивают ее с нейтрализованной сточной водой, которую затем дополнительно известкуют (нейтрализуют) до рН 12,2-12,8 при непрерывном перемешивании до завершения осаждения SO^2-₄ в твердую фазу. Очищенную от SO^2-₄ воду после отделения от осадка подвергают барботажу воздухом или барботажу CO₂. Способ обеспечивает более дешевую технологию очистки сточных вод от сульфат-ионов до концентрации ниже 100 мг/дм³, регламентируемой ПДК для сброса воды в водоемы рыбохозяйственного назначения. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам очистки сточных и природных вод от сульфат-ионов и может быть использовано для очистки в различных отраслях промышленности, в том числе горнорудной, химической и для очистки гальваностоков машиностроительных заводов.

Известен ряд способов очистки сточных вод от сульфат-ионов путем нейтрализации воды до рН 9.5-12.35 известковым молоком 5-10% и с применением в качестве реагента алюминийсодержащих солей АlСl₃, Al₂(OH)₅Cl, NaAlO₂/1, 2/.

Применение в качестве реагента хлорсодержащих солей Аl или алюмината Na для очистки сточных вод от сульфат-ионов неизбежно приводит к вторичному загрязнению стоков ионами хлора или натрия, превышение ПДК которых влечет за собой токсичное действие на животные и растительные организмы, и соответственно вредны для здоровья человека.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является использование металлического алюминия /3/. Сущность данного способа заключается в следующем: при контакте сточной воды, содержащей сульфат-ионы, с металлическим алюминием происходит образование основных сульфатов, затем сульфата алюминия. При полном реагировании сульфат ионов с алюминием рН среды достигает 3.7-3.8. Далее добавляют известковое молоко до рН 11.5 и при перемешивании происходит образование САК (сульфоалюминат кальция) и глубокая очистка от сульфат-ионов. При использовании этого способа исключается дополнительное загрязнение стоков ионами хлора или натрия.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится применение дорогостоящего металлического алюминия, что исключает возможность широкого внедрения, особенно для больших объемов высокозагрязненных сточных вод.

Задачей настоящего изобретения является удешевление технологии с обеспечением глубокой очистки сточных вод от сульфат-ионов. Технический результат - очистка от сульфат ионов до концентрации ниже 100 мг/дм³, регламентируемой ПДК для сброса воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки сточных вод от сульфат-ионов, включающем использование алюминийсодержащего реагента и нейтрализацию, согласно изобретению перед введением реагента сточную воду нейтрализуют до рН 8.5-12.1, а в качестве реагента берут гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченную из кислого раствора алюминиевой соли, смешивают ее с нейтрализованной сточной водой, которую затем дополнительно известкуют (нейтрализуют) до рH 12.2-12.8 при непрерывном перемешивании до завершения осаждения SO^-2₄ в твердую фазу.

Очищенную от SO^-2₄ воду после отделения от осадка подвергают барботажу воздухом или барботажу СО₂.

Использование в качестве реагента гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, в сочетании с предложенной последовательностью операций позволяет достичь высокого качества очищенной воды и исключить повторное ее загрязнение ионами хлора или натрия. Гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченная из кислого раствора алюминиевой соли, - более дешевый реагент для очистки сточных вод от сульфат-ионов по сравнению с металлическим алюминием, что позволяет удешевить технологию очистки с достижением высокого качества воды, обеспечивающего сброс воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

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

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "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. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для поставленной задачи.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ с получением вышеуказанного технического результата осуществляется следующим образом.

Сточную воду, содержащую сульфат-ионы, нейтрализуют до рH 8.5-12.1 и вводят гидроокись алюминия аморфной структуры в нейтрализованную сточную воду. Затем обрабатывают известковым раствором или известковой пастой до рН 12-12.8 и далее перемешивают очищаемую воду до завершения осаждения SO^-2₄. Время обработки (время перемешивания) и расход гидроокиси алюминия обусловлены составом воды и концентрацией в ней сульфат-ионов. При удельном расходе иона Аl⁺³ на ион SO^-2₄ не более 0.224 мг/мг время обработки составляет 5 часов.

Очищенная от сульфат-ионов вода с рН 12.3-12.6 после отделения осадка подвергается барботажу воздухом или барботажу в присутствии CO₂ для нормализации водородного показателя до рН 8.5.

Предложенный способ обеспечивает глубокую очистку стоков от сульфат-ионов до концентрации ниже 100 мг/дм³, регламентируемой ПДК для сброса воды в водоемы рыбохозяйственного назначения, и не загрязняет очищенную воду дополнительными компонентами.

Как показали эксперименты, при нейтрализации сточной воды перед введением реагента до величины рН меньше 8.5 поставленная задача не достигается, т.к. не происходит осаждение загрязняющих катионов, находящихся в сточной воде. При нейтрализации воды до рН больше 12.2 начинается растворение осажденных гидроокисей ряда катионов, в результате чего также не будет достигнута поставленная задача по очистке воды.

Проверка предлагаемого способа очистки сточных вод от сульфат-ионов проводилась на натуральной (рудничной) воде.

Пример. Очистка сточных вод от сульфат-ионов проводилась на натуральной (рудничной) воде с рН 4-8 и концентрацией ионов, мг/дм³:

Сточная вода подвергалась нейтрализации известковым молоком до рН 11 для осаждения загрязняющих катионов. Затем в нейтрализованную воду дозировали 433,5 мг/дм³ (в пересчете по сухому) гидроокиси алюминия аморфной структуры с влажностью 86.3%.

При этом рН очищенной воды понижается до 10.5, и для перевода сульфат-ионов в осадок дополнительно осуществляется известкование воды до рН 12.2-12.8 с непрерывным перемешиванием в течение пяти часов. После этого остаточное содержание ионов SO^-2 составило 90 мг/дм³, а концентрация ионов Сl^- (17 мг/дм³) оставалась без изменения.

Очищенная от сульфат-ионов вода после отделения осадка подвергалась барботажу воздухом для нормализации водородного показателя.

Как видно, очищенная вода по концентрации сульфат-ионов соответствует норме ПДК для сброса воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Предложенная совокупность признаков позволила добиться глубокой очистки сточных воды от сульфат-ионов до концентрации ниже 100 мг/дм, регламентируемой ПДК для сброса воды в водоемы рыбохозяйственного назначения, а также исключить дополнительное загрязнение ее ионами хлора или натрия. Использование в качестве реагента гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, позволяет значительно удешевить технологию очистки сточных вод от сульфат-ионов, что позволит использовать предлагаемый способ особенно для больших объемов высокозагрязненных сточных вод.

Использование гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, на существующих и вновь проектируемых очистных сооружениях заводов, шахт, рудников позволяет без дополнительных затрат реализовать очистку стоков от сульфат-ионов до ПДК, регламентируемых для сброса воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов, включающий использование алюминийсодержащего реагента и нейтрализацию, отличающийся тем, что перед введением реагента сточную воду нейтрализуют до рН 8,5-12,1, а в качестве реагента берут гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, смешивают ее с нейтрализованной сточной водой, которую затем дополнительно известкуют (нейтрализуют) до рН 12,2-12,8 при непрерывном перемешивании до завершения осаждения SO^2-₄ в твердую фазу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очищенная от SO^2-₄ вода после отделения от осадка подвергается барботажу воздухом или барботажу СO₂.