Фильтрующий материал для очистки сточных вод

Авторы патента:

B01D39/06 - неорганические, например асбестовое волокно, стеклянные шарики или стекловолокно

Владельцы патента RU 2380137:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) (RU)

Изобретение относится к фильтрующим материалам для очистки сточных вод, в частности, на предприятиях молочной промышленности. Предложен фильтрующий материал, содержащий дефекат, термообработанный при 450-600°С, в количестве 35-80 мас.% и песок в количестве 20-65 мас.%. Изобретение позволяет повысить качество очищенной воды до 97,2-97,4% по ХПК, до 98% по взвешенным веществам при скорости фильтрования 1,5 м³/м²·ч. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к фильтрующим материалам для очистки сточных вод, в частности сточных вод предприятий молочной промышленности, с высоким содержанием взвешенных и растворимых органических соединений и может быть использовано на очистных сооружениях предприятий пищевой промышленности.

Известен фильтрующий материал, описанный в способе очистки сточных вод (см. А.С. СССР №1542909 А1, кл. С02F 1/28), состоящий из возвратных технологических отходов электродного производства и карбоната кальция. Недостатком является то, что используется дефицитный материал - чистый карбонат кальция и изначально токсичные отходы производства, при этом эффект очистки сточных вод от органических веществ невысок и образуется значительное количество отработанной фильтрующей загрузки, т.к. высота слоя фильтрующей загрузки составляет 600 мм.

Известен фильтрующий материал, состоящий из недожога опила и коры, дополнительно содержащий песок и опил (см. А.С. SU №1579905 А1, кл. С02F 1/28; В01D 39/00, 23.07.90. Бюл.27). Однако количество таких веществ в настоящее время резко сократилось, эффективность практического их применения мала, получение многих из них не освоено промышленностью.

Кроме того, некоторые из приведенных выше компонентов токсичны изначально для окружающей среды и человека, а полученный в результате очистки сточных вод шлам трудно утилизировать.

Изобретение направлено на получение фильтрующего материала, не токсичного для окружающей среды и человека, дешевого, доступного, эффективного для применения в качестве фильтрующего материала, а также на расширение рынка сбыта техногенных отходов промышленности.

Это достигается тем, что фильтрующий материал для очистки сточных вод, содержащий песок, согласно предлагаемому решению дополнительно содержит термолизный дефекат - термически модифицированный отход сахарного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Песок - 20-65

Термолизный дефекат - 35-80

Впервые предложено использование термолизного дефеката в качестве одного из компонентов фильтрующего материала, таким образом, предлагаемое решение обладает критерием «новизна».

Отсутствие в патентной и научно-технической литературе по данной и смежным областям техники аналогичных или близких по технической сущности решений, а также то, что впервые обнаружены ранее не известные свойства термолизного дефеката, позволяющие его использовать в качестве фильтрующего материала совместно с песком, приводит к выводу о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».

Фильтрационный осадок - дефекат представляет собой отход сахарного производства, содержащий на своей поверхности до 18-20% различных органических веществ, адсорбированных в результате очистки диффузионного сока сахарной свеклы на стадиях сатурации. В результате термической обработки на поверхности дефеката происходит неполное сгорание органических веществ и образование обуглившихся веществ, в основном состоящих из углерода. Значительной составляющей частью термолизного дефеката являются карбонаты кальция, магния, микроэлементы: кремний, калий, натрий, азот, фосфор, токсичные вещества и ионы тяжелых металлов отсутствуют.

Процентный состав термолизного дефеката зависит от исходного материала и температурного процесса его получения. Однако эффект повышения степени очистки сточных вод за счет применения в качестве фильтрующего материала смеси из термолизного дефеката и песка не зависит от возможного изменения качественного состава дефеката при соблюдении в фильтрующем материале заявленного соотношения компонентов.

Термолизный дефекат получают из отхода сахарной промышленности фильтрационного осадка - дефеката путем термической обработки в электрических печах или печах с кипящим слоем при невысоких температурах (450-650°С).

Пример. Для очистки сточной воды использовали фильтрующий материал из смеси речного песка (крупностью 0,5-2,5 мм) с термолизным дефекатом (крупностью 0,8-2,5 мм); диаметр колонны 2,6 мм; высота слоя фильтр-материала 300 мм; скорость фильтрования 1,5 м³/м²·ч. Результаты по очистке приведены в таблице 1 при различных соотношениях компонентов, температура термолиза дефеката составляет 600°С.

В экспериментах использовали сточную воду молочного комбината с расходом сточной воды 150 м³/ч, не прошедшую механической очистки. Характеристика сточной воды: ХПК - 5020 мгО/л; БПК5 - 2934 мгО₂/л; концентрация взвешенных веществ 5250 мг/л; рН - 8,2; количество растворенного кислорода - 0,27 мг/л. Фильтроцикл составляет 14 ч.

Сравнительные данные по эффективности очистки сточных вод предлагаемого и известного фильтрующего материала приведены в таблице 2. Из таблицы 2 следует, что предлагаемый в качестве фильтрующего материала термолизный дефекат обладает более высокой степенью очистки от органических и взвешенных веществ.

Таким образом, предложенный фильтрующий материал позволяет повысить качество очистки сточных вод до 97,2-97,4% по ХПК и практически полностью очистить от взвешенных веществ, а также удешевить процесс очистки за счет применения отходов сахарного производства при сохранении высокой скорости фильтрования.

Кроме того, применяемый фильтрующий материал позволит расширить сырьевую базу, отказаться от дефицитных токсичных материалов. Он является дешевым, отечественным, и применение его может решить экологическую проблему региона по утилизации крупнотоннажных техногенных отходов сахарной промышленности, расширяя их рынок сбыта.

Таблица 1
№Примера	Фильтрующий материал	Содержание компонентов смеси, %	Качество очищенной воды	Эффективность очистки, %
Песок	Термолизный дефекат	Растворенный кислород, мгО₂/л	pH	ХПК, мгО/л	Концентрация взвешенных веществ, мг/л	По ХПК	По взвешенным веществам
1	Кварцевый песок Термолизный дефекат	0	100	2,0	7,8	1750	1320	65,2	74,8
2	Кварцевый песок Термолизный дефекат	100	0	0,32	7,9	4760	1635	5,2	68,8
3	Кварцевый песок Термолизный дефекат	80	20	0,75	7,6	3910	1455	22,1	72,3
4	Кварцевый песок Термолизный дефекат	70	30	1,2	7,5	2135	1350	57,7	74,3
5	Кварцевый песок Термолизный дефекат	65	35	1,98	7,4	1890	1120	65,4	78,7
6	Кварцевый песок Термолизный дефекат	60	40	2,1	7,5	1500	980	70,1	81,3
7	Кварцевый песок Термолизный дефекат	50	50	2,2	7,6	1260	840	74,9	84,0
8	Кварцевый песок Термолизный дефекат	40	60	2,25	7,7	860	368	82,9	93,0
9	Кварцевый песок Термолизный дефекат	35	65	2,3	7,75	420	230	91,6	95,6
10	Кварцевый песок Термолизный дефекат	30	70	2,4	7,8	260	165	94,8	96,86
11	Кварцевый песок* Термолизный дефекат	25	75	2,5	7,85	140,6	105	97,2	98,0
12	Кварцевый песок Термолизный дефекат*	20	80	2,55	7,9	129	99	97,4	98,1
13	Кварцевый песок Термолизный дефекат	10	90	2,4	8,0	230	160	95,4	95,8
* - Оптимальные составы

При уменьшении количества термолизного дефеката ниже 35% не происходит увеличения степени очистки сточной воды, т.е. не достигается поставленная задача, при увеличении количества термолизного дефеката выше 80% практически эффект очистки ухудшается, кроме того, увеличивается расход фильтрующего материала, и часть материала просто не будет участвовать в процессе.

Таблица 2
Фильтрующий материал	ХПК мгО/л	ХПК, мгО/л	Эффективность очистки по ХПК,%	Взвешенные вещества, мг/л	Эффективность очистки по взвешенным веществам, %
Исходной воды	После фильтрации	Исходной воды	После фильтрации
Смесь опила, песка и недожога в соотношении, мас.% (5-20-75) (прототип)	5020	1862,42	62,9	5250	367,5	93
Смесь песка и термолизного дефеката в соотношении, мас.% (25-75) (предложенный)	5020	140,56	97,2	5250	105	98
Смесь песка и термолизного дефеката в соотношении, мас.% (20-80) (предложенный)	5020	129	97,4	5250	99	98,1
*Скорость фильтрации составляет 1,5 м³/м²·ч.

1. Фильтрующий материал для очистки сточных вод, содержащий песок, отличающийся тем, что дополнительно содержит термолизный дефекат - термически модифицированный отход сахарного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

песок	20-65
термолизный дефекат	35-80

2. Фильтрующий материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит дефекат, термообработанный при 450-600°С.

Изобретение относится к фильтрам для расплавленных металлов. .

Способ получения гранулированного фильтрующего материала // 2375101

Изобретение относится к области очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях. .

Способ получения особо чистых фильтрующих материалов из диатомитов // 2372970

Изобретение относится к способам получения особо чистых фильтрующих материалов из диатомитов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и др.

Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала // 2363536

Изобретение относится к области фильтрующих материалов. .

Способ очистки отработавших промышленных газов от твердых частиц для подготовки их к использованию в замкнутом цикле, установка для его осуществления и фильтрующее устройство, используемое в установке // 2363521

Способ получения фильтровально-сорбционного материала // 2345834

Изобретение относится к способу получения фильтровально-сорбционного материала и может быть использовано в химической, металлургической или целлюлозно-бумажной промышленности, гальванических производствах для очистки сточных вод.

Способ получения фильтрующего материала для очистки воды от железосодержащих примесей и способ очистки воды с использованием фильтрующего материала // 2336120

Изобретение относится к области очистки вод хозяйственно-бытового и технического назначения от железосодержащих примесей и получению фильтрующих материалов для этих целей.

Фильтр-поглотитель // 2335330

Изобретение относится к средствам коллективной защиты людей и используется для фильтрации (очистки) воздуха, предназначенного для дыхания, от воздействия вредных и токсических примесей и аэрозолей, в частности, в многофункциональной фильтровентиляционной установке.

Способ фильтрования привитых полимерных полиолов // 2330708

Изобретение относится к способу фильтрования дисперсий привитого полиола с использованием пополняемой фильтрующей системы. .

Фильтрующий материал, способ его получения и способ фильтрования // 2317843

Нетканый материал, включающий ультрамелкие или наноразмерные порошки // 2394627

Изобретение относится к нетканым фильтрующим материалам

Способ очистки дренажного стока и устройство для его осуществления // 2401804

Изобретение относится к очистке дренажного стока и может быть использовано в водоохранных мероприятиях для получения дополнительных объемов чистой воды для оросительных мелиораций

Способ получения фильтрующего элемента рукавного фильтра // 2431518

Изобретение относится к области фильтрования

Гранулированный фильтрующий материал // 2433853

Фильтрующий элемент, применяемый в сфере очистки природных вод // 2498844

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтрующий элемент, применяемый в сфере очистки природных вод, характеризуется тем, что при его получении в качестве наполнителей и заполнителей используют продукты переработки горелых пород терриконов: отсев с размером 0,3-5 мм, отсев с размером 10-50 мм, муку из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов. В качестве вяжущего используют эпоксидную смолу или полиэфирную смолу. Фильтрующий элемент выполнен в форме правильного шестиугольника. Технический результат: увеличение фильтрующей поверхности, тем самым улучшение эффекта очистки природных вод. 3 табл., 1 пр.

Средство для очистки воды от растворимых загрязнений и способ очистки // 2508151

Изобретение относится к области очистки воды. В качестве средства для очистки воды используют объемный материал из стеклянных волокон диаметром от 100 до 400 нм с объемной плотностью 12-26 кг/м3. Очистку воды осуществляют путем ее пропускания через слой данного материала. Предложено экологически безопасное эффективное средство, позволяющее очистить природную воду от растворимых загрязнений. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 6 пр.

Способ получения гранулированной фильтрующей загрузки производственно-технологических фильтров для очистки скважинной воды // 2528253

Изобретение относится к области водоподготовки питьевой воды. Производят обжиг природного карбонатного сырья в высокоскоростном режиме со скоростью 25-30°C в минуту в течение 20-25 минут. Затем осуществляют химическую обработку в две стадии, сначала раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца, а затем раствором гипохлорита натрия. В качестве сырья используют известняк, содержащий (вес.%): карбонат кальция 79-84, карбонат магния 1-3, органические примеси 3-4, глинистые включения 5-11, кварц 4-6. Техническим результатом является повышение сорбционной способности загрузки и снижение энергоемкости при её изготовлении. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ фильтрации материалов после сверхтонкого измельчения // 2548433

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для фильтрации пульпы на фильтр-прессах или вакуум-фильтрах. Предложен способ фильтрации цианистой пульпы, содержащей частицы флотоконцентрата упорной сульфидной золотосодержащей руды сверхтонкого измельчения. Перед фильтрацией в пульпу вводят вспомогательное вещество. В качестве вспомогательного вещества используют хвосты флотации, содержащие частицы крупностью 85-95% класса минус 74 мкм, являющиеся отходами обогащения. Технический результат заключается в интенсификации процесса фильтрации и улучшении качества фильтрата. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Гранулированный фильтрующий материал // 2553896

Изобретение относится к области сорбционной очистки и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях. Гранулированный фильтрующий материал содержит кембрийскую глину и молотый бой автоклавного пенобетона с остатком на сите 063 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: кембрийская глина 50,0-60,0, указанный молотый бой автоклавного пенобетона 40,0-50,0. Технический результат - увеличение эффективности очистки и сорбционной емкости по тяжелым металлам. 2 табл., 1 пр.

Модуль сорбционной очистки жидкой среды // 2563476

Изобретение относится к фильтровальной технике. Модуль сорбционной очистки содержит вертикальный корпус, состоящий из цилиндрической обечайки (17), днища (5) и крышки (11), верхний (1) и нижний (12) перфорированные насадки, поддерживающий слой (14), коллектор (10), фильтрующую загрузку. Загрузка состоит из трёх слоёв. Нижний фильтрующий слой (13) состоит из сорбента марки МС, нижняя поверхность которого контактирует с верхней поверхностью поддерживающего слоя (14). Промежуточный фильтрующий слой (15) состоит из сорбента марки МЖФ, а верхний фильтрующий слой (2) состоит из сорбента марки АС. Модуль содержит трубку (16), расположенную в полости корпуса, дренажный (6), входной (3) и выходной (4) патрубки, сообщенные с полостью коллектора (10), оснащенные затворами (7, 8, 9). Свободная поверхность верхнего фильтрующего слоя расположена с зазором относительно торцевой части верхнего перфорированного насадка. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей модуля очистки жидкой среды. 1 ил.