Состав для очистки отработанных вод
Владельцы патента RU 2469958:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение может быть использовано для очистки отработанных вод моечных машин, содержащих ионы металлов, нефтепродукты и взвешенные частицы. Состав для очистки отработанных вод включает сорбент, коагулянт на основе хлоридов железа, алюминия, минеральный комплекс на основе щелочных зол и полиакриламид. Содержание смеси оксидов щелочноземельных металлов CaO+MgO в минеральном комплексе составляет не менее 40%. В качестве сорбента используют окисленный или расширенный кристаллический или скрытокристаллический графит при следующем содержании компонентов в составе, мас.%: сорбент 10-20, коагулянт 15-30, полиакриламид 1-5, минеральный комплекс на основе щелочных зол - остальное. В предпочтительном варианте состава соотношение смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО и MgO в минеральном комплексе составляет 3:1. Предложенный состав обеспечивает повышение эффективности очистки отработанных вод. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к очистке отработанных вод и может быть применено для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты.
Известен состав для очистки воды от взвешенных частиц, стабилизированных введением коагулянтов - солей алюминия и железа, извести [Справочник по обогащению руд. М., «Недра», 1974, т.2. ч.II.].
Недостатками данного способа являются большое количество образующегося шлама, низкая степень очистки отработанных вод от повышенного содержания ионов тяжелых металлов и взвешенных частиц, а также большая длительность процесса.
Наиболее близким к заявленному составу является состав адсорбционно-коагулируюшей смеси [RU 2004104005 А, 27.07.2005, формула], в который могут входить сорбенты из ряда углеродистых (активированный уголь, графит и др.) или алюмосиликатных (например, бентонит), соли щелочных металлов (калия, натрия и др.) и коагулянт (хлорид железа(III), хлорид алюминия и др.).
Недостатком данного способа является низкая степень очистки в результате резкого снижения рН в процессе очистки, что уменьшает сорбцию ионов металлов, взвешенных частиц и нефтепродуктов на сорбенте и продуктов коагуляции.
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки от повышенного содержания ионов металлов и нефтепродуктов.
Достигается это тем, что состав для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты, включающий сорбент, коагулянт на основе хлоридов железа, алюминия, минеральный комплекс на основе щелочных зол, он дополнительно содержит полиакриламид, а содержание смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО+MgO в минеральном комплексе составляет не менее 40%, при этом в качестве сорбента используют окисленный или расширенный кристаллический или скрытокристаллический графит при следующем содержании компонентов, мас.%:
Сорбент 10-20
Коагулянт 15-30
Полиакриламид 1-5
Минеральный комплекс на основе щелочных зол - остальное, при смеси оксидов в нем СаО+MgO не менее 40%.
Соотношение смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО и MgO в минеральном комплексе составляет 3:1.
Предложенный состав коагуляционно-сорбционной смеси нетоксичен при использовании и обладает возможностью сохранения функциональных свойств при длительном хранении.
Использование в составе коагуляционно-сорбционной смеси окисленного, расширенного кристаллического или скрытокристаллического графита, менее указанного количества, не способствует эффективной очистке отработанных вод. Использование в составе смеси графитов в количестве более указанного количества не является экономически целесообразным, так как дальнейшего увеличения степени очистки отработанных вод не происходит.
В качестве минерального комплекса используется смесь щелочных зол, получаемых в результате сжигания каменных углей или древесных опилок с суммарным содержанием щелочноземельных оксидов СаО+MgO в их составе не менее 40%. Химический состав зол был оценен рентгеноспектральным способом.
| Таблица 1. | |||||||||||||
| Элементный состав золы, % | |||||||||||||
| Элемент | SrO | PbO | ZnO | Cu2O | NiO | Fe2O3 | MnO | СаО | MgO | K2O | SO2 | SiO2 | Al2O3 |
| Зола угольная | 1,00 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | 0,003 | 4,0 | 0,06 | 21,6 | 7,2 | 0,2 | 0,7 | 16 | 19,4 |
| Зола древесная | 0,024 | 0,054 | 0,087 | 0,022 | 0,038 | 6,3 | 0,5 | 19,6 | 6,5 | 1,7 | 2,1 | 1,2 | 11,3 |
Минеральный комплекс вводится в состав смеси для корректировки щелочности отработанных вод в ходе очистки. Во время совместного перемешивания коагуляционно-сорбционной смеси и отработанных вод происходит ряд физико-химических реакций: диссоциация хлорида железа(III), гидролиз железа, процессы перехода ионов щелочноземельных металлов из минерального комплекса, процессы сорбции и другие, которые способствуют эффективной очистке воды. Эффективный гидролиз коагулянтов существенно зависит от щелочности отработанных вод. Переход ионов щелочноземельных металлов в процессе очистки будет увеличивать щелочность воды и таким образом интенсифицировать процесс очистки.
Полиакриламид объединяет мелкие частицы дисперсной системы в более крупные под влиянием сил сцепления с образованием коагуляционных структур, что ведет к выпадению из коллоидного раствора хлопьевидного осадка, что способствует повышению эффективности очистки отработанных вод.
Преимущества использования состава на основе минерального комплекса состоит в том, что в его составе применяются промышленные отходы (например, золы ТЭЦ), что в значительной степени снижает стоимость самого состава и улучшает экологическую обстановку вокруг предприятий ТЭЦ.
Эффективность очистки оценивалась по содержанию шлама, а также по содержанию ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов.
Содержание взвешенных частиц в воде определялось гравиметрическим методом, нефтепродуктов - спектрометрическим методом на приборе КН-2. Определение содержания металлов в фоновом растворе технической воды до и после очистки осуществлялось атомно-адсорбционным методом на однолучевом спектрофотометре модели С-115.
В табл.2 и 3 приведены результаты конкретных примеров.
Для очистки использовались отработанные воды моечной машины ММД-12. Температура отработанных вод составляла 70-80°С, рН=12-14, цвет темно-коричневый.
После очистки отработанные воды при оптимальных режимах имели рН=6-7 (что соответствует нейтральной среде), их температура составляла 20°С, цвет - прозрачный. Во всех остальных случаях цвет воды изменялся от светло-желтого до светло-коричневого, рН - от 5 (что характерно для кислых вод) до 9 (что характерно для щелочных вод).
| Таблица 2. | ||
| Характеристика очистки отработанных вод (для очистки использовался коагуляционно-сорбционный состав №6 из табл.3) | ||
| Показатель, мг/л | До очистки мг/л | После очистки, мг/л |
| Железо (Fe2+) | 35-75 | 2-4 |
| Цинк | 2,0-53,5 | не обнаружено |
| Никель | До 2 | не обнаружено |
| Медь | 1,5-2 | не обнаружено |
| Марганец | До 1,00 | не обнаружено |
| Хром | До 5,0 | не обнаружено |
| Калий | До 21,0 | не обнаружено |
| Свинец | До 8,5 | не обнаружено |
| Нефтепродукты | До 15000 | До 10,0 |
| Взвешенные частицы | До 30000 | До 45 |
| Показатель щелочности (рН) | 14 | 7-7,5 |
| Цвет раствора | Темно-коричный | Прозр. раст-р, бесцветный |
| Таблица 3. | |||
| Степень очистки воды с использованием признаков изобретения, характеризующих заявленный состав. | |||
| N п/п | Смесь | Степень очистки воды, % | |
| состав | |||
| наименование | содержание, % | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Сорбент (окисленный графит) | 10 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 15 | 82 | |
| Полиакриламид | 1 | ||
| Минеральный комплекс | 74 | ||
| 2 | Сорбент (окисленный графит) | 20 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 30 | 86 | |
| Полиакриламид | 5 | ||
| Минеральный комплекс | 45 | ||
| 3 | Сорбент (окисленный графит) | 5 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 10 | 70 | |
| Полиакриламид | 0,5 | ||
| Минеральный комплекс | 84,5 | ||
| 4 | Сорбент (окисленный графит) | 25 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 35 | 78 | |
| Полиакриламид | 10 | ||
| Минеральный комплекс | 30 | ||
| 5 | Сорбент (расширенный графит) | 10 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 15 | 85 | |
| Полиакриламид | 1 | ||
| Минеральный комплекс | 74 | ||
| 6 | Сорбент (расширенный графит) | 20 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 30 | 90 | |
| Полиакриламид | 5 | ||
| Минеральный комплекс | 45 | ||
| 7 | Сорбент (расширенный графит) | 5 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 10 | 80 | |
| Полиакриламид | 0,5 | ||
| Минеральный комплекс | 84,5 | ||
| 8 | Сорбент (расширенный графит) | 25 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 35 | 82 | |
| Полиакриламид | 5 | ||
| Минеральный комплекс | 40 | ||
| 9 | Сорбент (скрытокристаллический графит) | 10 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 15 | 75 | |
| Полиакриламид | 1 | ||
| Минеральный комплекс | 74 | ||
| 10 | Сорбент (скрытокристаллический графит) | 20 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 30 | 81 | |
| Полиакриламид | 5 | ||
| Минеральный комплекс | 45 | ||
| 11 | Сорбент (скрытокристаллический графит) | 5 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 10 | 68 |
| Полиакриламид | 0,5 | ||
| Минеральный комплекс | 84,5 | ||
| 12 | Сорбент (скрытокристаллический графит) | 25 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 35 | 59 | |
| Полиакриламид | 10 | ||
| Минеральный комплекс | 30 | ||
| 13 | Сорбент (скрытокристаллический графит) | 15 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 20 | ||
| Полиакриламид | 3 | 35 | |
| Минеральный комплекс (при соотношении CaO и MgO 1:1) и содержании смеси оксидов в составе минерального комплекса 45% | 62 | ||
| 14 | Сорбент (скрытокристаллический графит) | 15 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 20 | ||
| Полиакриламид | 3 | 20 | |
| Минеральный комплекс (при CaO+MgO при соотношении CaO и MgO 3:1) и содержании смеси оксидов в составе комплекса 20%. | 62 | ||
| 15 | Сорбент (скрытокристаллический графит) | 15 | |
| Коагулянт (FeCl3, AlCl3) | 20 | ||
| Полиакриламид | 3 | 50 | |
| Минеральный комплекс (при CaO+MgO при соотношении CaO и MgO 3:4) и содержании смеси оксидов в составе комплекса 40%. | 62 | ||
| Примечание. В примерах 1-12 используется минеральный комплекс при содержании в его составе CaO+MgO 3:1 и содержании смеси оксидов в составе комплекса более 40%. |
Предложенный метод исключает использование классической для подобной очистки аппаратуры - гидроциклонов, электрокоагуляторов, отстойников. Метод проводится в одну операцию в имеющихся рабочих баках или отстойниках и позволяет использовать отходы собственного производства, что существенно снижает стоимость процесса очистки. Коагуляционно-сорбционную смесь без дополнительной регенерации в зависимости от степени загрязненности можно использована до 5 раз.
1. Состав для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты, включающий сорбент, коагулянт на основе хлоридов железа, алюминия, минеральный комплекс на основе щелочных зол, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиакриламид, а содержание смеси оксидов щелочноземельных металлов CaO+MgO в минеральном комплексе составляет не менее 40%, при этом в качестве сорбента используют окисленный или расширенный кристаллический или скрытокристаллический графит при следующем содержании компонентов, мас.%:
Сорбент 10-20
Коагулянт 15-30
Полиакриламид 1-5
Минеральный комплекс на основе щелочных зол - остальное, при смеси оксидов в нем CaO+MgO не менее 40%.
2. Состав для очистки отработанных вод, содержащих ионы металлов и нефтепродукты по п.1, отличающийся тем, что соотношение смеси оксидов щелочноземельных металлов СаО и MgO в минеральном комплексе составляет 3:1.
