Способ очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов

Авторы патента:

Шевелев Александр Витальевич (RU)

Макаров Владимир Михайлович (RU)

Никитина Елена Леонидовна (RU)

Ефимова Галина Александровна (RU)

Касалимова Марина Евгеньевна (RU)

C02F1/48 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Владельцы патента RU 2504518:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" (RU)

Изобретение может быть использовано для очистки стоков гальванических производств. Способ очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов низкочастотным импульсным полем включает обработку в гетерогенной среде, создаваемой гидроксидом кальция в количестве не менее 12 ммоль/л, в электромагнитном аппарате с использованием энергии переменного электромагнитного поля, создаваемого магнитными элементами из магнитотвердого материала, движущимися под воздействием этого поля. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки от катионов тяжелых металлов и сократить время очистки. 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу очистки стоков гальванических производств. Основными токсичными отходами производства являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов. Увеличение эффективности очистки таких стоков - одна из самых актуальных задач настоящего времени. Анализ известных способов очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов с использованием и без использования реагентов, как правило, не позволяет достичь конечного содержания примесей тяжелых металлов на уровне ПДК [Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство / Под ред. Проф. В.Н. Кудрявцева. - Изд. 2-е перер. и доп., М.: “Глобус”, 2002. - с.169], если проводить очистку известными способами в одну стадию. Рекомендуемый способ может использоваться для очистки сточных вод, прошедших стадию механической очистки до значений ПДК.

Известен способ обработки сточных вод от органических примесей магнитным полем с использованием смеси перекиси водорода с сернокислым алюминием в количестве 0,03-0,05 г/л [Патент РФ №2006483 C1, C02F 1/58, авт. Харин И.К, 1994 г.]. Однако в данном способе обработки от органических примесей процесс осуществляется в аппарате с вращающимся магнитным полем с индукцией магнитного поля 1,2 Тл, создаваемой магнитомягкими магнитными элементами, что требует повышенных энергозатрат.

Существует способ очистки и обеззараживания жидких сред в электромагнитном импульсном поле низкой частоты 12,5 Гц, силой тока 500 А [Патент РФ №2131848, C1 C02F 1/48, авт. Артамонов О.В., Дубинин А.Ю., Журавлев С.Г. 1999 г.]. Недостатком данного способа является то, что указанный способ не обеспечивает очистку катионов тяжелых металлов, содержащихся в сточных водах. Кроме того, рабочий объем таких аппаратов не более 20 л при коэффициенте заполнения реактора магнитными элементами менее 10%.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по назначению и технической сущности является способ очистки сточных вод низкочастотным электромагнитным импульсным полем безреагентным методом [Заявка №93046795 С02F 1/46, C02F 1/48, авт. Журавлев С.Г., Вятчинина Т.А., Артамонов О.В., Сергеев В.В., Дубинин А.Ю. 1996 г.]. Он характеризуется качественной очисткой сточных вод предприятий химической промышленности. Недостатком данного способа является длительность процесса, а также то, что указанный способ не обеспечивает очистку от катионов тяжелых металлов, содержащихся в сточных водах до ПДК.

Задачей изобретения является разработка более эффективного способа очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов с использованием энергии переменного электромагнитного поля. Поставленная задача решается тем, что сточные воды подвергают обработке в гетерогенной среде, создаваемой гидроксидом кальция, соответствующая ГОСТ-9179-77 не менее 12 ммоль/л, в электромагнитном аппарате (ЭМА) с использованием энергии переменного электромагнитного поля, создаваемого магнитными элементами, изготовленными из магнитотвердого материала, движущимися под воздействием этого поля. При включении индуктора в электрическую сеть рабочие элементы, подвергаются воздействию магнитного поля и приводятся в интенсивное хаотическое движение, передавая энергию воде и находящимся в ней катионам тяжелых металлов. Передача энергии в этом случае происходит за короткое время, что в обычных условиях затруднено. Тем самым увеличивается химическая активность обрабатываемых веществ с гидроксидом кальция. В результате этого процесса катионы тяжелых металлов переходят в осадок, удаляемый последующим фильтрованием. Данный способ приводит к повышению эффективности очистки и сокращению времени на очистку.

Для изучения процесса очистки использовали электромагнитный аппарат с частотой 50 Гц, индукцией переменного магнитного поля 0,3 Тл, напряженностью магнитного поля 450 А/см, создаваемого предварительно намагниченными магнитными элементами, изготовленными из магнитотвердого материала, движущимися под воздействием этого поля.

Пример 1.

Сточная вода объемом 300 см, содержащая смесь катионов никеля, железа, меди, а также свинца в различных концентрациях (табл.1) подвергалась обработке гидроксидом кальция, соответствующая ГОСТ-9179-77 в количестве 12 ммоль/л в аппаратах: с механической мешалкой (МП) (скорость вращения 1000 об/мин) и в электромагнитном аппарате (ЭМА) с использованием энергии электромагнитного поля с частотой 50 Гц, индукцией переменного магнитного поля 0,3 Тл, напряженностью магнитного поля 450 А/см, создаваемого магнитными элементами, изготовленными из магнитотвердого материала, при коэффициенте заполнения реактора магнитными элементами 20%. Остаточные концентрации катионов металлов после очистки представлены в таблице 1. Пример 2.

Сточные воды, объемом 300 см, содержащая катионы никеля, железа, цинка и смесь катионов Ni:Fe подвергалась обработке в электромагнитном аппарате (ЭМА) с использованием энергии электромагнитного поля с частотой 50 Гц, индукцией переменного магнитного поля 0,3 Тл, напряженностью магнитного поля 450 А/см, с содержанием гидроксида кальция в количестве 0, 3, 5, 10, 16 ммоль/л, а также в электромагнитном аппарате (ЭМА) с использованием энергии электромагнитного поля с частотой 50 Гц, индукцией переменного магнитного поля 0,3 Тл, напряженностью магнитного поля 450 А/см, без использования гидроксида кальция, при коэффициенте заполнения реактора магнитными элементами от 10-50%. Остаточные концентрации катионов металлов после очистки представлены в таблице 2.

Проведенные исследования показали, что при очистке сточных вод, содержащих катионы тяжелых металлов в гетерогенной среде с использованием гашеной извести и, энергии переменного электромагнитного поля и магнитных рабочих элементов, движущихся под действием этого поля в электромагнитном аппарате, заявленным способом удается добиться высокой степени очистки воды от токсичных ионов.

Проведение предложенного способа очистки обеспечивает непрерывность процесса при высокой производительности, упрощается технологическая схема очистки сточной воды с возможностью ее автоматизации, сокращение времени на очистку.

Таблица 1
№ опыта	Катионы	Время опыта, мин	ПДК хоз-пит (СанПиН 2.1.4.559-96), мг/л	Остаточные концентрации катионов, мг/л
Исходная	После МП	После ЭМА
1	Fe⁺³	3	0,3	5,8	4,3	0,01
	Ni⁺²		од	9,7	4,8	0,7
	Cu⁺²		1	4,4	3,2	0,07
2	Fe⁺³	8	0,3	5,8	2,1	0
	Ni⁺²		од	9,7	5,1	0,01
	Cu⁺²		1	4,4	2,4	0,01
3
	Pb⁺²	5	0,03	4,5	2,19	0,05
		7		2,8	1,33	0,03

Таблица 2
Номер опыта	Наименование катиона	Сод. гидроксида кальция, ммоль/л	Продолжительность опыта, мин	Объем заполнения магнитными элементами, %	Исходная конц. катиона, мг/л	Остаточная концентрация катионов, в ЭМА с сод. гидроксида кальция	ПДК хоз-пит (СанПиН 2.1.4.559-96),мг/л
1		0	7			7,8	0,1
		3	7	30	8,4	3,4
		5	5			1,5
		10	5			0,01
		16	9			0,01
2	Fe⁺⁵	0	5			5,1	0,3
		3	5	50	6,3	1,2
		5	8			0,01
		10	8			0
		16	8			0
3	Zn⁺²	0	6			0,85	5
		3	6	10	1,2	0,5
		5	6			0,1
		10	6			0,05
		16	7			0
4	Ni⁺²	0	7			0,97:10,5	0,1:0,3
	Fe⁺³	3	7	30	1,5:14.3	0,9:2,7
		5	7			0.15:0.01
		10	7			0.01:0
		16	7			0.01:0

Способ очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов низкочастотным импульсным полем, отличающийся тем, что сточные воды подвергают обработке в гетерогенной среде, создаваемой гидроксидом кальция не менее 12 ммоль/л в электромагнитном аппарате с использованием энергии переменного электромагнитного поля, создаваемого магнитными элементами, изготовленными из магнитотвердого материала, движущимися под воздействием этого поля.

Изобретение относится к модулям фильтрации в направлении "снаружи вовнутрь", содержащим капиллярные мембраны и предназначенным для очистки воды или другой замутненной жидкости.

Способ трубопроводного транспорта многофазной многокомпонентной смеси // 2503878

Изобретение относится к трубопроводному транспорту углеводородных газожидкостных смесей, в частности к способу сбора и трубопроводного транспорта многофазной продукции скважин.

Способ обезжелезивания минеральных питьевых вод, разливаемых в бутылки // 2503626

Изобретение относится к способу удаления двухвалентного железа из питьевых, преимущественно углекислых минеральных вод. Способ обезжелезивания минеральных питьевых вод, разливаемых в бутылки включает предочистку минеральных вод от взвешенных примесей, при этом обезжелезивание осуществляют только одной операцией - обработкой минеральных вод активными гранулированными угольными, сорбентами в присутствии природных гумусовых кислот в концентрации не менее 1 мг/дм3.

Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей // 2503625

Изобретение относится к устройству для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей и может быть использовано в очистных сооружениях водоснабжения и канализации, в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей и моющих растворов от посторонних органических примесей, а также для удаления нефтепродуктов с поверхностей водоемов рек, морей, океанов.

Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей // 2503624

Изобретение относится к устройствам для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей включает в себя плавающее маслосборное средство, неподвижную раму с размещенным на ней приводом, сливную систему, состоящую из скребка, гибкого шланга, накопителя нефтепродуктов.

Способ очистки сточных вод производства меламина // 2503623

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, образующихся в производстве меламина из мочевины по технологиям, предусматривающим применение водных растворов гидроксидов щелочных металлов для очистки и выделения меламина.

Установка для очистки промышленных сточных вод // 2503622

Изобретение может быть использовано для очистки промышленных сточных вод. Установка включает вертикальный корпус фильтра из двух частей: верхней цилиндрической (1) и нижней конической (2).

Способ производства лечебно-профилактических продуктов // 2503271

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для производства лечебно-профилактических продуктов. Способ производства лечебно-профилактических продуктов включает следующие стадии: получение водяного пара, конденсацию пара с получением легкой воды - содержание дейтерия не более 110 ppm и передачей энергии конденсации пара на жидкий теплоноситель, использование легкой воды для выращивания растений или совместного выращивания растений и животных, подачу теплоносителя на устройство отопления или устройство охлаждения помещения, в котором выращивают растения, или растения совместно с животными и вентиляцию этого помещения с извлечением из удаляемого воздуха воды.

Проточный электролитический элемент модульного типа // 2503173

Изобретение относится к электрохимической технологии обработки скисающего молока, а именно к проточному электролитическому элементу модульного типа, содержащему коаксиальные цилиндрические анодный и стержневой катодный электроды, вертикально установленные в диэлектрических втулках, керамическую диафрагму, коаксиально установленную во втулках между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, линии подвода и отвода обрабатываемых скисающего молока и воды, при этом каналы впускных и выпускных патрубков для подачи молока расположены по касательной к цилиндрической поверхности катодной камеры.

Способ утилизации продувочной воды циркуляционной системы // 2502683

Изобретение может быть использовано на тепловых электростанциях. Способ включает осветлительное фильтрование и глубокое умягчение потока продувочной воды перед утилизацией, подачу в циркуляционную систему добавочной воды и предварительное ее умягчение реагентной декарбонизацией и натрий-катионированием в щелочной среде, умягчение воды натрий-катионированием в режимах первичного и вторичного катионирования, предупреждение непрерывного выброса в атмосферный воздух фенола из состава оборотной воды в процессе ее испарительного охлаждения и бактерицидную обработку потока добавочной воды производным полигексаметиленгуанидина.

Способ очистки дренажного стока и устройство для его осущеcтвления // 2505486

Изобретение относится к очистке дренажного стока и может быть использовано для получения дополнительных объемов чистой воды для оросительной мелиорации. Предварительно в сбросном канале скашивают сорную растительность до уровня воды и оставляют ее для просушки. После высушивания выбирают растения тростника и камыша. Выбранные растения используют в качестве сорбента. Сорбентом заполняют сетку фильтрующей кассеты кассетоудерживающего устройства. В русле сбросного канала монолитно закрепляют устройство, содержащее сорбент, и пропускают через него дренажный сток. Скашивание растений и замену фильтрующей кассеты выполняют при переходе растения риса из одной фазы вегетации в другую. Изобретение позволяет улучшить мелиоративное состояние почвы и экологическую ситуацию на рисовых полях за счет уменьшения суффозии и выноса питательных веществ из почвы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Многосекционный контактный резервуар для обработки воды озоном // 2505487

Изобретение относится к технике обработки воды озонированием и может быть использовано, в частности, для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения городов и населенных пунктов, для дезинфекции оборотной воды бассейнов. Резервуар включает, но меньшей мере, три сообщающиеся между собой герметичные реакционные емкости, выполненные предпочтительно из бетона каждая в виде параллелепипеда, расположенные между напорным отсеком, соединенным с источником обрабатываемой воды, и сливным отсеком, имеющим отвод для подачи воды потребителю, а также оборудованный системой подачи озоно-воздушной смеси в каждую реакционную секцию и ее диспергирования в воду, системой отведения и деструкции остаточного озона в озоно-воздушной смеси, между секциями установлены межсекционные перепускные отсеки, и каждая секция контактного резервуара дополнительно оборудована устройствами равномерного распределения воды по ее поперечному сечению, причем вверху в виде установленных под уровень горизонта воды заглушенных с одного торца перфорированных труб, при этом открытые торцы труб, установленных в первой секции, сообщены с напорным отсеком контактного резервуара, а открытые торцы труб, установленных во второй и третьей секции, сообщены соответственно с полостями первого и второго межсекционного перепускного отсека, а внизу ниже диспергаторов озоно-воздушной смеси либо в виде аналогичных перфорированных труб, причем открытые торцы труб в первой и во второй секциях сообщены соответственно с полостью первого и второго межсекционного перепускного отсека, а открытые торцы труб в третьей секции сообщены со сливным отсеком, либо горизонтально установленной перфорированной перегородки, причем в стенках, отделяющих первую секцию от первого перепускного отсека, вторую секцию от второго перепускного отсека, третью секцию от сливного отсека ниже перфорированной перегородки выполнены сквозные каналы. Технический результат изобретения - повышение качества питьевой воды и эффективности использования произведенного озона. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Система и способ биоудержания // 2506229

Изобретение относится к системе очистки сбросового потока, такого как ливневая вода и сточные воды, содержащего твердые частицы и растворенные вещества. Система водоочистки содержит, по меньшей мере, один слой удержания, сконструированный для получения воды, текущей в систему, причем слой удержания содержит среды, имеющие состав, предназначенный для удержания фосфора, содержащие остатки водоочистки; дренажный слой, включающий в себя дренажную систему под слоем удержания, причем слой удержания и дренажный слой сконструированы и размещены так, что, по меньшей мере, часть воды, проходящей через слой удержания, будет приниматься дренажной системой. Технический результат - улучшение удаления избыточных азота и фосфора из загрязненных водных потоков. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 8 ил., 4 табл.

Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод // 2506230

Изобретение относится к устройству для очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано в области подготовки нефтепромысловых сточных вод, используемых в системе поддержания пластового давления при заводнении нефтяных месторождений. Устройство содержит основную емкость, перфорированные в горизонтальной плоскости водоподводящий в слой контактной массы из нефти и водоотводящий трубопроводы, расположенные в верхней и нижней частях емкости соответственно. Также устройство снабжено дополнительной емкостью, состоящей из двух частей. Первая часть снабжена гидрофобным фильтром, установленным горизонтально с герметизацией и фиксацией по всему периметру, и подводящим перфорированным патрубком, установленным ниже фильтра. Вторая часть снабжена водоотводным патрубком в нижней части, причем первая и вторая части сообщены сверху дополнительной емкости, а водоотводящий трубопровод основной емкости сообщен с подводящим патрубком дополнительной емкости. Основная емкость ниже слоя контактной массы из нефти и подводящий патрубок дополнительной емкости через соответствующую запорную арматуру сообщены с трубопроводом для подвода углеводородного растворителя. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении качества воды и увеличении нефтеотдачи. 1 ил.

Способ получения активированных растворов // 2506231

Изобретение относится к способам получения растворов с заранее заданными свойствами, которые могут найти применение в химической технологии, медицине, сельском хозяйстве, в частности в виноградарстве. Способ включает воздействие на 0,6%-ный раствор водорастворимой соли хлорида натрия в воде постоянным электрическим током в камерах диафрагменного электролизера. В полученные в результате электрохимической обработки исходного 0,6%-ного раствора хлорида натрия анолит и католит вводят равнодолевую смесь 3-х водорастворимых веществ в количестве, позволяющем образовать двухфазную систему из насыщенного раствора и равновесного осадка. В активируемый 0,6%-ный раствор хлорида натрия дополнительно вводят смесь силиката натрия, силиката калия и азотнокислого калия с соотношением сухих масс 1/1/1 в количестве 4,0% к массе раствора. Технический результат - получение активированных водных растворов, позволяющих повысить плодородие почвы виноградников, уменьшение энергозатрат. 2 табл.

Способ инактивации вирусов в водных средах // 2506232

Изобретение может быть использовано для приготовления ультрачистой воды, безопасной для употребления человеком, в результате сорбционной очистки питьевой воды от вирусов. Способ включает фильтрование воды через зоны с сорбционными материалами, где, по крайней мере, одна из зон представляет собой пористый фильтрующий элемент на основе смол, полученных конденсацией альдегидов с ароматическими фенолами или аминами. Сорбционный материал обладает следующими характеристиками: отношение абсолютного значения дзета-потенциала пористого фильтрующего элемента к значению эффективного радиуса канала протекания жидкости составляет не менее 104 В/м. В качестве такого сорбционного материала, по крайней мере, одной из зон используют пористый фильтрующий элемент на основе смолы, полученной конденсацией формальдегида с резорцином или меламином. Предпочтительно пористый фильтрующий элемент может содержать намывной слой из сорбционного материала, характеризующегося отношением абсолютного значения дзета-потенциала материала к значению эффективного радиуса канала протекания не менее 105 В/м. Способ обеспечивает высокую степень обезвреживания вирусов. 3 з.п. ф-лы, 17 пр., 9 табл.

Установка для подготовки обессоленной воды для производства синтез-газа // 2506233

Изобретение относится к технологиям очистки вод природных источников для дальнейшего их использования в качестве исходной воды для получения пара в процессах паровой или парокислородной конверсии углеводородных газов (производство синтез-газа). Установка для подготовки обессоленной воды содержит последовательно соединенные теплообменник для подогрева исходной воды, блок предварительного осветления, блок ультрафильтрации, блок ультрафиолетового обеззараживания, блок фильтров со степенью фильтрации не более 5 мкм и блок двухступенчатого обратного осмоса. Изобретение обеспечивает увеличение срока службы ультрафильтрационных и обратноосмотических мембран, обеззараживание воды. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Плавучая установка для биоутилизации пленок нефтепродуктов с поверхности водоемов // 2506370

Изобретение относится к области средств очистки окружающей среды, а именно средств очистки акватории от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, и может быть использовано при попадании в водную среду нефти и нефтепродуктов. Плавучая установка для биоутилизации пленок нефтепродуктов с поверхности водоемов содержит, по меньшей мере, один полый перфорированный барабан, соединенный с горизонтально расположенным валом и имеющий центральную полую герметичную емкость диаметром не менее 1/4 диаметра барабана, причем остальной объем барабана заполнен гранулами насадки, выполненной из инертного к действию нефтепродуктов материала с плотностью менее 1 г/см3. Конструкция установки обеспечивает погружение барабана в воду, по меньшей мере, на 1/4 диаметра, а вал выполнен с возможностью вращения посредством устройств механического привода вала, подачи воздуха или жидкости к поверхности барабана. Технический результат - повышение эффективности очистки поверхности водоемов от пленок нефтепродуктов, улучшение экологической обстановки. 11 з.п. ф-лы.

Способ извлечения избранных минералов из рудных пульп напорной флотацией и устройство для его осуществления // 2507007

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых методом флотации, в частности для извлечения из пульп полиметаллических руд легкошламующихся минералов совместно с известными способами флотации или самостоятельно, например, для извлечения драгоценных металлов из хвостов гравитационного обогащения, и может быть использовано для обогащения мелко- и тонковкрапленных полиметаллических руд. Способ извлечения избранных минералов из рудных пульп напорной флотацией, включающий обработку пульпы флотореагентами для гидрофобизации поверхности частиц избранных минералов, насыщение воды воздухом под давлением. Подготовленную кондиционированную пульпу тщательно смешивают с сатурированной воздухом водой при атмосферном давлении и полученную смесь пульпы с сатурированной водой обрабатывают током воздушных пузырьков флотационных размеров, генерируемых у дна флотокамеры. Изобретение позволяет повысить эффективность напорной флотации за счет избирательного извлечения гидрофобизированных частиц избранных минералов. 2 н. и 8 з. п. ф-лы, 8 ил.

Способ получения фуллеренов // 2507152

Изобретение может быть использовано при электрохимической очистке сточных вод, имеющих сложный состав органического происхождения и ряд неорганических компонентов. Проводят электрохимическую обработку сточных вод, содержащих органические примеси, в анодной камере двухкамерного электролизера под действием переменного асимметричного тока плотностью 500 мА/дм2 с асимметрией 7-10 (отношением плотности тока отрицательного полупериода к плотности тока положительного полупериода Iк/Iа) и частотой тока 1900-2200 Гц. Затем воду отстаивают и/или центрифугируют, полученный осадок в виде суспензии промывают и обрабатывают толуолом. Технический результат: получают кластеры С60 с минимальными энергетическими и материальными затратами.