Способ очистки сточных вод кожевенного производства
Владельцы патента RU 2530042:
Шарапов Николай Владимирович (RU)
Баяндин Максим Валерьевич (RU)
Баяндина Евгения Николаевна (RU)
Кленовская Марина Александровна (RU)
Баяндин Дмитрий Валерьевич (RU)
Чепыгова Екатерина Витальевна (RU)
Галушкин Владимир Сергеевич (RU)
Донцов Антон Александрович (RU)
Кленовский Дмитрий Валерьевич (RU)
Галушкина Юлия Владимировна (RU)
Изобретение относится к очистке сточных вод кожевенного производства. Способ включает усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию рН, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама. Коррекцию рН проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л. В качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л. Перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л. Насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха. Изобретение позволяет упростить процесс очистки, уменьшить время очистки, расширить технологические возможности способа за счет обеспечения очистки всех сточных вод, в том числе кислых стоков с содержанием трехвалентного хрома до 100 мг/л. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных стоков кожевенных заводов с большим содержанием взвешенных веществ, жиров и соединений хрома.
Известен способ очистки сточных вод кожевенного производства от соединений хрома, белков и взвешенных веществ путем подкисления сточной воды до pH 4-5, отделения полученного осадка, подщелачивания известью до pH 7,5-8,0 и повторного удаления осадка напорной флотацией (SU 487024, C02F 1/24, опубл. 05.10.1975).
Недостатком известного способа является относительно низкая эффективность очистки сточных вод кожевенного производства от жиров (86,4%), содержание которых в стоках составляет до 1500 мг/л.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ очистки сточных вод кожевенного производства, включающий двухступенчатое усреднение сточных вод с фильтрацией для удаления грубодисперсных примесей, смешивание сточных вод с раствором сернокислого алюминия с коррекцией pH смеси до 6,4-7,5 введением серной кислоты и известкового молока (суспензии гидроксида кальция в воде), последующую напорную (компрессорную) флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление шлама. Характерной особенностью известного способа является поддержание концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в смеси сточной воды и сернокислого алюминия, которое осуществляют путем возврата очищенного (оборотного) стока в процесс смешивания.
Установка для осуществления известного способа включает соединенные магистралями накопитель, усреднитель первой ступени, решетчатый фильтр, накопитель-усреднитель второй ступени, сетчатый фильтр, реактор смешивания с сульфатом алюминия, флотатор с устройством насыщения сточных вод воздухом, сборную емкость очищенных стоков, магистраль возврата очищенных стоков в реактор для смешивания (RU 2145575, C02F 1/52, опубл. 20.02.2000).
Недостатками известного способа являются неэффективность его использования при очистке стоков кожевенного производства, содержащих соединения хрома, достаточно большое время очистки, сложность контроля и поддержания концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в стоке, возвращаемом в реактор смешивания.
Задачей и техническим результатом изобретения является упрощение процесса очистки, уменьшение времени очистки, расширение технологических возможностей способа за счет обеспечения очистки всех сточных вод, в том числе кислых стоков с содержанием трехвалентного хрома до 100 мг/л.
Данный результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод кожевенного производства, включающем усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию pH, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама, коррекцию pH проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, в качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л, перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л, а насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха.
Технический результат также достигают тем, что в качестве бората этаноламина используют борат моноэтаноламина, борат диэтаноламина или борат триэтаноламина; в качестве флокулянта используют высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата, полиэтиленимин; обработку очищенного оборотного стока ультразвуковым полем ведут с использованием водно-газового эжектора с газоструйным генератором ультразвука при подаче сжатого воздуха в эжектор под давлением 0,25-0,45 МПа; расход обработанного очищенного оборотного стока при подаче его в объем сточных вод составляет 40-60 м3/ч; напорную флотацию производят в течение 10-14 мин.
Отличительной особенностью предложенного способа является то, что при проведении коррекции pH до величины не менее 10,5 путем введения смеси суспензии гашеной извести и бората этаноламина в процессе усреднения сточных вод, применении в качестве коагулянта гидроксохлорида алюминия, осуществлении напорной флотации в присутствии катионного высокомолекулярного флокулянта и бората диэтаноламина при заявленных расходах реагентов, насыщении сточных вод воздухом при флотации принудительной подачей в их объем очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с одновременной подачей в него сжатого воздуха возникает синергетический эффект интенсификации процесса очистки сточных вод и повышения его эффективности.
Гидроксохлорид алюминия (Al2(OH)5Cl) по ТУ 6-00-05795731-250-96 - коагулянт нового поколения, предназначен для подготовки питьевой воды при обработке поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий. Его выпускают в виде водного раствора (марка А) и в виде твердого продукта (марка Б).
Технические характеристики:
| Наименование показателя | Норма по ТУ | ||
| Марка А | Марка Б | ||
| 1 сорт | 2 сорт | ||
| Массовая доля основного вещества в пересчете на Al2O3, %, не менее | 18,0 | 42,0 | 30,0 |
| Массовая доля хлоридов в пересчете на Cl, %, не более | 18,0 | 30,0 | 30,0 |
| Атомное отношение хлора к алюминию, (Cl/Al), (хлорное число), не более | 1,5 | 0,8 | 1,6 |
| Водородный показатель (pH) водного раствора с массовой долей основного вещества 0,5% в пересчете: на Al2O3 | 4,0±0,5 | 4,0±0,5 | 4,0±0,5 |
Бораты этаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином.
Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:
H2NCH2CH2OH+H3BO3→H2NCH2CH2OB(ОН)2
Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:
HN(CH2CH2OH)2+H3BO3→HN(CH2CH2O)2
ВОН Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:
N(CH2CH2OH)3+H3BO3→(CH2CH2O)3В
Технология получения БЭА заключается в следующем:
В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА. После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 1 моль борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 150-160°С до прекращения выделения воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с pH 10,2-10,5 и аминным числом 200-220 мг HCl/г.
Изобретение может быть проиллюстрировано примерами осуществления способа очистки сточных вод кожевенного производства с использованием установки, содержащей известные элементы: соединенные магистралями устройство очистки от грубодисперсных примесей, усреднитель, напорный флотатор, устройство насыщения сточных вод воздухом - водно-газовый эжектор с газоструйным генератором ультразвука, емкость сбора очищенных стоков, устройство ввода флокулянта, скребковое устройство и шламоприемник, рециркуляционный насос, вентили.
Способ с использованием установки, содержащей указанные элементы, осуществляют следующим образом.
После стандартной механической фильтрации для очистки от грубодисперсных примесей на решетках и/или сетках кислый сток, который может содержать до 100 мг/л ионов хрома (III), до 1500 мг/л жиров и до 10000 мг/л взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм, подают в усреднитель - емкость достаточного объема, где сток усредняют при постоянном перемешивании. При усреднении для коррекции pH до величины не менее 10,5 в сток добавляют смесь 4%-ной суспензии гашеной извести и бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, а также 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия. Расход гидроксохлорида алюминия составляет 10,0-20,0 мг/л.
При этой обработке происходит коагуляции трехвалентного хрома в виде нерастворимого в воде гидрата оксида хрома. Затем сток подают обычным сырьевым насосом в напорную магистраль флотатора. Перед входом смеси во флотатор в нее с помощью стандартного устройства ввода добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л. Указанное устройство может состоять из дозирующих насосов типа НД 2,5 Э, подающих раствор флокулянта и БЭА в напорную магистраль флотатора через компенсатор давления. В качестве флокулянта используют известные высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат, поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат и др.) полиэтиленимин. Для осуществления способа наиболее эффективными являются продукты марок ZETAG и SUPERFLOC на основе полиакриламида в виде полиэлектролитов с содержанием активного вещества не менее 50%.
Сточные воды по напорной магистрали подают во флотатор, где его насыщают воздухом. Насыщение сточных вод во флотаторе ведут принудительной подачей в их объем части очищенного оборотного стока под давлением 0,11-0,25 МПа после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха. Оптимальный расход обработанного очищенного стока, возвращаемого в виде двухфазной водно-воздушной смеси в нижнюю часть флотатора, зависит от объема флотатора и составляет 40-60 м3/ч. Сгущенный флотошлам удаляют из верхней части флотатора, затем его дегазируют и транспортируют на участок механического обезвоживания, а очищенный сток из нижней части внешней камеры флотатора подается в емкость сбора.
Часть очищенного стока (оборотную воду) из емкости сбора или из флотатора после удаления флотошлама через вентиль принудительно подают под давлением 0,25-0,45 МПа насосом по магистрали в устройство обработки ультразвуковым полем, которое выполнено в виде известного водно-газового эжектора, снабженного газоструйным генератором ультразвука (например, газодинамический ультразвуковой водно-газовый эжектор (ГУВД) производства ООО «Энергомашавтоматика» - http://npoema.ru/prod/17).
Струя очищенного оборотного стока истекает из сопла эжектора в рабочую камеру, создает в ней разряжение и входит в патрубок, снабженный диффузором. Одновременно в рабочую камеру эжектора через сопла газоструйного генератора ультразвука подают (вводят) сжатый воздух под давлением 0,25-0,45 МПа, что приводит к формированию в рабочей камере ультразвукового поля частотой 25-35 КГц. При этом удельная мощность ультразвукового поля может достигать более 100 Вт/см2, а давление в зоне диффузора эжектора - 0,11-0,25 МПа. Наложение ультразвукового поля обеспечивает формирование в зоне диффузора двухфазной водно-воздушной смеси с пузырьками воздуха с размерами 15-25 мкм.
Полученная двухфазная водно-воздушная смесь, прошедшая через эжектор, принудительно под давлением 0,11-0,25 МПа поступает по магистрали в нижнюю часть флотатора (расход 40-60 м3/ч), где смешивается со стоком из реактора смешивания с образованием хлопьев осадка, которые после всплытия удаляют из флотатора. Продолжительность напорной флотации составляет 10-14 мин. Очищенный сток перекачивают в зону промежуточного отстаивания, после чего направляют на биологическую очистку.
Параметры предложенного способа и эффективность очистки сточных вод по примерам в сравнении со способом по прототипу представлены в таблице.
В результате реализации способа по изобретению время очистки сточных вод кожевенного производства от ионов хрома, взвешенных веществ и жиров сокращается до 10-14 минут, обеспечивая заданную эффективность процессов очистки. Осуществление способа упрощается, поскольку не требует проведения постоянного контроля состава оборотных стоков, что позволяет значительно упростить процесс очистки и использовать простую схему устройства для его реализации.
| Таблица | ||||||
| Параметры способа | Значение параметров по примерам | Способ по прототипу | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| pH сточных вод после усреднения | 10,5 | 10,7 | 10,9 | 10,6 | 10,8 | менее 10 |
| Вещества для коррекции pH | Суспензия гашеной извести + БМЭА | Суспензия гашеной извести + БДЭА | Суспензия гашеной извести + БТЭА | Суспензия гашеной извести + БМЭА | Суспензия гашеной извести + БДЭА | Серная кислота + известковое молоко |
| Расход БЭА при коррекции pH, мг/л | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 4,5 | 5,5 | - |
| Коагулянт | Гидроксохлорид алюминия | Гидроксохлорид алюминия | Гидроксохлорид алюминия | Гидроксохлорид алюминия | Гидроксохлорид алюминия | Сульфат алюминия |
| Расход коагулянта, мг/л | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 12,0 | 18,0 | 12,0-20,0 |
| Вещество - активная основа флокулянта | Полиэтиленимин | Полиакриламид | САД* | Метилсульфатная соль ДМАЭМ** | Бензолсульфонатная соль ДМАЭМ*** | - |
| Расход флокулянта, мг/л | 15,0 | 20,0 | 25,0 | 18,0 | 23,0 | - |
| Расход БЭА при флотации, мг/л | 3,0 БМЭА | 4,0 БДЭА | 5,0 БТЭА | 3,5 БМЭА | 4,5 БДЭА | - |
| Частота ультразвукового поля, кГц | 25 | 30 | 35 | 27 | 33 | - |
| Давление при подаче сжатого воздуха в эжектор МПа | 0,25 | 0,35 | 0,45 | 0,30 | 0,40 | - |
| Расход обработанного очищенного оборотного стока, подаваемого в сточные воды, м3/ч | 40 | 50 | 60 | 45 | 55 | - |
| Давление при подаче в сточные воды обработанного очищенного оборотного стока, МПа | 0,11 | 0,18 | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,35-0,50**** |
| Продолжительность флотации, мин | 10 | 12 | 14 | 11 | 13 | 30 |
| Эффективность очистки, %, от: | ||||||
| - ионов хрома (III) | 98,9 | 99,3 | 99,1 | 98,8 | 99,0 | - |
| - взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм | 99,0 | 99,2 | 99,1 | 99,0 | 99,1 | 98,7-99,0 |
| - жиров | 99,1 | 99,3 | 99,2 | 99,1 | 99,2 | 98,7-99,0 |
| Примечание: | ||||||
| * - сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом | ||||||
| ** - метилсульфатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат) | ||||||
| *** - бензолсульфонатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат) | ||||||
| **** - давление насыщения смеси сточных вод и сернокислого алюминия воздухом |
1. Способ очистки сточных вод кожевенного производства, включающий усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию pH, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама, отличающийся тем, что коррекцию pH проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, в качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л, перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л, а насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве бората этаноламина используют борат моноэтаноламина, борат диэтаноламина или борат триэтаноламина.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата, полиэтиленимин.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку очищенного оборотного стока ультразвуковым полем ведут с использованием водно-газового эжектора с газоструйным генератором ультразвука при подаче сжатого воздуха в эжектор под давлением 0,25-0,45 МПа.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход обработанного очищенного оборотного стока при подаче его в объем сточных вод составляет 40-60 м3/ч.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что напорную флотацию производят в течение 10-14 мин.
