Способ адсорбционной очистки вод поверхностных источников



Способ адсорбционной очистки вод поверхностных источников
Способ адсорбционной очистки вод поверхностных источников
Способ адсорбционной очистки вод поверхностных источников
Способ адсорбционной очистки вод поверхностных источников

Владельцы патента RU 2704438:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова" (RU)

Актуальность проблемы обеспеченности населения Чеченской республики качественной питьевой водой связана с изменением природных вод под действием сбросов хозяйственно-бытовых, производственных и ливневых сточных вод различной степени загрязнения. Из общего объема сточных вод на долю промышленных приходится около 17%, остальные - на жилищно-коммунальный комплекс. Очистка поверхностных вод общепринятыми способами является недостаточной. Адсорбент состоит из мелкодисперсных (не более 10 мкм) минералов бентонита и брусита, его приготовление осуществляется в водной среде с использованием ультразвука. Полученные гранулы проходят термообработку в диапазоне 550°С - 600°С, приобретают высокую механическую прочность, большую удельную поверхность и способность к адсорбции веществ различной природы. Техническим результатом предлагаемого изобретения является способ очистки вод поверхностных источников от загрязнителей различной природы с помощью комплексного минерального адсорбента. 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области промышленной экологии и может быть использовано для очистки вод поверхностных источников (реки, озера, пруды и т.п.) до нормативных требований по предельно-допустимым концентрациям содержания загрязнителей.

Известно, что воды с цветностью более 30 градусов по платино-кобальтовой шкале и содержанием взвешенных примесей более 100 мг/л очищаются через стадию коагулирования (Водоподготовка: Справочник. / Под ред. д.т.н. С.Е. Беликова. М: Аква-Терм, 2007. - 240 с., Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1977. - 208 с.). Процесс очистки (осветления) проводится в специальных резервуарах с добавлением в очищаемую воду коагулянтов, например, сульфата алюминия или оксихлорида алюминия с дальнейшей очисткой через песчаные фильтры. Однако очистка сточных вод коагуляцией требует значительных затрат времени, введения дополнительных реактивов и наличия емкостного оборудования. При этом загрязняющие вещества, находящиеся в растворенном состоянии, остаются в очищаемой воде.

Известно, что мелкоизмельченный алюмосиликатный адсорбент, добавляемый в очищаемую воду на длительное время, является эффективным адсорбентом для тяжелых металлов. Например, в патенте РФ 2412756, кл. B01J 20/00, опубл. 2011 предложен способ очистки стоков мелкодисперсным алюмосиликатным сорбентом, получаемого как отход производства. Сорбцию свинца и кадмия осуществляют при перемешивании жидкой фазы с сорбентом в течение 6-32 часов. Недостатками способа являются низкая скорость сорбции и необходимость отделения значительного количества мелкодисперсного алюмосиликатного адсорбента, который в водной среде может дополнительно диспергироваться до микроразмеров.

Известен также способ очистки вод адсорбентом «Глинт», взятый нами за прототип. Адсорбент «Глинт» (ТУ 2163-001-15191069-2003) получают спеканием глины и соединений щелочно-земельных элементов, разработанный и применяемый для очистки промышленных и поверхностно-ливневых сточных вод путем осаждения катионов тяжелых металлов (см. Инструкция по применению. Активированный алюмосиликатный адсорбент Глинт. ЗАО "Квант минерал". Санкт-Петербург.2007 г., 6 с.). При большом сроке службы адсорбента и возможности его многократных промывок при использовании в существующих технологических схемах очистки сточных вод к недостаткам адсорбента «Глинт» следует отнести ограничения по кислотности обрабатываемых стоков (рН 7,5÷8,0), что требует предварительной подготовки стоков (2-3-ступенчатая очистка). К недостаткам адсорбента «Глинт» можно отнести и ограниченную сорбционную емкость по ионам тяжелых металлов (2,5÷5,6 г/дм), что приводит к необходимости частых промывок фильтрующей системы, а это существенно усложняет технологический процесс очистки воды.

Исследованиями Атаевой А.А. с соавторами (2009-2017) показано, что в воде из поверхностных водоисточников Чеченской республики присутствуют ионов таких тяжелых металлов как стронций, цинк и никель в сочетании с литием и галогенами. Это способствует образованию целого комплекса солей этих металлов, которые не элиминируются в процессе водоподготовки и могут влиять на состояние жизненно важных систем и органов человека. Приоритетными загрязнителями поверхностных вод ЧР являются нефтепродукты, СПАВ, тяжелые металлы, которые в некоторых источниках обнаружены в концентрациях выше предельно-допустимых в среднем на 12,9%.

Предлагаемое нами изобретение направлено на решение важной экологической проблемы - высокоэффективную очистку поверхностных высокозагрязненных вод.

Технический результат предлагаемого изобретения - разработка наиболее надежного, экологически чистого и экономически эффективного способа очистки вод поверхностных источников до нормативных требований, предъявляемых к питьевой воде по предельно допустимым концентрациям загрязнителей.

Способ адсорбционной очистки поверхностных вод, отличающийся тем, что загрязнители различной природы (гуминовые вещества, ионы тяжелых металлов, взвеси, синтетические поверхностно-активные вещества и т.п.) поглощаются (адсорбируются) на минеральных гранулах высокой поглотительной емкости, состоящих из бентонита и брусита (природный минерал, представляющий собой гидроокись магния). Исходные компоненты - бентонит и брусит - измельчаются до размеров частиц не более 10 мкм. Такой размер частиц смешиваемых веществ позволяет достигнуть высокой степени однородности адсорбционного материала. Повышенная поглотительная способность адсорбента достигается за счет рецептуры геля, из которого формуются гранулы, его ультразвуковой активации и режима обжига гранул (термообработки).

Состав геля - бентонит : вода : брусит=10:30:2. Этот состав определен экспериментально как оптимальный исходя из стойкости полученных гранул в слабокислой среде. Гель производится двухстадийно в ультразвуковом (УЗ) поле реактора мощностью более 10 Вт/см2. На первой стадии в УЗ-реакторе готовится суспензия брусита в воде в течение времени не менее 5 мин. На второй стадии добавляется бентонит и обработку получаемого геля ведут 8-10 минут. Под действием ультразвука происходит равномерное распределение смешиваемых компонентов и образование геля. Далее гель сушится до заданной влажности (50-60%). Гранулы из полученного геля формуются методом экструзии. Режим термообработки полученных гранул - 2 часа при 550°С - 600°С. Найденный экспериментально оптимальный режим термообработки позволяет получать гранулы с развитой поверхностью и устойчивые к водной среде в широком диапазоне рН. В таблице 1 (см. в графической части) приведены сравнительные характеристики полученного нами адсорбента и адсорбента «Глинт».

Пример 1. Приготовление адсорбента. Использовался бентонит Даш-Салахлинского месторождения, Республика Азербайджан, и брусит, предоставленный ООО «Русское горно-химическое общество». Исходные компоненты - бентонит и брусит, измельчаются на лабораторной установке до размеров частиц не более 10 мкм. Рецептура рассчитывается на 1,5 литра воды (объем УЗ-реактора - 2 литра) На первой стадии в ультразвуковом реакторе при подаваемой мощности 12 Вт/см2 готовится суспензия брусита (100 г) в воде (соотношение брусит : вода=30:2) в течение 5 мин. На второй стадии добавляется бентонит 500 г из расчета 10 частей бентонита на 30 частей воды. Гель подсушили в термошкафу при температуре 50°С до влажности 50%. Гранулы адсорбционного материала размером 0,5-2 мм получены на лабораторном экструдере. Термообработка выполнена в муфельной печи. Режим термообработки - 600°С в течение двух часов.

Пример 2. Оценка эффективности использования предлагаемого способа на примере очистки поверхностных вод Гойтинского водозабора р. Терек, г. Грозный. Отбор проб воды исследуемых водных объектов осуществляли согласно ГОСТ Р 51593-2000. Проводили измерение мутности и цветности (ГОСТ 3351-74 «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности» и ГОСТ Р 52769-2007 «Вода. Методы определения цветности»), определяли нитриты (ПНД Ф 14.1:2.3-95), хлорид-ионы (ПНД Ф 14.1:2.96-97), нитраты (ГОСТ 18826-73), общее солесодержание (ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97). В таблице 2 (см. в графической части) приведены результаты исследования воды из Гойтинского водозабора.

Установлено улучшение большинства определяемых показателей качества воды при фильтрации через фильтр с разработанным адсорбционным материалом: в среднем на 25%, показатель мутности снизился на 80%, а цветности - на 70%.

Пример 3. Оценка эффективности использования предлагаемого способа на примере очистки поверхностных вод Сунженского водозабора, г. Грозный. Отбор проб воды исследуемых водных объектов осуществляли согласно ГОСТ Р 51593-2000. Проводили измерение мутности и цветности (ГОСТ 3351-74 «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности» и ГОСТ Р 52769-2007 «Вода. Методы определения цветности»), определяли нитриты (ПНД Ф 14.1:2.3-95), хлорид-ионы (ПНД Ф 14.1:2.96-97), нитраты (ГОСТ 18826-73), общее солесодержание (ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97). В таблице 3 (см. в графической части) приведены результаты исследования воды Сунженского водозабора. Установлено улучшение большинства определяемых показателей качества воды при фильтрации через фильтр с разработанным адсорбционным материалом. Исходные пробы воды из Сунженского водозабора характеризовались высоким содержанием гуминовых веществ, обуславливающих цветность, взвешенных частиц и иловых остатков, повышающих мутность. Фильтрование этих вод через экспериментальный фильтр с разработанным адсорбционным материалом сопровождалось снижением цветности на 96%, мутности - на 99%. Особенно была эффективной очистка от микробного загрязнения.

Способ адсорбционной очистки вод поверхностных источников, отличающийся тем, что загрязнители различной природы (гуминовые вещества, ионы тяжелых металлов, взвеси) поглощаются (адсорбируются) на минеральных гранулах высокой поглотительной емкости, состоящих из бентонита и брусита, измельченных до размеров частиц не более 10 мкм, а высокая поглотительная способность минерального адсорбента достигается за счет рецептуры геля, из которого формуются гранулы, его ультразвуковой активации и режима обжига гранул (термообработки), причем состав геля - бентонит : вода : брусит = 10:30:2, приготовление геля производится в ультразвуковом поле мощностью более 10 Вт/см2 в ультразвуковом реакторе, гранулы из полученного геля формуются методом экструзии, режим термообработки полученных гранул - 2 часа при 550°С - 600°С.



 

Похожие патенты:

Способ очищения от механического загрязнения нефтью, нефтепродуктами, иными примесями поверхностных и донных слоев водных объектов, с применением вихревого оборудования: завихрителей, вихревых труб, сепараторов-конфузоров, циклонов-конфузоров, а также плавучих транспортных средств, путепроводов, накопительных емкостей.

Изобретение относится к охране окружающей среды, предназначено для ликвидации аварийных разливов нефти подо льдом в замерзающих морях в зоне аварийных подводно-добычных комплексов или подводных нефтепроводов при их эксплуатации и решает задачу по обеспечению эффективного сбора разлитой нефти в ледовых условиях подо льдом и на донном грунте при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для ограждения участка водной поверхности с целью предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к разделению жидкостей по плотности, например, при повышении или понижении концентрации ценных пищевых веществ, содержащихся в промывных водах при переработке растительного или животного сырья.

Изобретение относится к средствам очистки водоемов от нефтяных загрязнений, в частности для ликвидации загрязнений нефтью и нефтепродуктами морской акватории при аварийных разливах.

Изобретение относится к защите окружающей среды в нефтяной отрасли и может быть использовано при исследовании и анализе диспергентов для очистки и поддержании в надлежащем состоянии поверхности открытых водоемов в условиях Арктики и Крайнего Севера путем определения их химических или физических свойств.

Изобретение относится к области лечебной курортологии и бальнеологии и может быть использовано для поддержания уровня минерализации воды и параметров лечебной грязи в озере на заданном оптимальном уровне.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к созданию технических средств для очистки водоемов от сине-зеленых водорослей. Конструкция универсального агрегата включает плавучее средство, в качестве которого используют понтон, на корпусе которого шарнирно закреплены ковши с вогнутой мелкоячеистой поверхностью, с индивидуальным приводом каждого из них.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройству для очистки водоемов от водорослей. Агрегат для комплексной очистки водоемов от водорослей содержит плавсредство, водоприемник, приспособление для подъема смеси водорослей с водой и приспособление для отделения водорослей от воды.

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для обнаружения нефтяных разливов. Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема заключается в установке тепловизора на беспилотный летательный аппарат, располагаемый в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов.

Изобретение относится к вихревому соноплазмохимическому устройству для обработки жидких сред, которое может быть использовано, например в системах кондиционирования воды для обеззараживания водопроводной, морской и сточных вод.

Изобретение относится к способу низкотемпературной регенерации в системе окисления влажным воздухом. Способ включает направление сырьевого потока, содержащего отработанный уголь и некоторое количество образующего отложения загрязнителя, через теплообменник в установку окисления влажным воздухом для регенерации отработанного угля, добавление окислителя в сырьевой поток, осуществление процесса окисления влажным воздухом части сырьевого потока в установке окисления влажным воздухом с получением обработанного материала, содержащего регенерированный угольный материал, и отходящего газа, содержащего остаточный кислород в концентрации от примерно 5% до примерно 15% по объему, и направление обработанного материала из установки окисления влажным воздухом через теплообменник.

Группа изобретений относится к водоочистке. Система очистки воды включает бак для воды высокой температуры 102, беспламенный источник нагрева 112, цилиндрический сосуд 118 (гнездо гидроциклона), первый насос 148, счетчик образования водяного пара 150, а также конденсатор водяного пара и теплообменник 152.

Изобретение относится к комплексной обработке нефтесодержащих вод и может быть использовано в отраслях промышленности, где происходит образование промывных, ливневых и технологических загрязненных вод, содержащих нефтепродукты наряду с другими растворенными и механическими примесями с целью снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Группа изобретений относится к очистке грунтов, воды от нефти и нефтепродуктов с помощью биотехнологии. Предложены нефтеокисляющий биопрепарат, биосорбент на его основе и способ его приготовления.

Изобретение относится к способу очистки технологических конденсатов от сероводорода и аммиака. Технический результат заключается в повышении степени очистки технологических конденсатов и отходящих компонентов, а также снижении эксплуатационных затрат на осуществление процесса.

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод, а именно к флотационным машинам для очистки загрязненной воды. Флотационная установка для очистки природных и сточных вод содержит флотационную камеру 1, сатуратор 4, скребковый механизм шламоудаления 7, лоток 5 для сбора флотошлама, трубопроводы подачи исходной 2 и отвода очищенной 3 воды.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. Способ состоит в опреснении воды с использованием солнечной энергии.

Предложен способ получения гранулированного материала для очистки и обеззараживания питьевой воды, включающий стадию смешения сорбирующих и обеззараживающих веществ и полимерного связующего и стадию термического сжатия исходной смеси, отличающий тем, что в качестве сорбирующего вещества используют активированный уголь с йодным числом более 1000 мг/г, а стадию термического сжатия исходной смеси мелкодисперсных сорбирующих и обеззараживающих веществ и полимерного связующего проводят методами экструзии или горячего спекания при температуре на (10-40)°С выше температуры размягчения полимерного связующего и при сжатии смеси, составляющей (12-25)%, при соотношении активированный уголь:обеззараживающее вещество:полимерное связующее (0,1-1):(74-84,9):(10-25) мас.

Предложен способ получения гранулированного материала для очистки и минерализации питьевой воды, включающий стадию смешения сорбирующих, минерализующих веществ и полимерного связующего и стадию термического сжатия исходной смеси и отличающийся тем, что в качестве сорбирующего вещества используют активированный уголь с йодным числом более 1000 мг/г, а стадию термического сжатия исходной смеси мелкодисперсных сорбирующих, минерализующих веществ и полимерного связующего проводят методами экструзии или горячего спекания при температуре на 10-40°С выше температуры размягчения полимерного связующего и при сжатии смеси, составляющей 12-25%, при соотношении активированный уголь : минерализующее вещество : полимерное связующее 5-50:35-85:10-25 мас.%, с последующим дроблением полученного пористого блочного материала и его фракционирования.

Изобретение относится к энтеросорбентам и может быть использовано для проведения лечебно-профилактических мероприятий. Предложен композиционный энтеросорбент, содержащий глину лечебную Ундоровскую с добавлением трихлоргалактосахарозы с чистотой 95,5-99,5% и кислоты лимонной моногидрат при следующем содержании компонентов, мас.

Актуальность проблемы обеспеченности населения Чеченской республики качественной питьевой водой связана с изменением природных вод под действием сбросов хозяйственно-бытовых, производственных и ливневых сточных вод различной степени загрязнения. Из общего объема сточных вод на долю промышленных приходится около 17, остальные - на жилищно-коммунальный комплекс. Очистка поверхностных вод общепринятыми способами является недостаточной. Адсорбент состоит из мелкодисперсных минералов бентонита и брусита, его приготовление осуществляется в водной среде с использованием ультразвука. Полученные гранулы проходят термообработку в диапазоне 550°С - 600°С, приобретают высокую механическую прочность, большую удельную поверхность и способность к адсорбции веществ различной природы. Техническим результатом предлагаемого изобретения является способ очистки вод поверхностных источников от загрязнителей различной природы с помощью комплексного минерального адсорбента. 3 табл., 3 пр.

Наверх