Реагент для очистки сточных вод промышленных предприятий

Изобретение относится к применению реагента, содержащего классифицированный отсев щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм, причем указанный отсев содержит 92-99,9 мас.% смеси соединений: портландит - СаО⋅H2O, магнетит Fe3O4, брусит Mg(OH)2, кальцит СаСО3, сперрит 2Ca2SiO4⋅CaCO3, алюминат кальция 5СаО⋅3Al2O3, шпинель MgAl2O4, периклаз MgO, силикат кальция Ca2SiO4 и 0,1-8 мас.%, по крайней мере, одного элемента, выбранного из группы S, Mn, Cr, Zn, Ti, V, для очистки сточных вод промышленных предприятий от катионов тяжелых металлов, выбранных из группы: Cu, Fe, Pb, Mn, As. 3 ил., 8 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к реагенту для очистки сточных вод промышленных предприятий от загрязняющих примесей от катионов тяжелых металлов - Cu, Fe, Pb, Mn и др. Реагент представляет собой отсев щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня известен адсорбент для очистки сточных вод, раскрытый в RU 2003131515 А, опубл. 20.04.2005. В качестве адсорбента применяют феррохромный шлак.

Недостатком известного адсорбента является низкая степень очистки сточных вод.

Кроме того, из уровня техники известен адсорбент для очистки сточных вод, раскрытый в RU 1198013 А, опубл. 15.12.1985, прототип. Адсорбент представляет собой смесь тонкодисперсного механоактивированного шлака и глины.

Недостатками раскрытого выше адсорбента является низкая степень очистки сточных вод.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка реагента для очистки сточных вод промышленных предприятий из сталеплавильного шлака конверторного производства, обеспечивающего высокую степень очистки сточных вод.

Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки сточных вод.

Указанный технический результат достигается за счет того, что реагент для очистки сточных вод промышленных предприятий от катионов тяжелых металлов, содержащий классифицированный отсев щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства (далее - шлак) фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм, содержит 92-99,9 мас. % смеси соединений: портландит - СаО⋅H2O, магнетит Fe3O4, брусит Mg(OH)2, кальцит СаСО3, сперрит 2Ca2SiO4⋅CaCO3, алюминат кальция 5СаО⋅3Al2O3, шпинель MgAl2O4, периклаз MgO, силикат кальция Ca2SiO4 и 0,1-8 мас. %, по крайней мере одного элемента, выбранного из группы S, Mn, Cr, Zn, Ti, V, при этом не менее 95 мас. % частиц порошка имеют изометрическую окатанную форму, а остальные частицы имеют неизометрическую удлиненную форму.

Отсев щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм применяют в качестве реагента для очистки сточных вод промышленных предприятий от катионов тяжелых металлов.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Реагент для очистки сточных вод промышленных предприятий в виде классифицированного отсева щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм получают из несортированного отсева щебня фракции 0-10 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства Новолипецкого металлургического комбината. Для получения конечного продукта (реагента или адсорбента) используется следующий технологический комплекс. Из буферного склада ковшовыми погрузчиками отсев шлака с влажностью не менее 10 % попадает в приемный бункер (оснащен колосниковой решеткой для исключения попадания крупных посторонних вкраплений), откуда транспортерной лентой попадает в сушильную установку, оснащенную потоковыми датчиками влажности для недопущения пересушки материала. Высушенный отсев щебня фракции 0-10 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства поступает в систему воздушных классификаторов с группой циклонов для извлечения пылевидных мелкодисперсных фракций менее 0,3 мм из первоначальной фракции отсева щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства, данная фракция не используется для получения конечного продукта. Фракция свыше 0,3 мм поступает в грохот линейно-кругового движения (основан на принципе каскадно-гравитационной классификации, с разделением частиц в воздушном потоке по их крупности) для рассева конечных продуктов согласно подбору необходимого фракционного состава реагента. Система аспирации грохота совмещена с аспирацией комплекса классификации и выполнена на основе рукавного фильтра. Представленная линия позволяет получить одновременно 4 класса готовых продуктов. В результате указанных выше операций получают конечный продукт - реагент в виде классифицированного отсева щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм.

Химический состав полученного классифицированного отсева щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,63-10 мм представлен в таблице 1, в которой под Na2O подразумевается содержание щелочных оксидов в пересчете на оксид натрия. В таблице 2 и 3 представлен элементарный состав отсева щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм, соответственно. Анализ на элементный состав был произведен методом рентгеновской флуоресценции. Для проведения анализа из представительной пробы была отобрана навеска шлака массой 18 г и спрессована в таблетку.

Реагент содержит 92-99,9 мас. % смеси соединений: портландит - СаО⋅H2O, магнетит Fe3O4, брусит Mg(OH)2, кальцит СаСО3, сперрит 2Ca2SiO4⋅CaCO3, алюминат кальция 5СаО⋅3Al2O3, шпинель MgAl2O4, периклаз MgO, силикат кальция Ca2SiO4 и 0,1-8 мас. %, по крайней мере одного элемента, выбранного из группы S, Mn, Cr, Zn, Ti, V, при этом не менее 95 мас.% частиц порошка имеют изометрическую окатанную форму, а остальные частицы имеют неизометрическую удлиненную форму.

Испытания по очистке сточных вод с использованием заявленного реагента от загрязнений катионами тяжелых металлов проводили с использованием динамического метода, либо с использованием статического метода. При динамическом методе предварительно промытый отсев щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм в количестве 15 г помещали в адсорбционную колонку, высота слоя отсева шлака в колонке составляла 3 см (для фракции 2,5-5 мм) и 5 см (для фракции 0,3-2,5). Для сорбции использовался раствор ионов меди с концентрацией 17 мг/л, который пропускали через слой отсева шлака. В таблице 4 представлены результаты проведения динамического эксперимента по очистке раствора от ионов меди. с использованием отсева щебня фракции 2,5-5 мм. В таблице 5 представлены результаты проведения динамического эксперимента по очистке раствора от ионов марганца с использованием отсева щебня фракции 0,3-2,5 мм. Результаты экспериментов по очистке растворов от других тяжелых металлов с использованием отсева щебня фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм, аналогичны результатам, раскрытым в таблицах 4-5, при этом основным механизмом очистки растворов от ионов является осаждение нерастворимых гидроксидов металлов, которые образуются за счет повышения рН из-за растворения соединений кальция, входящих в состав шлака. Механизм адсорбции привносит незначительный вклад в очистку растворов.

При статическом методе были изготовлены модельный раствор с концентрацией ионов меди 20 мг/л и навески отсева щебня фракции 0,3-2,5 мм или 2,5-5 мм различной массы, навески помещали в приготовленный раствор объемом 0,15 л и выдерживали в течение 15 мин. Результаты измерений рН растворов и эффективность очистки от ионов меди с отсевом шлака фракции 0,3-2,5 мм и 2,5-5 мм представлены в таблице 6 и 7, соответственно. Таблице 8 представлены результаты при проведении испытаний статическим методом модельного раствора содержащий ионы: меди (1,24 мг/л), железа (0,829 мг/л), свинца (0,0386 мг/л), марганца (0,164 мг/л) и мышьяка (0,0819 мг/л). Результаты экспериментов по очистке растворов от других тяжелых металлов с использованием отсева щебня фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм, аналогичны результатам, раскрытым в таблицах 6-7. На фиг. 1 раскрыта эффективность очистки от массы концентрации шлака в модельном растворе. Эффективность очистки растворов от ионов меди выше при использовании фракции шлака 0,3-2,5 мм, из-за более высокой удельной поверхности, вследствие чего соединения кальция вымываются из материала быстрее, рН растворов выше. Фракция 2,5-5,0 обладает меньшей удельной поверхностью, то эффективность взаимодействия раствора и шлака ниже, что обуславливает более низкие значения рН и неравномерное распределение зависимости очистки от массы добавки шлака. Эффективность очистки выше 90% достигается с концентрацией шлака 0,4 г/л фракции 0,3-2,5 мм, тогда как шлака фракции 2,5-5,0 мм требуется 1,3 г/л. На фиг. 2 и 3 представлена эффективность очистки шлака 0,3-2,5 и 2,5-5 мм от времени взаимодействия, соответственно. Как видно из фиг. 2 и 3 эффективность очистки выше 90% достигается за первые 5-10 минут взаимодействия. Для достижения эффективности очистки около 90% достаточным временем перемешивания является интервал 10-15 минут.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Таблица 1
Компонент СаО MgO Na2O SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 SO3
Содержание, мас.% 40-50 2-4,5 0,5-1 14-15 1-5 17-23 0,7-1 0,1-0,5

Таблица 2
Соединение Содержание, мас. % Элемент Содержание, мас. %
CaO 48,20 Ca 34,47
Fe2O3 23,42 Fe 16,38
SiO2 14,80 Si 6,92
Al2O3 4,86 Al 2,57
MgO 3,91 Mg 2,36
MnO 2,71 Mn 2,10
P2O5 1,07 P 0,467
TiO2 0,276 Ti 0,166
V2O5 0,217 V 0,122
S 0,212 S 0,212
Cr2O3 0,175 Cr 0,120
SrO 0,0398 Sr 0,0337
K2O 0,0391 K 0,0325
CdO 0,0159 Cd 0,0139
ZnO 0,0086 Zn 0,0069
ZrO2 0,0070 Zr 0,0052
Co3O4 0,0068 Co 0,0050
Прочее 0,0328 Прочее 0,0328
O2 33,983

Таблица 3
Соединение Содержание, мас. % Элемент Содержание, мас. %
CaO 47,45 Ca 33,92
Fe2O3 26,56 Fe 18,57
SiO2 14,23 Si 6,65
Al2O3 3,84 Al 2,03
MnO 3,24 Mn 2,51
MgO 2,97 Mg 1,79
P 0,501 P 0,501
TiO2 0,344 Ti 0,206
V2O5 0,255 V 0,143
Cr2O3 0,184 Cr 0,126
S 0,143 S 0,143
Na2O 0,114 Sr 0,084
K2O 0,0874 K 0,0726
SrO 0,0435 Sr 0,0368
ZnO 0,0089 Zn 0,0072
Co3O4 0,0085 Co 0,0062
ZrO2 0,0066 Zr 0,0049
CuO 0,0053 Cu 0,0042
Прочее 0,0088 Прочее 0,0088
O2 33,1863

Таблица 4
№ пробы Время, мин Количество пропущенного раствора, мл Концентрация Cu после фильтрации, мг/л
Исходный раствор 0 0 17,38
1 10 50 16,63
2 20 100 16,83
3 30 150 15,47
4 40 200 15,23
5 50 250 15,67
6 60 300 14,69
7 70 350 15,31
8 80 400 16,07
9* 90 450 27,28
9** 90 450 1,80
10 100 500 16,42
11 110 550 15,91
12 120 600 15,76
13 130 650 15,00
14 140 700 15,62
15 150 750 15,94
16 160 800 15,15
17 170 850 15,62
18 180 900 16,94
19 190 950 15,95
20 200 1000 14,66

* - концентрация ионов меди в осадке

** - концентрация ионов меди в растворе после осаждения.

Таблица 5
№ пробы Время, мин Количество пропущенного раствора, мл Концентрация Mn до фильтрации, мг/л Концентрация Mn после фильтрации, мг/л
Исходный раствор 0 0 17,68
1 10 50 13,54 0,12
2 20 100 13,48 0,12
3 30 150 12,95 0,12
4 40 200 13,01 0,17
5 50 250 13,11 0,13
6 60 300 13,11 0,11
7 70 350 13,12 0,20
8 80 400 14,52 2,76
9 90 450 14,72 7,75
10 100 500 16,72 11,80
11 110 550 16,07 11,58

Таблица 6
№ п/п Концентрация шлака
в растворе, г/л
Объем раствора, л рН Эффективность очистки, %
0 0 0,15 6,506 0,00
1 0,2 0,15 8,163 81,32
2 0,4 0,15 9,472 99,80
3 0,6 0,15 9,740 98,79
4 0,8 0,15 10,360 99,79
5 1 0,15 10,674 99,66
6 1,2 0,15 10,848 98,91
7 1,4 0,15 10,894 99,22
8 1,6 0,15 11,155 99,27
9 1,8 0,15 11,105 91,73
10 2 0,15 11,240 93,00

Таблица 7
№ п/п Концентрация шлака
в растворе, г/л
Объем раствора, л рН Эффективность очистки, %
0 0 0,15 6,506 0,00
1 0,2 0,25 6,521 43,66
2 0,4 0,25 6,57 67,29
3 0,6 0,25 6,678 76,82
4 0,8 0,25 6,321 56,40
5 1,0 0,25 6,458 68,51
6 1,3 0,25 6,81 95,56
7 1,4 0,25 6,61 81,42
8 1,6 0,25 7,118 76,90
9 2,2 0,15 6,882 94,84
10 2,4 0,15 8,579 98,14
11 2,6 0,15 7,001 94,80

Таблица 8
№ п/п Время, мин Концентрация шлака
в растворе, г/л
рН, ед рН Эффективность очистки, %
Cu Fe Mn Pb
фракция 0,3 - 2,5 мм
1 10 0,41 9,95 92,26 92,52 93,38 99,22
2 15 0,41 10,134 97,18 85,40 91,80 97,25
3 10 0,60 10,518 97,90 92,52 95,74 99,56
4 15 0,61 10,266 94,11 94,33 97,71 99,30
5 10 0,81 10,346 97,34 95,66 97,32 98,16
6 15 0,81 10,668 98,07 90,83 97,71 98,26
фракция 2,5 - 5,0 мм
1 10 1,3 9,886 88,81 67,43 -* 95,47
2 15 1,3 10,22 91,44 86,10 - 97,67
3 10 1 9,97 93,22 86,10 86,49 97,25
4 15 1 9,884 95,85 85,27 - 98,94
5 10 1,6 9,9947 96,70 92,32 72,97 99,58
6 15 1,6 10,132 97,63 84,44 - 99,58

Применение реагента, содержащего классифицированный отсев щебня сталеплавильного шлака конвертерного производства фракции 0,3-2,5 мм или фракции 2,5-5 мм, причем указанный отсев содержит 92-99,9 мас.% смеси соединений: портландит - СаО⋅H2O, магнетит Fe3O4, брусит Mg(OH)2, кальцит СаСО3, сперрит 2Ca2SiO4⋅CaCO3, алюминат кальция 5СаО⋅3Al2O3, шпинель MgAl2O4, периклаз MgO, силикат кальция Ca2SiO4 и 0,1-8 мас.%, по крайней мере, одного элемента, выбранного из группы S, Mn, Cr, Zn, Ti, V, для очистки сточных вод промышленных предприятий от катионов тяжелых металлов, выбранных из группы: Cu, Fe, Pb, Mn, As.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для сельскохозяйственного, промышленного и бытового водоснабжения. В способе опреснения морской воды используют пониженное гидростатическое давление столба воды в акватории.

Изобретение относится к способу электродиализного опреснения соленой воды, включающему использование пакета чередующихся катионитных и анионитных ионообменных мембран, расположенных между анодным и катодным электродами, с образованием межмембранных камер, а также анодной и катодной приэлектродных камер между соответственно анодным и катодным электродами и ближайшими к ним ионообменными мембранами, подачу электрического напряжения на анодный и катодный электроды, пропускание подлежащей опреснению воды через межмембранные камеры, объединение потоков, прошедших через межмембранные камеры, в которых катионитная мембрана расположена со стороны, обращенной к катодному электроду, с получением продукта в виде потока опресненной воды, объединение потоков, прошедших через остальные межмембранные камеры, с получением рассола, одновременную промывку обеих приэлектродных камер пропусканием через них промывочного раствора сульфата натрия, отделение из прошедших через приэлектродные камеры потоков промывочного раствора газов, образующихся на электродах, с помощью газоотделителей.

Устройство предназначено для очистки вод от масел, нефти, нефтепродуктов, смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может найти применение в машиностроении, приборостроении, на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Устройство содержит бак, патрубок подвода очищаемой воды, отражатель, патрубок отвода очищаемой воды, систему сбора загрязненной воды с использованием замкнутой ленты типа ВПЯМ (волокнисто-пористого ячеистого материала), перемещающегося по роликам и регенерацией с отжимом, в котором в баке регенерации имеются ультразвуковые излучатели, расположенные попарно и образующие плоскую щель для прохода ленты ВПЯМ, имеется регулятор уровня воды, выполненный в виде рычажно-поршневой системы с ирисовой диафрагмой и автоматическим регулированием стоком воды, а патрубок подвода сточной воды имеет диффузорный участок перед отражателем.

Изобретение относится к способу микробиологической очистки, включающему последовательность выполняемых технологических операций, включающих приготовление маточного раствора с установленной дозировкой, внесение его в приемные емкости перекачивающих насосных станций предприятия с использованием автоматического дозатора для ввода маточного раствора в сточные воды с дальнейшей перекачкой в пруды-накопители, при этом аэрация сточных вод пруда-накопителя осуществляется подачей воздуха компрессором в горизонтально расположенный трубопровод, соединенный с распределительным агрегатом, который размещают на дне пруда-накопителя и соединяют с распределительными перфорированными трубопроводами, размещенными по всему периметру дна пруда-накопителя под углом 15°-20° друг от друга, что обеспечивает поднятие пузырьков воздуха к поверхности, поддерживая тем самым жизнедеятельность микроорганизмов для разложения загрязняющих веществ, в том числе в холодный период времени, что улучшает качество стоков перед их сбросом.

Изобретение относится к проточному электролизеру, содержащему корпус, электрохимическую камеру, систему управления и регулирования. При этом корпус выполнен сборно-разборным, состоит из передней и задней стягивающих пластин-стоек и стягивающих шпилек с гайками, причем передняя и задняя стягивающие пластины-стойки имеют крепежные отверстия для стягивающих шпилек, а также отверстия для присоединения трубопровода электролизера, при этом электрохимическая камера размещена в корпусе и выполнена из чередующихся катодных и анодных электродов в виде металлических пластин-электродов прямоугольной формы с установленными между ними изолирующими прокладками, повторяющими прямоугольную форму пластин-электродов.

Изобретение относится к способу получения порошка активированного угля из каменноугольного сырья путем воздействия ферромагнитных элементов во вращающемся электромагнитном поле вихревого электромагнитного аппарата, включающему загрузку, измельчение, активацию водяным паром при высокой температуре и выгрузку, причем подача воды осуществляется непосредственно в активную зону аппарата, где происходит измельчение и активация при соударении ферромагнитных активирующих элементов с каменноугольным сырьем – антрацитовой крошкой и водяным паром при температуре более 250°С, образующимся за счет превращения кинетической энергии движущихся элементов в тепловую, а выгрузка готового продукта осуществляется регулируемым потоком воздуха, выносящим фракции требуемого гранулометрического состава из активной зоны.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к способу предотвращения образования кислых стоков с отвалов горнорудной промышленности. Техническим результатом является предотвращение образования и распространения кислых стоков с отвалов горнорудной промышленности.

Изобретение относится к области проектирования очистных сооружений для полной биологической очистки сточных вод малых населенных пунктов, а именно к аэрационным установкам с аэробной стабилизацией избыточного активного ила. Гидроциклонный аэротенк содержит цилиндрический резервуар с коническим днищем.

Изобретение предназначено для очистки сточных вод от различных загрязнений. Биофлотокомбайн для очистки сточных вод включает корпус, внутри которого расположены перегородки, а с внешней стороны установлены патрубки соответственно подвода рабочей жидкости, сточной воды, крышку, пенный желоб с патрубком отвода пенного продукта, патрубок отвода очищенной воды, соединительный патрубок отвода осадка в шнековый сгуститель, имеющий внешний привод.
Настоящее изобретение относится к способу увеличения концентрации ионов магния в исходной воде, при котором: (a) обеспечивают входящий поток исходной воды QIN, при этом исходная вода имеет общую щелочность (CaCO3) от 5 до 200 мг/л; (b) увеличивают концентрацию двуокиси углерода в указанном входящем потоке QIN для получения потока исходной воды QCO2, содержащей двуокись углерода в концентрации от 20 до 100 мг/л.

Группа изобретений относится к природоохранным технологиям, коллоидной химии и нанотехнологиям. Предложены эмульгирующая дисперсия и способ очистки водной поверхности воды от нефти и нефтепродуктов. Эмульгирующая дисперсия содержит устойчивую водную дисперсию частиц нанокристаллической целлюлозы (НКЦ) в виде гидрозоля с концентрацией 3,5 -14,0 г/л. Частицы НКЦ имеют стержневидную форму с ацетилированной поверхностью 13,5 ацетатных групп на 100 целлюлозных звеньев, дзета-потенциал от -36 до -40 мВ, индекс кристалличности 0,88, размер по длине от 135 нм до 205 нм и по поперечному сечению от 6 нм до 10 нм. Эмульгирующую дисперсию наносят на загрязненную поверхность воды и проводят ультразвуковое диспергирование, обеспечивая биодеструкцию нефти. Изобретения позволяют получать устойчивую эмульгирующую дисперсию, обеспечивающую ликвидацию разливов сырой нефти в соленой и пресной воде, получение стабильной эмульсии нефти или нефтепродуктов в воде, при этом наблюдается эффективное окисление нефти и нефтепродуктов, в том числе с использованием углеводородокисляющих микроорганизмов, без вторичного ущерба для окружающей среды. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 26 пр.
Наверх