Способ очистки сточных вод от вредных примесей, содержащих кадмий

 

Изобретение относится к способам очистки многокомпонентных сточных вод от вредных примесей, в частности от кадмия, никеля, нефтепродуктов, анионных поверхностно-активных веществ в растворимой и дисперсной формах в присутствии этиленгликоля, поливинилового спирта и неорганических солей, и может быть использовано в машиностроительной и химической промышленности, в частности при производстве химических источников тока. Для осуществления способа перед очисткой сорбцией проводят очистку флокуляцией путем введения в сточные воды катионного полиэлектролита в количестве 0,5-2,2% от концентрации сухих веществ сточной воды, при этом флокуляцию проводят в два этапа, на первом их которых осуществляют очистку от вредных примесей в дисперсном состоянии, а на втором этапе - от вредных примесей в растворенном состоянии, а в качестве сорбента используют последовательно расположенные термомодифицированный доломит и активированный уголь. В качестве катионного полиэлектролита используют сополимер диметиламиноэтилметакрилата диметилсульфата и акриламида, содержащий не менее 80% мольных катионных групп, количество которого на первом этапе составляет 0,8-2,2%, а на втором этапе - 0,5-1,5% от концентрации сухих веществ сточной воды. Очистку сорбцией осуществляют путем пропускания через сорбенты обрабатываемой воды со скоростью 0,5-1 дм³/мин, причем объемное соотношение термомодифицированного доломита и активированного угля составляет 4: 1 соответственно. Способ обеспечивает повышение качества очистки многокомпонентных вод при обеспечении замкнутого цикла водоснабжения. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки многокомпонентных сточных вод от вредных примесей, в частности от кадмия, никеля, нефтепродуктов, анионных поверхностно-активных веществ в растворимой и дисперсной формах в присутствии этиленгликоля, поливинилового спирта и неорганических солей, и может быть использовано в машиностроительной и химической промышленности, в частности, при производстве химических источников тока.

Известен способ глубокой очистки сточных вод от тяжелых металлов, включающий стадию предварительной очистки, обессоливание обратным осмосом, утилизацию концентрата с выпаркой до сухого остатка и повторное использование очищенной воды, при этом предварительную очистку проводят реагентным осаждением и сорбцией на алюмосиликатах при рН 8-11, обессоливание проводят в аппарате обратного осмоса с числом ступеней концентрирования 3-5 при рН 5,5-6,5, концентрат перед выпаркой обрабатывают на алюмосиликатах при рН 8-9, причем регенерацию алюмосиликатного сорбента проводят в две стадии, а регенерацию обратноосмотических мембран проводят в режиме обессоливания при рН 8-11 в течение 2-5 ч через 12-14 дней работы (патент РФ 2085518, МПК C 02 F 9/00).

Недостатком данного способа является трудоемкость процесса, включающего несколько стадий очистки, каждая из которых характеризуется узким интервалом величины рН.

Известен способ очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, СПАВ и других примесей, включающий гальванокоагуляцию с использованием гальванопар и разделение твердой и жидкой фаз, при этом перед гальванокоагуляцией проводят предварительную очистку сточных вод в усреднительной емкости, в которую направляют осадок после гальванокоагуляции, образовавшуюся смесь подвергают магнитоакустическому резонансному воздействию, а гальванокоагуляцию предварительно очищенной жидкой фазы осуществляют последовательно в два этапа, причем на первом этапе гальванопара образована из частиц кокса и железа, а на втором - из частиц кокса и алюминия (патент РФ 2161137, МПК C 02 F 1/463).

Недостатком данного способа является применение дорогостоящих железа и алюминия для осуществления гальванокоагуляции, а также его высокая энергоемкость.

Известен способ очистки промывных вод после операции нанесения гальванопокрытий, включающий непроточную многоступенчатую промывку и сорбцию на неорганических материалах, при этом в качестве сорбента используют природный дисперсный кремнезем диатомитового типа (патент РФ 2074118, МПК C 02 F 1/28).

Однако данный способ предназначен для очистки сточных вод от тяжелых металлов и неэффективен при очистке сточных вод, включающих нефтепродукты, анионные ПАВ и другие загрязнители.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки сточных вод от тяжелых металлов, в том числе ионов никеля и кадмия, включающий очистку путем сорбции на композиционном сорбенте, при этом в качестве сорбента используют гальваношлам, гранулированный с полимерным связующим (патент РФ 2125972, МПК С 02 F 1/62, 1/58).

Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки многокомпонентных сточных вод, включающих загрязнители неорганической и органической природы. Кроме того, недостатком способа является использование в качестве сорбента высокотоксичного гальваношлама.

Задачей предлагаемого способа является повышение качества очистки многокомпонентных сточных вод от вредных примесей, в частности от кадмия, никеля, нефтепродуктов, анионных поверхностно-активных веществ в растворимой и дисперсной формах в присутствии этиленгликоля, поливинилового спирта и неорганических солей при обеспечении замкнутого цикла водоснабжения.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки сточных вод от вредных примесей, содержащих кадмий, включающем сорбцию, согласно предлагаемому решению перед очисткой сорбцией проводят очистку флокуляцией путем введения в сточные воды катионного полиэлектролита в количестве 0,5-2,2% от концентрации сухих веществ сточной воды, при этом флокуляцию проводят в два этапа, на первом из которых осуществляют очистку от вредных примесей в дисперсном состоянии, а на втором этапе - от вредных примесей в растворенном состоянии, а в качестве сорбента используют последовательно расположенные термомодифицированный доломит и активированный уголь.

В качестве катионного полиэлектролита используют сополимер диметиламиноэтилметакрилата диметилсульфата и акриламида, содержащий не менее 80% мольных катионных групп, количество которого на первом этапе составляет 0,8-2,2%, а на втором этапе 0,5-1,5% от концентрации сухих веществ сточной воды, а очистку сорбцией осуществляют путем пропускания через сорбенты обрабатываемой воды со скоростью 0,5-1 дм³/мин, причем объемное соотношение термомодифицированного доломита и активированного угля составляет 4:1 соответственно.

При введении катионного полиэлектролита воду перемешивают до равномерного распределения в ней сополимера.

Способ осуществляется следующим образом.

Процесс очистки состоит из флокуляции загрязнителей в два этапа, что приводит к образованию крупных флокул, отстаивании системы, фильтрации надосадочной жидкости, сорбции катионов никеля и кадмия, и возврате очищенной воды в замкнутый цикл водоснабжения.

Принципиальная схема очистки представлена на чертеже.

Согласно схеме, загрязненная вода после мойки оборудования, например, производства никель-кадмиевых аккумуляторов из емкости 1 поступает в многосекционный отстойник 2. В первой секции отстойника 2 проводят флокуляцию дисперсных частиц загрязнителей катионным полиэлектролитом, содержащим 80%-мольных катионных групп, в количестве 0,8-2,2% от концентрации сухих веществ сточных вод, в результате чего происходит образование крупных флокул и быстрое их оседание. Для повышения эффективности процесса флокуляции во время введения водного раствора флокулянта сточную воду перемешивают в течении 10-20 мин до равномерного распределения макромолекул сополимера по всему объему первой секции отстойника 2. В процессе заполнения водой последующих секций отстойника 2 путем переливания из предыдущих секций в них происходит отстаивание системы. После полного заполнения отстойника 2 надосадочную жидкость периодически в автоматическом режиме перекачивают насосом 3 в промежуточную накопительную емкость 4. После заполнения емкости 4, например через 6-8 ч, в нее добавляют водный раствор флокулянта, под действием которого из надосадочной жидкости нефтепродукты и анионные поверхностно-активные вещества переходят в дисперсное состояние. Флокулянт вводят в количестве 0,5-1,5% от концентрации сухих веществ сточных вод. Систему перемешивают механической мешалкой в течение 10-20 мин и выдерживают в покое 10-14 ч. Затем надосадочную жидкость прокачивают насосом 5 через механический фильтр 6 и адсорберы 7 со скоростью 0,5-1 дм³/мин в накопительную емкость 8, откуда самотеком очищенная вода поступает в емкость 1.

При выборе флокулянта из ряда полимеров наилучший результат очистки многокомпонентных вод получен при использовании катионных полиэлектролитов, в частности сополимеров четвертичных аммониевых солей. Высокая эффективность очистки обнаружена при использовании сополимера диметиламиноэтилметакрилата диметилсульфата и акриламида с высоким содержанием катионных групп (≥80 мол. %).

Кроме того, выбор данного флокулянта обусловлен высокой растворимостью в воде, нетоксичностью, сополимерным и полиэлектролитным характером его макромолекул и высокой молекулярной массой (1х10⁶). Оптимальная концентрация катионного полиэлектролита для каждого этапа флокуляции также определена экспериментально, выбрана из диапазона концентраций 1х10^-4-1х10^-2 г/дл и составляет для 1 этапа 7,5х10^-4 г/дл, а для 2 этапа 5,0х10^-4 г/дл.

Выбор в качестве сорбентов экологически чистых природного материала - доломита и активированного угля обеспечивает высокую эффективность очистки и экономичность способа. Причем используют термомодифицированный - путем тепловой обработки при 800-900^oС в течение 6-8 ч - доломит.

Объемное соотношение доломита и активированного угля 4:1 соответственно, и скорость пропускания воды 0,5-1 дм/мин также определены экспериментально и являются оптимальными. Причем пропускание воды осуществляют последовательно сначала через доломит, затем через активированный уголь. Данные физико-химические параметры обеспечивают качественную очистку воды, соответствующую нормативам для промывных вод (см. Справочник "Гальванотехника". М.: Металлургия. 1987. -С.736).

Ниже приведены примеры для замкнутого цикла водоснабжения. После мойки оборудования в секцию отстойника с загрязненной водой и накопительную емкость с надосадочной жидкостью вводят катионный полиэлектролит, содержащий 80% мольных катионных групп в различных количествах от концентрации сухих веществ сточной воды. Тщательно перемешивают систему и оставляют в покое в течение 12 ч. Затем надосадочную жидкость прокачивают через адсорберы с заданной скоростью. Отношения концентрации флокулянта к концентрации сухих веществ сточной воды (С_ф/С_св), соотношение сорбентов и величины скоростей прохождения (V) через сорбенты составляли (см. примеры).

Пример I. С_с.в= 0,095 г/дл; С_ф/С_с.в=0,79%(первый этап); С_ф/С_с.в=0,53% (второй этап), соотношение сорбентов 4:1; V=0,5 дм³/мин.

Пример II. С_с.в= 0,045 г/дл; С_ф/С_с.в=1,67%(первый этап); С_ф/С_с.в=1,11% (второй этап), соотношение сорбентов 4:1; V=0,8 дм³/мин.

Пример III. С_с.в= 0,034 г/дл; С_ф/С_c.в=2,2%(первый этап); С_ф/С_с.в=1,47% (второй этап), соотношение сорбентов 4:1; V=1 дм³/мин.

Результаты очистки представлены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создать замкнутый цикл водоснабжения при обеспечении высокой степени очистки от вредных загрязнителей, в частности от особо экологически опасного кадмия.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от вредных примесей, содержащих кадмий, включающий сорбцию, отличающийся тем, что перед очисткой сорбцией проводят очистку флокуляцией путем введения в сточные воды катионного полиэлектролита в количестве 0,5-2,2% от концентрации сухих веществ сточной воды, при этом флокуляцию проводят в два этапа, на первом из которых осуществляют очистку от вредных примесей в дисперсном состоянии, а на втором этапе - от вредных примесей в растворенном состоянии, а в качестве сорбента используют последовательно расположенные термомодифицированнывй доломит и активированный уголь.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионного полиэлектролита используют сополимер диметиламиноэтилметакрилата диметилсульфата и акриламида, содержащий не менее 80% мольных катионных групп, количество которого на первом этапе составляет 0,8-2,2%, а на втором этапе - 0,5-1,5% от концентрации сухих веществ сточной воды, а очистку сорбцией осуществляют путем пропускания через сорбенты обрабатываемой воды со скоростью 0,5-1 дм³/мин, причем объемное соотношение термомодифицированного доломита и активированного угля составляет 4:1 соответственно.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при введении катионного полиэлектролита воду перемешивают до равномерного распределения в ней сополимера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2