Способ очистки высококонцентрированных щелочных сточных вод

 

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности к осветлению высококонцентрированных щелочных сточных вод и отработанных растворов кожевенных, меховых и других производств. Сущность изобретения заключается в предварительном разбавлении сточных вод промывными или оборотными водами до содержания взвешенных веществ 8-15 г/л при рН 9,5 и выше с последующим осветлением коагуляцией и флокуляцией при использовании в качестве коагулянта хлорида магния в количестве 0,2-2 г/л, а в качестве флокулянта полиакриламида или сульфометиленовой соли 2-метил 5-винилпиридина в количестве 1-5 мг/л. Способ обеспечивает высокую степень очистки с одновременным выделением взвешенных веществ и утилизацией шламов при пониженных затратах энергии.

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности к осветлению высококонцентрированных щелочных сточных вод и отработанных растворов кожевенных, меховых, целлюлознобумажных производств. Сложность очистки подобных стоков обусловлена высоким содержанием взвешенных веществ, других примесей, в том числе легко летучих при изменении рН, малой скоростью осаждения шламов, большими объемами шламов по отношению к объемам очищаемых вод.

Известна система очистки щелочных стоков отмочно-зольных операций кожевенного производства с помощью динамических мембран (G.Balducci, R.Giunti. Guoio, pelli. mater, cone., 1994, 70, №5, с.91-203). При использовании мембран, изготовленных нанесением гидроксида циркония на пористые трубы, очищалось 1700 м³ воды в год при величине ХПК стоков 50 г/л с хорошими показателями очистки. Однако метод дорог, применим при малых объемах стоков, требует предварительного удаления основного количества взвешенных веществ.

Для сточных вод, содержащих наряду со взвешенными веществами и органические примеси, предложено использовать процесс выпаривания сточных вод (Патент РФ 2081838, МПК С 01, опуб. 20.06.1997 г.) с последующим подогревом пара до 250-400°С в слое инертного материала, смешением с кислородом или воздухом и пропусканием полученной смеси через слой катализатора. Очищенный пар охлаждают до 120°С и компримируют, используя теплоту конденсации для испарения очищаемой воды. Способ энергоемок, сложен в использовании, малоприменим для периодически работающих производств типа кожевенно-меховых.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ очистки сточных вод от взвешенных веществ (твердых и жидких), в котором в качестве коагулята используется смесь природного бишофита (раствора хлорида магния) и гидроксохлорид алюминия (патент РФ №2064444, МПК С 02 F 1/52, опубл. 27.07.1996 г.). Использование подобного коагулята позволяет расширить диапазон рН при обработке воды до 8-11, скоагулировать эмульгированные органические примеси (жирные кислоты). Вместе с тем предложенные решения не позволяют применять смеси для очистки высококонцентрированных щелочных стоков из-за высокой остаточной концентрации алюминия в очищенной воде при рН более 8 вследствие растворимости алюминатов. Для концентрированных сточных вод требуются очень большие затраты смеси (до 30 г/л), что приводит к большим объемам шламов и малой скорости разделения фаз. Уменьшение рН до 8-9 при коагуляции приводит к резкому снижению эффективности хлорида магния (бишофита) как коагулянта, мало применим к сульфидсодержащим сточным водам из-за возможности выделения в газовую фазу сероводорода.

Техническим результатом заявляемого решения является очистка концентрированных щелочных сточных вод и отработанных растворов, в том числе стоков кожевенных производств, содержащих примеси сульфидов, с одновременным выделением взвешенных веществ и частично органических примесей при пониженных затратах энергии, реагентов при утилизации шламов.

Технический результат достигается тем, что высококонцентрированные стоки или отработанные растворы с высоким рН (более 9,5) предварительно разбавляют промывными водами производства или оборотными очищенными отработанными растворами до содержания взвешенных веществ 8-15 г/л, вводят коагулянт в дозах 0,2-2 г/л, в качестве которого используют хлорид магния и флокулянт в дозах 1-5 мг/л, причем в качестве флокулянтов применяют вещества, не приводящие к осаждению сульфидов, например полиакриламид (ПАА) или ВПК (сульфометиленовую соль 2-метил 5-винилпиридина), смесь перемешивают, а шлам выделяют отстаиванием.

При применении широко используемых коагулянтов - солей алюминия или железа для очистки щелочных стоков остаточное содержание металлов в очищенной воде превышает ПДК в сотни и тысячи раз, образуются тонкодисперсные осадки, плохо фильтрующиеся. В щелочных средах при рН 9,5 и выше хлорид магния легко гидролизуется, коагулирует частицы примесей, а остаточные концентрации магния в воде находятся на уровне 5-20 мг/л при ПДК в воде рыбохозяйственных водоемов 40 мг/л. Наличие магния в шламах не препятствует их утилизации.

Увеличение дозы коагулянта выше 2 г/л и флокулянта более 5 мг/л не приводит к повышению эффективности процесса и экономически нецелесообразно. Разбавление стоков промывными водами, в которых содержание взвешенных веществ не превышает 500 мг/л, или очищенными отработанными растворами, содержащими 1-2 г/л взвешенных веществ до концентрации менее 8 г/л приводит к существенному росту оборота вод, а более 15 г/л не обеспечивает при коагуляции разрушения агрегативной устойчивости системы и эффективной очистки.

Предлагаемое решение позволяет обеспечить высокую эффективность очистки высококонцентрированных щелочных стоков и отработанных растворов с малым потреблением малотоксичных магниевых солей, исключив подогрев и ее нейтрализацию с одновременным обеспечением возможностей утилизации шламов и дальнейшей очисткой стоков до нормативных требований обычными методами. Способ позволяет проводить очистку стоков и растворов, содержащих примеси сульфидов, исключив загрязнение атмосферы токсичным сероводородом.

Пример 1. Отработанный раствор отмочно-зольных операций кожевенного производства с содержанием 26 г/л взвешенных веществ, 3,1 г/л сульфидов смешивали с коагулянтом (хлоридом магния) в дозах 1,5 г/л и флокулянтом (полиакриламидом) 5 мг/л при 22°С и рН 12,4, после перемешивания в течение 3 минут и отстаивания в течение 6 часов осаждения осадка не наблюдалось, агрегативная устойчивость системы не нарушалась.

Тот же раствор разбавили оборотными промывными водами до содержания взвешенных веществ 15 г/л, сульфидов 1,8 г/л, смешали с хлоридом магния дозами 2 г/л и полиакриламидом в дозах 5 мг/л при 22°С и рН 12,3. ХПК исходного раствора - 15,4 г О₂/л. После 2 часового отстаивания содержание взвешенных веществ в осветленной воде уменьшилось до 1,4 г/л, ХПК до 8 г/л, содержание сульфидов 1,78 г/л, рН до 11,9. Степень очистки воды по взвешенным веществам составила 92%, по ХПК - 52%.

Пример 2. При использовании стоков того же состава, что и в первом примере, после разбавления до 15 г/л при введении 2 г/л хлорида магния (коагулянта) и 2 мг/л ВПК через 2 часа отстаивания остаточное содержание взвешенных веществ уменьшилось до 1,02 г/л, ХПК до 6,4 г/л, рН до 11,8. Степень очистки по взвешенным веществам достигла 93% по ХПК - 58%.

Пример 3. Сточные воды разбавили оборотными водами до остаточного содержания взвешенных веществ 9,2 г/л, ХПК 9,8 г/л при рН 10,3.

В них ввели 0,2 г/л хлорида магния и 5 мг/л ВПК. После часового отстаивания содержание взвешенных веществ уменьшилось до 1,22 г/л, ХПК до 5 г/л, рН до 9,8. Объем шлама составил 21% от объема очищаемого раствора.

Пример 4. Отработанный раствор от производства кожи разбавили до остаточного содержания взвешенных веществ 8 г/л, ХПК 7 г/л, при рН 11,9 смешали с хлоридом магния в дозе 1 г/л и полиакриламид - 2 мг/л и подвергли отстаиванию в течение 1 часа. Через час в жидкой фазе содержание взвешенных веществ составило 0,28 г/л, т.е. степень очистки достигла 96,5%, по ХПК - 23%, рН 11,4. Объем шлама через час составил 35% объема исходного раствора. После отделения шлама продолжали его отстаивание в течение 8 часов, при этом объем шлама уменьшился до 15%.

Формула изобретения

Способ очистки высококонцентрированных щелочных сточных вод, включающий смешение их с хлоридом магния, флокуляцию шлама, его отделение и утилизацию, отличающийся тем, что сточные воды предварительно разбавляют промывными или оборотными водами до содержания взвешенных веществ 8-15 г/л при рН=9,5 и выше, после чего вводят хлорид магния как коагулянт в дозах 0,2-2 г/л и полиакриламид (ПАА) или сульфометиленовую соль 2-метил 5-винилпиридина (ВПК) в дозах 1-5 мг/л, перемешивают и осветляют отстаиванием.