Способ очистки сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества и неорганические соли

Изобретение относится к способам очистки стоков и получению вторичных ресурсов из сточных вод, образующихся при выделении эмульсионных каучуков из латекса. Способ позволяет провести разделение, извлечение и концентрирование для последующего использования в производстве неорганических солей и поверхностно-активных веществ, в том числе биологически неокисляемых и токсичных веществ, с помощью которых получены эмульсионные каучуки. Способ включает разделение и обработку обратным осмосом с получением концентрированного раствора неорганических солей, а также утилизацию полученных продуктов, причем при разделении ведут концентрирование поверхностно-активных веществ адсорбентом при рН=2-4 с последующей экстрактивной регенерацией адсорбента, а в качестве сорбента используют отходы водоподготовки и газоводоочистки - отработанные катиониты КУ-2 и КУ-1. Способ обеспечивает удешевление, упрощение способа и достижение более глубокого извлечения из сточных вод ПАВ, в том числе биологически неокисляемых и токсичных веществ, организацию стадии получения вторичных ресурсов - раствора коагулянта и ПАВ, а также высокую степень очистки сточных вод с целью повторного их использования.

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам очистки стоков и получению вторичных ресурсов из сточных вод, образующихся при выделении эмульсионных каучуков из латекса. Оно позволяет провести разделение, извлечение и концентрирование для последующего использования в данном производстве неорганических солей и поверхностно-активных веществ, в том числе биологически неокисляемых и токсичных веществ, с помощью которых получены эмульсионные каучуки, и может быть использовано в промышленности синтетического каучука, а также в других производствах.

Известен аналог процесса /А.с. 735576, бюл. №19, опубл. 28.05.80 г. СССР - Способ очистки сточных вод производства латексов/, включающий непрерывную очистку от полимера и ПАВ (некаль, лейканол) за счет обработки жидкой фазы (сточной воды после первой стадии очистки) суспензией пылевидного активированного угля, а выделенный отработанный уголь направляют на стадию коагуляции, т.е. на стадию обработки латексных сточных вод неорганическими электролитами в качестве антиагломерирующей добавки. Суспензию пылевидного активированного угля в жидкую фазу вводят в количестве 0,5-0,9 г/г полимера в пересчете на сухой пылевидный уголь.

Недостатками данного способа являются отсутствие стадии регенерации дорогостоящего активированного угля в достаточном количестве, потеря кондиционных ПАВ и неорганических солей, а остаточное содержание загрязняющих веществ и примесей не позволяет повторно использовать очищенную воду.

Наиболее близким по технической сущности является способ /А.с. 1212965 А, бюл. №7, опубл. 23.02.86 г. СССР - Способ очистки сточных вод, содержащих ПАВ и неорганические соли/, включающий разделение ПАВ и неорганических солей ультрафильтрацией на мембране с размером пор 5,0-17,5 нм, концентрирование неорганических солей электродиализом с последующей обработкой обессоленного стока обратным осмосом и утилизацию полученных продуктов.

Недостатками данного способа является следующее:

а) зарастание пор мембран установки ультрафильтрации ПАВ и примесями, содержащимися в сточной воде - серуме;

б) недостаточная степень извлечения ПАВ в процессе ультрафильтрации;

в) необходимость проведения процесса регенерации из-за частой забивки мембран;

г) образование дополнительного количества сточных вод при регенерации;

д) получение в процессе ультрафильтрации концентрата с низким содержанием ПАВ, что усложняет их извлечение из водной фазы;

е) требуется дополнительная стадия обработки очищенных вод на элекгродиализаторе;

ж) сложное аппаратурное оформление процесса и высокие энергетические затраты.

Технической задачей является удешевление, упрощение способа и достижение более глубокого извлечения из сточных вод ПАВ, в том числе биологически неокисляемых и токсичных веществ, организация стадии получения вторичных ресурсов - раствора коагулянта и ПАВ, а также очистка сточных вод с целью повторного их использования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества и неорганические соли, включающем их разделение и обработку обратным осмосом с получением концентрированного раствора неорганических солей, а также утилизацию полученных продуктов новым является то, что их разделение с концентрированием поверхностно-активных веществ осуществляют адсорбентом при рН=2-4 с последующей экстрактивной регенерацией адсорбента, причем в качестве адсорбента используют отходы водоподготовки и газоводоочистки - отработанные катиониты КУ-2 и КУ-1.

Техническим результатом является извлечение из сточных вод ПАВ и получение концентрированного раствора неорганических солей с последующим использованием в производстве синтетического каучука, а также обеспечение высокой степени очистки сточных вод для повторного их использования.

Способ осуществляется следующим образом.

Сточная вода, содержащая ПАВ и неорганическую соль, подается в одно или многоступенчатый адсорбер прямо- или противотоком, а затем направляется на установку обратного осмоса, где происходит отделение неорганической соли от основной части стока для возвращения в виде концентрированного раствора на стадию выделения каучука из латекса. Сорбированные ПАВ на адсорбенте извлекаются с помощью экстрагента и после их выделения из экстракта вновь возвращаются в процесс.

Пример 1.

Серум, полученный при коагуляции каучука СКС-ЗОАРК, с содержанием хлористого натрия - 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 398 г/м³ и лейканола - 301 г/м³ и рН=2,9 подают в стеклянную трубку диаметром 0,06 м со слоем отработанного катионита КУ-2 (с Нововоронежской АЭС) высотой 0,6 м. Объемная скорость подачи серума составляет 0,25 м³/ч. В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 53 г/м³ и лейканола 69 г/м³.

Отработанный катионит сорбирует на своей поверхности 8,62% смоляных и жирных кислот и лейканола 5,8% (от массы катионита).

Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,1 м³ с содержанием хлористого натрия 123,8 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 105,5 г/м³ и лейканола - 160,5 г/м³ и фильтрат в количестве 0,15 м³ с содержанием хлористого натрия 1,2 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 18 г/м³ и лейканола - 8 г/м³. Соотношение объемов концентрата и фильтрата при обратном осмосе 1:1,5.

Полученный концентрат используют для приготовления раствора коагулянта при выделении каучука из латекса, а фильтрат направляют на производственные нужды.

Пример 2.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что объемная скорость подачи серума составляет 0,1 м³/ч. В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 18 г/м³ и лейканола - 23 г/м³. Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,04 м³ с содержанием хлористого натрия 122,5 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 31,86 г/м³ и лейканола - 47,75 г/м³ и фильтрат в количестве 0,06 м³ с содержанием хлористого натрия 2,5 г/м³, смоляных и жирных кислот - 3,5 г/м³ и лейканола - 2,6 г/м³. Соотношение объемов концентрата и фильтрата при обратном осмосе 1:1,5.

Отработанный катионит КУ-2 сорбирует на своей поверхности 3,8% смоляных и жирных кислот и 2,78% лейканола (от массы катионита).

Полученный концентрат используют для приготовления раствора коагулянта при выделении каучука из латекса, а фильтрат для производственных нужд, при этом продолжительность цикла между стадиями регенерации установки обратного осмоса возрастает в 2-3 раза.

Пример 3.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что объемная скорость подачи серума на установку адсорбции составляет 0,5 м³/ч.

В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 229 г/м³ и лейканола - 196 г/м³. Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,2 м³ с содержанием хлористого натрия 124,2 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 544,75 г/м³ и лейканола - 457,75 г/м³ и фильтрат в количестве 0,3 м³ с содержанием хлористого натрия 0,8 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 37 г/м³ и лейканола - 43 г/м³. Соотношение объемов концентрата и фильтрата при обратном осмосе 1:1,5.

Отработанный катионит сорбирует на своей поверхности 8,45% смоляных и жирных кислот и 5,25% лейканола (от массы катионита).

Высокое содержание ПАВ в сточной воде резко сокращает продолжительность цикла между стадиями регенерации установки обратного осмоса, а полученный концентрат с таким высоким содержанием ПАВ не целесообразно использовать в качестве раствора коагулянта при выделении каучука из латекса.

Пример 4.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что серум имеет рН=4.1, а объемная скорость его подачи составляет 0,25 м³/ч.

В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 82 г/м³ и лейканола - 104 г/м³. Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,1 м³ с содержанием хлористого натрия 123,5 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 168,1 г/м³ и лейканола - 255,2 г/м³ и фильтрат в количестве 0,15 м³ с содержанием хлористого натрия 1,5 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 24,6 г/м³ и лейканола - 3,2 г/м³.

Отработанный катионит сорбирует на своей поверхности 7,9% смоляных и жирных кислот и 4,93% лейканола (от массы катионита).

Повышенное содержание ПАВ в сточной воде после установки адсорбции сокращает продолжительность цикла между стадиями регенерации установки обратного осмоса, а полученный концентрат с таким содержанием ПАВ осложняет его использование в качестве раствора коагулянта при выделении каучука из латекса.

Пример 5.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что объемная скорость подачи серума составляет 0,1 м³/ч. В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 18 г/м³ и лейканола - 24 г/м³.

Отработанный катионит сорбирует на своей поверхности 3,84% смоляных и жирных кислот и 2,84% лейканола (от массы катионита).

Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,025 м³ с содержанием хлористого натрия 198,2 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 44,4 г/м³ и лейканола - 81,6 г/м³ и фильтрат в количестве 0,075 м³ с содержанием хлористого натрия - 1,8 г/м³, смоляных и жирных кислот - 4,6 г/м³ и лейканола - 2,4 г/м³. Соотношение объемов концентрата и фильтрата при обратном осмосе 1:3.

Полученный концентрат используют в качестве раствора коагулянта при выделении каучука из латекса, а фильтрат для производственных нужд, при этом продолжительность цикла между стадиями регенерации установки обратного осмоса отмечают на уровне примера 1.

Пример 6.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что рН=1,9.

В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 46 г/м³ и лейканола - 75 г/м³.

Отработанный катионит сорбирует на своей поверхности 8,8% смоляных и жирных кислот и 8,45% лейканола (от массы катионита).

Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,1 м³ с содержанием хлористого натрия 124 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 110,35 г/м³ и лейканола - 158,7 г/м³ и фильтрат в количестве 0,15 м³ с содержанием хлористого натрия 1,0 г/м³, смоляных и жирных кислот - 3,7 г/м³ и лейканола - 19,2 г/м³. Соотношение объемов концентрата и фильтрата при обратном осмосе 1:1,5.

Полученный концентрат используют в качестве раствора коагулянта при выделении каучука из латекса, а фильтрат для производственных нужд, при этом продолжительность цикла между стадиями регенерации установки обратного осмоса отмечают на уровне примера 1. Данное снижение рН среды не оказывает влияния на эффективность процесса очистки, поэтому нецелесообразно проводить очистку при низком значении рН из-за дополнительного расхода кислоты.

Пример 7.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что в качестве сорбента используют отход водоподготовки - отработанный катионит КУ-2 с Воронежского авиастроительного объединения.

В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 50 г/м³ и лейканола 65 г/м³.

Отработанный катионит сорбирует на своей поверхности 8,7% смоляных и жирных кислот и лейканола 5,9% (от массы катионита).

Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,1 м³ с содержанием хлористого натрия 123,9 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 102,5 г/м³ и лейканола - 152 г/м³ и фильтрат в количестве 0,15 м³ с содержанием хлористого натрия 1,1 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 15 г/м³ и лейканола - 7 г/м³. Соотношение объемов концентрата и фильтрата при обратном осмосе 1:1,5.

Полученный концентрат используют для приготовления раствора коагулянта при выделении каучука из латекса, а фильтрат направляют на производственные нужды.

Пример 8.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что в качестве сорбента используют отход водоподготовки - отработанный катионит КУ-1.

В результате получают сточную воду с содержанием хлористого натрия 50 г/м³, смоляных и жирных кислот - 60 г/м³ и лейканола 75 г/м³.

Отработанный катионит сорбирует на своей поверхности 8,45% смоляных и жирных кислот и 5,65% лейканола (от массы катионита).

Отделенную от ПАВ сточную воду подают на установку обратного осмоса, где получают концентрат в количестве 0,1 м³ с содержанием хлористого натрия 123,5 кг/м³, смоляных и жирных кислот - 119 г/м³ и лейканола - 173 г/м³ и фильтрат в количестве 0,15 м³ с содержанием хлористого натрия 1,0 г/м³, смоляных и жирных кислот - 20,7 г/м³ и лейканола - 9,7 г/м³. Соотношение объемов концентрата и фильтрата при обратном осмосе 1:1,5.

Полученный концентрат используют в качестве раствора коагулянта при выделении каучука из латекса, а фильтрат для производственных нужд, при этом продолжительность цикла между стадиями регенерации установки обратного осмоса отмечают на уровне примера 1.

Таким образом, использование предлагаемого способа по отношению к известному способу позволяет достичь более глубокой степени очистки фильтрата, получить раствор коагулянта более высокой концентрации и адсорбированные ПАВ на сорбенте с целью дальнейшего их использования в производстве.

Способ очистки сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества и неорганические соли, включающий их разделение и обработку обратным осмосом с получением концентрированного раствора неорганических солей, а также утилизацию полученных продуктов, отличающийся тем, что их разделение с концентрированием поверхностно-активных веществ осуществляют адсорбентом при рН=2-4 с последующей экстрактивной регенерацией адсорбента, причем в качестве адсорбента используют отходы водоподготовки и газоводоочистки - отработанные катиониты КУ-1 и КУ-2.