Способ очистки сточных вод
Владельцы патента RU 2356852:
Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР-ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина") (RU)
Изобретение относится к области химической обработке промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов. Способ включает дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия, хлорида железа (111), хлорида кальция, взятых в массовом соотношении 1:(1÷2):(0,15-÷0,2) в пересчете на безводные соли. Объемная доля смеси составляет 1-3% от исходного раствора. Обработку флокулянтом ведут в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси. В предпочтительном варианте в качестве флокулянта используют раствор дифениламина. Изобретение обеспечивает упрощение технологии очистки сточных вод при одновременной эффективной очистке от загрязняющих веществ разной природы. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.
Изобретение относится к химической обработке воды, промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов.
Известен способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ.№1623688, МПК B01D 17/04, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, включающий в себя обработку сульфатом алюминия и отстаивание с последующим отделением масла, причем обработку сульфатом ведут до рН 4,2-4,5, отделенную фазу нагревают до 70-85°С, а воду обрабатывают гидроксидом бария в две ступени, а затем, после отделения осадка, недостающим количеством до дозы, равной 105-115% от стехиометрического количества, необходимого для осаждения сульфатов.
Недостатком данного способа является его ограниченная эффективность, обусловленная многооперационностью, ограниченностью по общему солесодержанию и общей щелочности очищаемой воды, применением дорогостоящих и ядовитых солей бария, малым эффектом по очистке от радиоактивных загрязнений.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ №2085510, МПК C02F 1/58, 1/52, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и флокулянтом.
Недостатком данного способа является многооперационность при приготовлении флокулянта (активной кремниевой кислоты) и малое время существования его в рабочем состоянии, а также недостаточный эффект при очистке от моющих растворов и ионов тяжелых металлов, так как солям алюминия и железа (Ш) не специфично полное выделение из раствора полифосфатов и ионов тяжелых металлов.
Таким образом, заявляемое изобретение направлено на решение задачи по повышению эффективности способа очистки сточных вод, содержащих как СОЖ и радиоактивные загрязнения, так и моющие растворы и ионы тяжелых металлов.
Технический результат, который позволяет решить поставленную задачу, заключается в упрощении технологии очистки сточных вод, исключением многооперационности при приготовлении флокулянта (активной кремниевой кислоты), имеющего небольшие сроки хранения.
Это достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа (III) при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и обработку флокулянтом, согласно изобретению к смеси добавляют хлорид кальция, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов 1:(1÷2):(0,15÷0,2) и объемную долю 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6.
Кроме того, в качестве флокулянта используют раствор дифениламина, обладающего наилучшей флокулирующей способностью к осадкам поливалентных металлов.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки способа (проведение дезактивации и деэмульгирование смесью сульфата алюминия, хлорида железа (III) с хлоридом кальция, взятых в массовом соотношении 1:(1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6, а в качестве флокулянта используют раствор дифениламина) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения проиллюстрирована несколькими примерами конкретного исполнения способа, представленными ниже в табличном виде.
В стакан объемом 150 мл вносят 100 мл сточной воды, содержащей смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), приготовленную на основе эмульсола марки ВЭЛС, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы.
Сточную воду, содержащую СОЖ, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы подкисляют до требуемого значения рН пятипроцентной азотной кислотой (ρHNO3=1,025).
После доведения рН сточной воды до выбранного значения при перемешивании вносят коллектор-осадитель, в состав которого входит сульфат алюминия (Al2(SO4)3), хлорид железа (FeCl3), хлорид кальция (CaCl2), взятые в определенном соотношении по массе их безводных солей и объему очищаемой воды.
Не прекращая медленного перемешивания (ω=10 мм/с), через 30 секунд после внесения солей алюминия, железа (III) и кальция добавляют дифениламин. Через 15 секунд перемешивание прекращают. После осветления сточной воды проводят отбор декантата на определение содержания в нем масла, моющих средств, альфа-, бета-активности, тяжелых металлов. Результаты сведены в таблицах 1-4.
Исходя из возможности протекания химических реакций в системе и согласно их стехиометрическим соотношениям, а также с учетом адсорбции на имеющихся и вновь образующихся поверхностях, выбираем следующие составы реагентов, предназначенных для очистки исследуемого раствора:
| состав 1 | состав 2 | состав 3 | |
| хлорид железа (III) | 20 г/л | 30 г/л | 45 г/л |
| хлорид кальция | 1,5 г/л | 2,5 г/л | 5 г/л |
| сульфат алюминия | 10 г/л | 30 г/л | 35 г/л |
Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-4.
Эффективность очистки исследуемого раствора при рН 5 в зависимости от состава и дозы выбранного осадителя
| Таблица 1 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| а | Mg | a | e | Ni | Cr | Cu | Сухой ост. | α-активность | β-активность | |
| Исх. p-p | 1104.7 | 4,8 | 1050 | 156,3 | 628 | 612 | 804 | 10521 | 4,3·105 | 8,6·105 |
| Сост. 1 | 115,6 | 2,2 | 700 | 27,8 | 57,4 | 67,2 | 83,4 | 4700 | 240 | 486 |
| Сост. 2 | 40,7 | 1,5 | 570 | 15,4 | 30,1 | 31,8 | 20,7 | 3974 | 106 | 250 |
| Сост. 3 | 6,9 | 0,8 | 336 | 6,6 | 3,7 | 2,5 | 1,9 | 3040 | 35 | 128 |
Состав вводили в количестве 1,0% от объема обрабатываемого раствора.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| а | Mg | а | e | Ni | Cr | Cu | Сухой ост. | α-активность | β-активность | |
| Исх. Р-Р | 1104,7 | 4,8 | 1050 | 156,3 | 628 | 612 | 804 | 10521 | 4,3·105 | 8,6·105 |
| Сост. 1 | 44,4 | 2.1 | 510 | 27,8 | 51,4 | 52,7 | 78,1 | 4105 | 240 | 486 |
| Сост. 2 | 22,9 | 1,3 | 370 | 4,1 | 28,7 | 25,6 | 15,4 | 3538 | 106 | 250 |
| Сост. 3 | 4,3 | 0,6 | 285 | 2,9 | 3,2 | 3,0 | 1,6 | 1810 | 35 | 128 |
Состав вводили в количестве 2,0% от объема обрабатываемого раствора
| Таблица 3 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| а | Mg | a | e | Ni | Cr | Cu | Сухой ост. | α-активность | β-активность | |
| Исх. Р-Р | 1104.7 | 4,8 | 1050 | 156,3 | 628 | 612 | 804 | 10521 | 4,3·105 | 8,6·105 |
| Сост. 1 | 30,3 | 2,0 | 445 | 6,0 | 49,4 | 49,9 | 75,0 | 3784 | 162 | 72,9 |
| Сост. 2 | 10,8 | 1,2 | 290 | 3,9 | 24,1 | 20,1 | 13,1 | 3010 | 86,4 | 48,1 |
| Сост. 3 | 2,8 | 0,5 | 170 | 2,5 | 2,8 | 2,2 | 1,3 | 1427 | 52 | 36 |
Состав вводили в количестве 3% от объема обрабатываемого раствора.
| Таблица 4 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| а | Mg | а | e | Ni | Cr | Cu | Сухой ост. | α-активность | β-активность | |
| Исх. Р-Р | 1104,7 | 4,8 | 1050 | 156,3 | 628 | 612 | 804 | 10521 | 4,3·105 | 8,6·105 |
| Сост. 1 | 30,3 | 2,0 | 445 | 6,0 | 49,4 | 49,9 | 75,0 | 3784 | 162 | 72,9 |
| Сост. 2 | 10,8 | 1,2 | 290 | 3,9 | 24,1 | 20,1 | 13,1 | 3010 | 86,4 | 48,1 |
| Сост. 3 | 2,8 | 0,5 | 170 | 2,5 | 2,8 | 2,2 | 1,5 | 1500 | 55 | 36 |
Состав вводили в количестве 3,5% от объема обрабатываемого раствора.
Из приведенных выше данных очевидно, что оптимальными условиями очистки и дезактивации сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, моющие средства, радиоактивное загрязнение и ионы тяжелых металлов, являются: рН среды 6; соотношение солей Al2(SO4)3:FeCl3:CaCl2, составляющих предлагаемый деэмульгатор и дезактиватор, равное 1:(1÷2):(0,15÷0,2); доза дифениламина 1,0-1,5% от количества вносимого деэмульгатора.
Из таблиц 1-4 видно, что выбранный состав химических реагентов является эффективным осадителем органических, радиоактивных и стабильных изотопов. Наибольший эффект достигается в случае применения третьего состава и при 3% его концентрации (см. табл.3)
Использование настоящего изобретения позволяет одновременно эффективно очищать сточные воды от смазочно-охлаждающих жидкостей, моющих средств, радиоактивных загрязнителей и ионов тяжелых металлов при одновременном упрощении технологии, что выгодно отличает предложенный способ от известных способов очистки сточных вод.
Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность осуществления способа очистки сточных вод и способность обеспечения достижения усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
1. Способ очистки сточных вод, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа (Ш) при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и обработку флокулянтом, отличающийся тем, что к смеси добавляют хлорид кальция, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов 1:(1÷2):(0,15÷0,2) и объемную долю 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6.
2. Способ очистки сточных вод по п.1, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют раствор дифениламина.
