Способ очистки сточных вод
Владельцы патента RU 2442237:
Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР-ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (RU)
Изобретение относится к химической обработке воды, промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазачно-охлаждающие жидкости, радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов. Способ включает дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа (FеСl3), хлорида кальция (CaCl2) и перманганата щелочных или щелочноземельных металлов, взятых в массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора при рН 5-6. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки сточных вод. 5 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 переработки жидких отходов, содержащих радионуклиды, описанный в патенте РФ №2122753, МПК7 G21F 9/06, включающий в себя окислительную обработку путем озонирования в присутствии катализатора процесса окисления и коллектора извлечения радионуклидов. Озонирование отходов производят при температуре 30-80°C при pH раствора 10-13 и разделением образующегося радиоактивного шлама и жидкой фазы, с обработкой последней осадителями для дополнительного выделения радионуклидов с последующим снижением pH до значения 8-9, повторным отделением образующегося шлама и доочисткой жидкой фазы на селективных сорбентах.
Недостатком этого способа является его пожароопасность и токсичность из-за применения озона и относительно высоких температур, а также многооперационность.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ №2356852, МПК7 C02F 1/58, 1/52, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли.
Недостатком данного способа является многооперационность при приготовлении флокулянта (дифениламина), а также недостаточный эффект при очистке моющих растворов от ионов тяжелых металлов и радионуклидов. В силу того, что действующая активная составляющая моющих растворов образует металлорганические соединения с ионами тяжелых металлов и радионуклидами, то последние не в состоянии полностью выделяться из очищаемых растворов.
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 (дифениламина).
Это достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа (III) и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли, согласно изобретению к смеси добавляют перманганат щелочного или щелочноземельного металла, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемную долю 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки способа (проведение дезактивации и деэмульгирование смесью хлорида железа (III), хлорида кальция с перманганатом щелочного или щелочноземельного металла, взятых в массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6, 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 ().
После доведения рН сточной воды до выбранного значения при перемешивании вносят коллектор-осадитель, в состав которого входит хлорид железа (FeCl3), хлорид кальция (CaCl2) и перманганат щелочных или щелочноземельных металлов, взятые в определенном соотношении по массе их безводных солей и объему очищаемой воды.
После осветления сточной воды проводят отбор декантата на определение содержания в нем масла, моющих средств, альфа-, бета-активности, тяжелых металлов. Результаты сведены в таблицах 1-5.
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 | 2,5 г/л | 4,5 г/л | 9 г/л |
| перманганат щелочного или щелочноземельного металла | 0,2 г/л | 0,45 г/л | 0,9 г/л |
Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-5.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Содержание | ||||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| Ca | Mg | Na | Fe | Ni | Cr | Cu | Сухой остаток | α-активность | β-актив-ность | |
| Исх. р-р | 1104,7 | 4,8 | 1050 | 156,3 | 628 | 612 | 804 | 10521 | 4,3·105 | 8,6·105 |
| рН=4,0 | 102,4 | 2,0 | 750,0 | 120,1 | 428,2 | 103,4 | 125,1 | 2744,1 | 164,8 | 296,6 |
| рН=4,5 | 80,7 | 1,4 | 490.0 | 44,7 | 58,3 | 12,5 | 8,1 | 827,2 | 108,4 | 169,4 |
| рН=5,0 | 2,3 | 0,8 | 150,1 | 0,5 | 9,2 | 0,2 | 0,2 | 263,8 | 5,8 | 34,4 |
| рН=5,5 | н.п.о. * | н.п.о. | 105,2 | 0,5 | 0,2 | н.п.о. | 0,1 | 173,0 | н.п.о. | н.п.о. |
| рН=6,0 | 3,0 | 0,9 | 150,7 | 0,6 | 9,5 | 0,2 | 0,2 | 274,1 | 6,9 | 11,2 |
| рН=6,5 | 10,2 | 1,0 | 170,9 | 1,8 | 10,0 | 0,3 | 0,2 | 320,6 | 10,8 | 15,1 |
Состав №3 вводили в количестве 2% от объема обрабатываемого раствора.
* н.п.о. - ниже предела обнаружения прибора PAAS-30, УРФ-1; чувствительность определения металла - 0,05 мг/л, активность - 0,01 Бк.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| Ca | Mg | Na | Fe | Ni | Cr | Cu | Сухой остаток | 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 | 4,7 | 2,0 | 266,7 | 2,9 | 8,9 | 1,8 | 2,2 | 579,4 | 30,1 | 72,5 |
| Сост.2 | 2,9 | 0,7 | 170,7 | 2,2 | 3,5 | 1,5 | 1.9 | 385,1 | 24,6 | 64,4 |
| Сост.3 | н.п.о. | н.п.о. | 150,1 | 1,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 313,0 | 15,4 | 42,7 |
Состав вводили в количестве 1,0% от объема обрабатываемого раствора.
Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
| Таблица 3 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| Ca | Mg | Na | Fe | Ni | Cr | Cu | Сухой остаток | 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 | 3,4 | 2,0 | 221,4 | 1,7 | 2,1 | 1,7 | 2,0 | 351,4 | 15,2 | 24,4 |
| Сост.2 | 1,8 | 0,5 | 130,8 | 0,8 | 0,4 | н.п.о. | 0,2 | 236,7 | 7,4 | 18,9 |
| Сост.3 | н.п.о. | н.п.о. | 105,7 | 0,5 | 0,2 | н.п.о. | 0,1 | 173,0 | н.п.о. | н.п.о. |
Состав вводили в количестве 2,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
| Таблица 4 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| Ca | Mg | Na | Fe | Ni | Cr | Cu | Сухой остаток | 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 | 1,5 | 0,7 | 128,4 | 0,6 | 0,3 | н.п.о. | н.п.о. | 188,1 | 5,4 | 1,4 |
| Сост.2 | 1,0 | 0,3 | 101,0 | н.п.о. | н.п.о. | н.п.о. | н.п.о. | 158,4 | 2,8 | н.п.о. |
| Сост.3 | н.п.о. | н.п.о. | 94,8 | н.п.о. | н.п.о. | н.п.о. | н.п.о. | 130,1 | н.п.о. | н.п.о. |
Состав вводили в количестве 3,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
| Таблица 5 | ||||||||||
| Состав | Содержание | |||||||||
| мг/кг | Бк/кг | |||||||||
| Ca | Mg | Na | Fe | Ni | Cr | Cu | Сухой остаток | 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 | 1,4 | 0,7 | 125,8 | 0,7 | 0,3 | н.п.о. | н.п.о. | 162,9 | 5,6 | 1,4 |
| Сост.2 | 1,0 | 0,2 | 100,1 | 0,1 | н.п.о. | н.п.о. | н.п.о. | 154,1 | 3,0 | 0,5 |
| Сост.3 | н.п.о. | н.п.о. | 94,2 | 0,1 | н.п.о. | н.п.о. | н.п.о. | 130,7 | н.п.о. | 0,1 |
Состав вводили в количестве 3,5% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
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: pH среды 5,5; соотношение солей
FeCl3:CaCl2:перманганат щелочного или щелочноземельного металла, составляющих предлагаемый деэмульгатор и дезактиватор, равное
(1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02).
Из таблиц 2-5 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.4).
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".
Способ очистки сточных вод, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью, содержащей в том числе хлорид железа (III) и хлорид кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли, отличающийся тем, что к смеси добавляют перманганат щелочного или щелочноземельного металла, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов, равное (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемную долю 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при рН 5-6.
