Способ обеззараживания водных систем минерализованными промышленными водами в виде растворов гипохлорита


 

C25B1/26 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2540616:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится к области обработки промышленных и сточных вод. Способ обеззараживания сточных вод включает их обработку растворами гипохлорита, полученными в электролизере из минерализованных промышленных вод. Обработку исходной минерализованной промышленной воды с концентраций хлорид-ионов от 5 до 11 г/л проводят в бездиафрагменном электролизере при режимах обработки воды по времени 10÷30 сек и с плотностью тока на электродах 500÷750 А/м2, получают раствор гипохлорита с концентрацией активного хлора от 80 до 600 мг/л, смешивают полученный раствор гипохлорита со сточными водами в соотношении от 1:55 до 1:12 при соответствии смешанного продукта нормам ПДК и обеспечивают контакт раствора гипохлорита со сточными водами в течение не менее 30 минут для полного их обеззараживания. Изобретение позволяет утилизировать минерализованные промышленные воды в виде растворов гипохлорита, используемых для обеззараживания сточных вод. 1 пр.

 

Изобретение относится к области обработки промышленных и сточных вод и, в частности, к переработке минерализованных промышленных вод в гипохлоритные соединения, используемые в качестве реагента для обеззараживания водных систем.

Известен способ получения раствора гипохлорита натрия на месте потребления путем электролиза природных электролитов - подземных минерализованных и морских вод. При реализации данного способа эксплуатационные расходы определяются в основном затратами электроэнергии, поэтому с целью снижения энергетических затрат процесс проводят в направлении получения слабоконцентрированных растворов гипохлорита натрия с содержанием активного хлора 0,2÷1,0 г/л. При промышленной реализации данной схемы электролит без какой-либо предварительной обработки с заданным расходом подается на электролизную установку, а затем в бак-накопитель гипохлорита натрия или прямо в обрабатываемые системы [Г.Л. Медриш, А.А. Тейшева, Д.Л. Басин. «Обеззараживание природных и сточных вод с использованием электролиза», М., Стройиздат, 1982 г.].

Недостатками способа являются:

- необходимость присутствия вблизи места потребления и производства растворов гипохлоритов морских вод или подземных растворов - залегание подземных рассолов в большинстве случаев на глубинах более 250 метров, что усложняет процесс их переработки в растворы гипохлорита;

- присутствие в подземных рассолах и морских водах в значительных количествах таких компонентов, как железо, литий, стронций, медь, свинец, цинк, кремний, фтор, мышьяк, сероводород, соединения азота и др., что усложняет процесс электролиза рассолов, а также ограничивает возможность использования полученных растворов гипохлорита для обеззараживания питьевых и сточных вод из-за требований к ПДК.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения растворов гипохлорита натрия из растворов хлорида натрия или растворов смеси хлорида натрия с неорганическими и/или органическими солями общей минерализацией 50÷300 г/л. Данный способ предполагает получение дезинфицирующих растворов (нейтральный анолит АНД) путем приготовления исходного раствора смешением питьевой воды или низкоминерализованного водного раствора с высокоминерализованным водным раствором электролита с обработкой полученного исходного раствора в анодной камере основного диафрагменного электрохимического реактора и последующей подачей раствора в анодную камеру дополнительного электрохимического реактора. В качестве высокоминерализованного раствора электролита используют раствор хлорида натрия или раствор смеси хлорида натрия с неорганическими и/или органическими солями общей минерализацией 50÷300 г/л [Патент № RU 2148027 C1. «Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита АНД». М кл. C02F 1/46, 1/47 от 01.02.1999 г. (прототип)].

Недостатком способа является то, что в предлагаемых условиях проводится электрохимическая обработка всего объема вод (маломинерализованной и высокоминерализованной). Кроме того, требуются большой расход соли, значительные затраты на ее доставку и хранение, что в комплексе приводит к высокой себестоимости готового продукта.

Использование диафрагменных электролизеров для получения активного хлора на месте его потребления нецелесообразно из-за сложности их изготовления, обслуживания, ремонта и высокой стоимости.

Целью изобретения является утилизация минерализованных промышленных вод в виде растворов гипохлорита, используемых для обеззараживания водных систем.

Указанная цель достигается получением растворов гипохлорита с концентрацией активного хлора от 80 до 600 мг/л из минерализованной промышленной воды, которые впоследствии используются в качестве реагента для обеззараживания сточных вод. Электрохимическая обработка минерализованных вод проводится в условиях, обеспечивающих минимальный расход электроэнергии на обработку 1 м3 оборотной воды (1÷4,8 кВт*ч) и получение 1 кг активного хлора (8÷16 кВт*ч): время обработки воды в электролизере - 10÷30 сек, плотность тока на электродах - 500÷750 А/м2.

Способ реализуется следующим образом.

Исходная минерализованная промышленная вода с концентрацией хлорид-ионов от 5 до 11 г/л поступает в бездиафрагменный электролизер на электрохимическую обработку. В процессе электролиза происходит насыщение минерализованной воды активным хлором за счет электрохимического перевода хлорид-иона в гипохлорит-ион. Таким образом, минерализованная вода превращается в раствор гипохлорита с концентрацией активного хлора от 80 до 600 мг/л.

В качестве электрохимического кондиционера воды используются бездиафрагменные электролизеры моно- или биполярного типа. Электроды (катоды и аноды) выполнены из ОРТА-И1 (титановая основа с покрытием, состоящим из смеси оксидов иридия и рутения). Применение таких электродов увеличивает срок службы электролизеров и позволяет удалять образующиеся соли жесткости на катодах методом переполюсовки (смены полярности).

Процесс электрохимической обработки минерализованной воды проводят при низких плотностях тока и малом времени обработки (время обработки воды в электролизере - 10÷30 сек, плотность тока на электродах - 500÷750 А/м2), что снижает эксплуатационные и капитальные затраты процесса (расход электроэнергии на обработку 1 м3 промышленной воды (1÷4,8 кВт*ч), на получение 1 кг активного хлора - (8÷16 кВт*ч)).

Полученный из минерализованной воды раствор гипохлорита подают в контактную емкость, в которой происходит:

1. Смешение раствора гипохлорита со сточными водами в соотношениях от 1:55 до 1:12 в зависимости от минерализации и ионного состава смешиваемых вод, так как смешанный продукт должен соответствовать требованиям ПДК (так, например, общая минерализация не должна превышать 1 г/л).

2. Контакт смешиваемых вод в течение 30 минут, обеспечивающий полное обеззараживание сточных вод (остаточная концентрация активного хлора находится в пределах 0,5÷1,2 мг/л).

Далее проводят сброс доведенного до норм ПДК продукта смешения.

Пример

В качестве исследуемых водных систем были выбраны: минерализованная промышленная вода Мирнинского ГОКа, продукты ее электролиза и продукты ее смешения с маломинерализованными сточными водами в различных соотношениях. Все исследуемые водные системы подвергались химическому анализу с целью контроля изменения их ионного состава и физико-химических характеристик.

Результаты экспериментальных данных по изучению зависимости концентрации гипохлорит-ионов в электрохимически обработанной промышленной воде от величины линейного тока, подаваемого на опытно-промышленный бездиафрагменный электролизер, и его производительности показали, что при производительности опытно-промышленного электролизера от 0,25 до 1,0 м3/ч возможно получение раствора гипохлорита натрия из оборотной воды с концентрацией активного хлора до 600 мг/л. Концентрация активного хлора в обработанной воде прямо пропорциональна величине линейного тока, подаваемого на электролизер.

Получение раствора гипохлорита из оборотной воды методом электролиза является стабильным процессом, показатели которого зависят только от времени обработки и величины линейного тока на электролизере (плотности тока на электродах).

С целью определения энергосберегающих режимов электрохимического кондиционирования промышленной воды Мирнинского ГОКа (МГОК) изучены зависимости удельного расхода электроэнергии на получение 1 кг активного хлора и обработку 1 м3 минерализованной воды от величины тока, подаваемого на электролизер, и его производительности.

В результате исследований установлено, что снижение производительности электролизера с 1,0 до 0,5 м3/ч при постоянной величине тока на электродах приводит к увеличению расхода электроэнергии на обработку 1 м3 оборотной воды примерно в 1,8 раза. Оптимальный режим электрохимической обработки оборотной воды обеспечил концентрацию активного хлора в обработанной воде при максимальной производительности электролизера и минимальной линейной токовой нагрузке (плотность тока на электродах), что позволило снизить расход электроэнергии на обработку 1 м3 оборотной воды и получение 1 кг активного хлора.

Этот режим электролиза осуществлялся следующими параметрами электрохимической обработки минерализованной воды: время обработки воды в электролизере - 11,5 сек, плотность тока на электродах - 500÷750 А/м2.

Удельный расход электроэнергии на обработку 1 м3 промышленной воды при этом составил 1,0÷4,8 кВт·ч/м3 кВт·ч, на получение 1 кг активного хлора от 8 до 16 кВт·ч при концентрации активного хлора в обработанной воде 156÷223 мг/л.

Также были выполнены эксперименты по использованию гипохлорита, полученного электрохимической переработкой минерализованной воды МГОКа, с определением оптимальной концентрации активного хлора в сточной воде, необходимой для полного ее обеззараживания, и допустимого соотношения смешения обработанной оборотной и сточной вод.

По требованиям комплекса очистных сооружений (КОС) после 30 минут контакта обеззараживающего реагента со сточной водой остаточная концентрация в ней активного хлора должна находиться в пределах от 0,5 до 1,2 мг/л.

В результате проведенных исследований было установлено, что для обеспечения остаточной концентрации активного хлора в заданных пределах в сточной воде после ее контакта в течение 30 минут с электрохимически обработанной оборотной водой исходная концентрация активного хлора в продукте их смешения составила около 5 мг/л, что на 7 мг/л меньше чем при использовании в качестве реагента жидкого хлора. Это объясняется более высокой активностью электрохимически полученного гипохлорита как обеззараживающего реагента.

Результаты контрольных химических анализов подтвердили возможность утилизации промышленной воды в виде раствора гипохлорита для обеззараживания сточных городских вод в объемах от 40 до 120 м3/ч. Остаточная концентрация активного хлора после обеззараживания сточных вод находится в пределах от 0,5 до 1,2 мг/л, что соответствует требованиям ПДК, а минерализация продуктов смешения не превышает величины 1 г/л.

Требуемая концентрация активного хлора в промышленной воде при ее утилизации в объеме от 40 до 120 м3/ч в виде раствора гипохлорита для обеззараживания сточных вод в объеме 2,2 тыс. м3/ч должна составлять от 96 до 190 мг/л.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено:

1. Возможность получения раствора гипохлорита с заданной концентрацией активного хлора методом электролиза минерализованной воды МГОКа и эффективность процесса обеззараживания городских сточных вод применением полученного продукта.

2. Хранение электрохимически полученного гипохлорита в течение суток не снижает его активность в процессе обеззараживания сточных вод.

3. Возможность утилизации промышленной воды МГОКа в объеме от 40 до 120 м3/ч в виде раствора гипохлорита для обеззараживания сточных вод. При этом остаточная концентрация активного хлора в продукте смешения составляет от 0,5 до 1,2 мг/л, а его минерализация не превышает 1 г/л, что соответствует требованиям КОС.

Таким образом, получение активных форм хлорсодержащих ионов из минерализованных промышленных вод и их использования в качестве реагента для обеззараживания сточных вод подтверждено примером.

Способ обеззараживания сточных вод, включающий их обработку растворами гипохлорита, полученными в электролизере из минерализованных промышленных вод, отличающийся тем, что обработку исходной минерализованной промышленной воды с концентраций хлорид-ионов от 5 до 11 г/л проводят в бездиафрагменном электролизере при режимах обработки воды по времени 10÷30 сек и с плотностью тока на электродах 500÷750 А/м2, получают раствор гипохлорита с концентрацией активного хлора от 80 до 600 мг/л, смешивают полученный раствор гипохлорита со сточными водами в соотношении от 1:55 до 1:12 при соответствии смешанного продукта нормам ПДК и обеспечивают контакт раствора гипохлорита со сточными водами в течение не менее 30 минут для полного их обеззараживания.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области энергетики, в частности к способу аккумулирования энергии путем производства кислорода и водорода, необходимых для работы топливных элементов, в периоды спада потребности электроэнергии в энергосистеме на территории предприятия - потребителя электроэнергии.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерного порошка гексаборида церия, включающему синтез гексаборида церия из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы N H 4 + , Na+ или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и прокаливание.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка гексаборида кальция, включающему электролиз солевого расплава, содержащего кальций- и борсодержащие компоненты.
Изобретение относится к способу получения высокочистого оксида алюминия электролизом, включающему анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе хлорида аммония, отделение гидроксильного осадка, его промывку дистиллированной водой и прокаливание.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки отходящих газов. Сущность изобретения: способ и устройство для производства аммиака, подходящего для использования в качестве восстановителя в системах селективного каталитического восстановления (scr), селективного некаталитического восстановления (sncr) или обработки топочных газов.

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната, включающему следующие стадии: а) получение фосгена при взаимодействии хлора с монооксидом углерода, б) взаимодействие полученного на стадии а) фосгена с не менее чем одним монофенолом в присутствии содержащего щелочь водного основания, протекающее с образованием диарилкарбоната и содержащего хлорид щелочного металла отработанного водного раствора, в) отделение и переработка образовавшегося на стадии б) диарилкарбоната, г) отделение остатков растворителя от оставшегося на стадии в) раствора, содержащего хлорид щелочного металла, до того как раствор, содержащий хлорид щелочного металла, направляют на осмотическую мембранную дистилляцию на стадии д), д) концентрирование по крайней мере части оставшегося на стадии г) раствора, содержащего хлорид щелочного металла, с помощью осмотической мембранной дистилляции, причем в качестве акцептора воды применяют раствор гидроксида щелочного металла, е) электрохимическое окисление по крайней мере части содержащего хлорид щелочного металла раствора со стадии д) с образованием хлора, раствора гидроксида щелочного металла и при необходимости водорода.

Изобретение относится к способу получения водорода из воды, включающему разложение воды на водород и кислород под действием высокочастотного электромагнитного поля.

Изобретение относится к способу изготовления электродов с пористым никелевым покрытием для щелочных электролизеров воды путем нанесения никелевого порошка из гальванической ванны с добавками низкомолекулярных спиртов на поверхность никелевой просечно-вытяжной сетки.

Изобретение относится к способу изготовления коррозионностойкого электрода, включающему изготовление биметаллической основы электрода, содержащей титановый корпус с медным сердечником внутри.

Изобретение относится к способам очистки жидкости от примесей. Сосуд с жидкостью помещают в скрещенные постоянные магнитное и электрическое поля.

Группа изобретений относится к порошковой металлургии и обработке промышленных и бытовых сточных вод. Способ получения катализатора для очистки сточных вод от фенола включает азотирование при давлении азота 1,0-12,0 МПа предварительно измельченного ферросплава до размера частиц менее 160 мкм в режиме самоподдерживающегося фильтрационного горения и доазотирование в режиме объемного горения при давлении азота 0,15-10,0 МПа в течение 0,5-1,0 ч.

Изобретение предназначено для разделения текучей среды. В способе часть потока жидкой смеси испаряют, чтобы получить пар и обедненный поток жидкости.

Изобретение относится к средствам обеспечения питьевого водоснабжения, в частности к устройствам для электрохимической очистки питьевой воды, и может быть использовано в бытовых условиях для доочистки водопроводной воды и доведения ее санитарно-эпидемиологических, физико-химических и органолептических свойств до соответствия требованиям, предъявляемым к питьевой воде, а также для очистки природных вод.

Изобретение предназначено для фильтрации. Фильтрационное устройство содержит картридж, определяющий зону обработки, заполненную одной или более фильтрующей средой; впуск для жидкости; выпуск для жидкости; и запорный механизм, размещенный внутри жидкостного протока через картридж и выполненный с возможностью запирания по меньшей мере одного из впуска для жидкости и выпуска для жидкости по истечении срока службы указанной по меньшей мере одной фильтрующей среды.

Изобретение относится к фильтрующим устройствам для очистки жидкости, предназначенным для доочистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения. Фильтрующий модуль (варианты) устройства для очистки жидкости состоит из двух рабочих зон и по меньшей мере одного средства фиксации.

Настоящее изобретение относится к конструкции открытой секции, через которую протекает жидкость, и к водоочистному картриджу с такой конструкцией открытой секции.

Изобретение относится к области экологии, а именно к очистке промышленных сточных вод мясомолочных, масложировых, кожевенных предприятий. Способ очистки промышленных сточных вод включает их обработку смесью компонентов, образующих короткозамкнутую гальваническую пару типа анод-катод, с последующим разделением твердой и жидкой фаз.
Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод титано-магниевого производства. Сточные воды смешивают и отделяют твердые взвеси в песколовке.
Изобретение относится к области охраны природной среды и может быть использовано для очистки поверхностных вод, используемых для подпитки водозабора. Способ заключается в расположении на дне водного канала, служащего подпиткой грунтовых вод для водозабора, фильтрующего материала слоем 1-1,5 м.

Изобретение относится к устройствам очистки поверхностного стока и может быть использовано для очистки ливневых и талых вод с территорий городов и промышленных предприятий от взвешенных веществ, нефтепродуктов, органических веществ и ионов тяжелых металлов. Устройство для очистки поверхностных сточных вод включает фильтр или камеру отстаивания 1, предназначенную для предварительной очистки от грубодисперсных загрязнений, блок очистки 2, содержащий фильтрующую загрузку 4 с растительностью 5. В качестве фильтрующей загрузки 4 используют смесь грунта с цеолитом при количестве цеолита 30-50% от общего объема загрузки. Под фильтрующей загрузкой 4 размещен резервуар 6 с насыпной пустотной деформационноустойчивой загрузкой 7 для накопления очищенных сточных вод в виде гравия или щебня с пустотностью до 50%. Изобретение позволяет осуществлять круглогодичную очистку поверхностных сточных вод, копить и использовать очищенную воду в условиях холодного климата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх