Сорбент для доочистки биологически очищенных сточных вод от ионов аммония и фосфатов



Сорбент для доочистки биологически очищенных сточных вод от ионов аммония и фосфатов
Сорбент для доочистки биологически очищенных сточных вод от ионов аммония и фосфатов

 


Владельцы патента RU 2560436:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) (RU)

Изобретение относится к сорбентам для очистки вод от ионов аммония и фосфатов. Сорбент содержит осадки, полученные в процессе реагентной обработки природных вод алюминиевыми коагулянтами, 20-40 мас.% и глину монтмориллонитовую 60-80 мас.%. Техническим результатом является: возможность эффективной доочистки сточных вод от ионов аммония и фосфатов с использованием сорбента из доступного природного и техногенного сырья. 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области доочистки от ионов аммония и фосфатов биологически очищенных производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, отводимых в водные объекты или используемых в системах оборотного водоснабжения на предприятиях химической и других отраслей промышленности.

Для очистки производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод от ионов аммония и фосфатов применяют сорбенты, состоящие из различных веществ [пат. 2496722 РФ, МПК C02F 1/58; пат. 2107040 ФРГ, МПК C02F 1/72; пат. 4137166 США, МПК C02F 1/28].

К причинам, препятствующим осуществлению эффективной и недорогой доочистки сточных вод от ионов аммония и фосфатов при использовании известных сорбентов или активных веществ, относится потребность в применении высокозатратной реагентной обработки, сложность и большая длительность процесса доочистки, отсутствие проработанной возможности отделения от очищенной воды образующихся шламов и их утилизации, значительная остаточная концентрация ионов аммония и фосфатов в очищаемой воде.

Известен метод доочистки сточных вод от ионов аммония [пат.2253626 РФ, МПК C02F 1/76] с использованием следующих веществ: 20% раствора соляной кислоты и окислителя, в качестве которого используют осветленные сточные воды газоочистных сооружений, образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком. Указывается, что степень очистки сточных вод от ионов аммония составляет от 83,10% до 99,68%. Однако раствор соляной кислоты и указанный окислитель мало доступны для использования в производственных условиях, что затрудняет применение указанных веществ в качестве средства доочистки сточных вод. Кроме того, данные вещества не обеспечивают доочистку сточных вод от фосфатов.

Известен метод доочистки сточных вод от фосфатов [пат. 2496722 РФ, МПК C02F 1/58] с использованием следующих веществ: 10% суспензии гидроксида кальция в количестве, стехиометрически равном содержанию в воде фосфата (1,94 мас. ч Са на 1 мас. ч. Р), и диспергированных в воде целлюлозных волокон, из которых не менее 94 мас. % волокон имеет длину до 1,23 мм и не менее 54 мас. % волокон имеет длину до 0,63 мм. Расход данных веществ при очистке сточных вод колеблется от 40 до 150 мг/дм3 с образованием твердых продуктов очистки в виде композиционного материала, состоящего из Са3(PO4)2 и целлюлозы. Выведение твердых продуктов очистки из очищаемой воды ведут напорной флотацией с образованием флотошлама. Указывается, что в очищенной воде фосфаты не обнаруживаются. Недостатками применения данных веществ при промышленной доочистке сточных вод является относительная затратность и сложность реализации описанного метода, а также отсутствие доочистки сточных вод от ионов аммония.

Наиболее близкой по сущности и достигаемому результату к предлагаемому сорбенту является сорбционно-фильтровальная загрузка [пат. 2109695 РФ, МПК C02F 9/00], состоящая из песчаного сорбента и адсорбента Fe(ОН)3, дифференцированная по способности к целевому извлечению загрязняющих веществ: для извлечения взвешенных веществ и органических загрязнений используют углеродсодержащий песчаный сорбент - известняк-ракушечник или графитированный кокс с размером зерен 1,5 мм, для извлечения ионов аммония - катионит, в качестве которого используют клиноптилолит с размером зерен 0,7-1,0 мм, для извлечения фосфатов - гидроксид алюминия с размерами зерен 0,5 мм. Указывается, что эффективность доочистки сточных вод от ионов аммония с использованием данной сорбционно-фильтровальной загрузки составляет от 92,00% до 95,00%, от фосфатов 95,0-99,0%. В результате качество очищенной воды по ионам аммония (0,15-0,49 мг/дм3) соответствует, а по фосфатам (0,003-0,18 мг/дм3) не всегда соответствует нормативным требованиям к составу очищенных сточных вод, отводимых в водные объекты (ПДКр.х ионов аммония 0,5 мг/дм3, фосфатов 0,05 мг/дм3).

Обеспечению эффективной и малозатратной доочистки сточных вод при применении данной сорбционно-фильтровальной загрузки препятствует использование относительно дорогостоящих из-за их ограниченной доступности природных и синтетических материалов, а также сложность приготовления смеси из-за большого количества ее составляющих и необходимости смешения компонентов смеси в ограниченном диапазоне размера зерен. Кроме этого дополнительным недостатком указанной смеси является необходимость применения ее промывки с образованием загрязненных промывочных вод, также требующих очистки.

Технической задачей, решаемой при использовании предлагаемого сорбента, является упрощение и удешевление процесса доочистки биологически очищенных производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод от ионов аммония и фосфатов со снижением остаточных концентраций данных компонентов до нормативных значений при сохранении остальных показателей эффективности очистки на исходном уровне. Новыми результатами при использовании предлагаемого сорбента являются исключение необходимости регенерации загрузки, обеспечение возможности утилизировать отработанный материал загрузки ресурсосберегающим и не загрязняющим природную среду способом.

Технический результат достигается тем, что в качестве компонентов сорбента предлагается использовать недорогие материалы, которые могут изготавливаться из доступного природного и техногенного сырья: глины преимущественно монтмориллонитовой группы, широко распространенной в природе, и осадки, образующиеся в процессе реагентной обработки природных вод коагулянтами на основе солей алюминия.

Указанные компоненты сорбента взяты в следующих соотношениях, мас. %:

глина 60-80
осадки водоподготовки 20-40

Осадки водоподготовки, образующиеся в процессе эксплуатации очистных сооружений питьевого водоснабжения, являются широко распространенным многотоннажным отходом производства. Осадки в основной своей массе представлены тонкодисперсными глинистыми составляющими и обладают за счет технологической обработки повышенным по сравнению с составом природных глин содержанием соединений кальция и магния, что позволяет наиболее эффективно использовать наряду с физической сорбцией хемосорбционные свойства изготавливаемого сорбента, реализуемые для извлечения из сточных вод фосфатов.

Суммарный процесс удаления фосфатов из очищаемых сточных вод происходит вследствие протекания реакций по следующим уравнениям:

Ионообменная способность глинистых пород монтмориллонитовой группы, проявляющих сорбционные свойства катионного типа, позволяет наиболее эффективно извлекать из сточных вод ионы аммония. Достигаемое качество очищенной воды по ионам аммония (0,24-0,27 мг/дм3) и фосфатам (от величины ниже пределов обнаружения до 0,22 мг/дм3) соответствует нормативным требованиям к составу очищенных сточных вод, используемых в системах оборотного водоснабжения (содержание ионов аммония не более 0,5 мг/дм3, фосфатов не более 2,0 мг/дм3).

Изготавливаемый из предлагаемых веществ сорбент имеет большую продолжительность фильтроцикла в условиях низких концентраций адсорбтива.

Оптимальное содержание осадков водоподготовки в составе материала сорбента 20-40 мас. %. При уменьшении их содержания менее 20 мас. % существенно снижается эффективность очистки сточных вод от фосфатов, а при увеличении более 40 мас. % уменьшается эффективность очистки от ионов аммония.

Предлагаемый сорбент, состоящий из отходов производства и природного сырья, в большинстве случаев доступного для предприятий, рекомендуется утилизировать путем его использования в качестве насыщенного аммонием и фосфатами компонента почвогрунтов, применяемых для озеленения городских территорий, лесоразведения, рекультивации нарушенных земель и других целей.

Преимуществом предлагаемого сорбента является то, что не требуется применение его промывки, он имеет невысокую стоимость, отличается универсальностью, простотой, необходимой для его использования аппаратуры, может быть утилизирован ресурсосберегающим и не загрязняющим природную среду способом.

На дату подачи заявки, по мнению авторов, предлагаемый сорбент для доочистки биологически очищенных производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод от ионов аммония и фосфатов, состоящий из осадков водоподготовки и глины при определенном соотношении данных компонентов, неизвестен.

Эффективность предлагаемого сорбента для доочистки биологически очищенных производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод от ионов аммония и фосфатов, а также необходимость заявленных условий для достижения цели иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Сточную воду, прошедшую биологическую очистку, состава: взвешенные вещества 24,5 мг/дм3; ионы аммония 6,93 мг/дм3; фосфаты 3,8 мг/дм3; нефтепродукты 0,095 мг/дм3 пропускали через предлагаемый сорбент, скорость фильтрования 1 м/ч. Сорбент готовили смешением до однородной массы осадков водоподготовки химического состава, мас. %: Al2O3 (3,79), Fe2O3 (5,09), СаО (28,61), MgO (7,41), с глиной химического состава, мас. %: SiO2 (64,5-66,1), Al2O3 (20,9-22,1), TiO2 (0,6-0,8), Fe2O3 (4,0-4,5), СаО (3,1-3,5), MgO (1,6-2,1), K2O (0,4-0,3), Na2O (0,2-0,3). Содержание осадков водоподготовки в материале сорбента составляло 20 мас. %, глины 80 мас. %. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 96,5%, от фосфатов 90,8%.

Пример 2. Процесс ведут по примеру 1, отличие состояло в том, что указанные компоненты взяты в следующих соотношениях: глина 70 мас. %, осадки водоподготовки 30 мас. %. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 96,2%, от фосфатов 93,3%.

Пример 3. Процесс ведут по примеру 1, отличие состояло в том, что указанные компоненты взяты в следующих соотношениях: глина 60 мас. %, осадки водоподготовки 40 мас. %. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 96,1%, от фосфатов 97,9%.

Пример 4. Процесс ведут по примеру 1, отличие состояло в том, что указанные компоненты взяты в следующих соотношениях: глина 50 мас. %, осадки водоподготовки 50 мас. %. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 94,8%, от фосфатов 97,9%.

Пример 5. Процесс ведут по примеру 1, отличие состояло в том, что указанные компоненты взяты в следующих соотношениях: глина 90 мас. %, осадки водоподготовки 10 мас. %. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составила 96,7%, от фосфатов 88,7%.

Во всех примерах содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов в очищенной воде ниже пределов обнаружения. В таблице приведены результаты доочистки сточных вод, осуществляемых согласно примерам 1-5.

Сорбент для извлечения из очищаемых вод ионов аммония и фосфатов, отличающийся тем, что сорбент содержит осадки, образующиеся в процессе реагентной обработки природных вод коагулянтами на основе оксида алюминия, и глину монтмориллонитовой группы при следующем соотношении, мас. %: глина - 60-80, осадки, образующиеся в процессе реагентной обработки природных вод коагулянтами на основе оксида алюминия, - 20-40.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке жидкостей магнитным полем. Устройство для магнитной обработки жидкости содержит проточный объем 1 из немагнитного материала с входным и выходным патрубками 6 и 7 и электрическую обмотку 9.

Изобретение относится к способу борьбы с микроорганизмами в водной или влагосодержащей системе, где способ включает обработку водной или влагосодержащей системы эффективным количеством соединения 2,2-дибром-2-циано-N-(3-гидроксипропил)ацетамида, 2,2-дибромомалонамида или их смесью.
Изобретение относится к области очистки водной поверхности. Предложен способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений при небольших разливах нефти, а также при очистке водных акваторий от углеводородных пленок.

Изобретение может быть использовано для устранения отходов и шламов, образующихся при очистке сточных вод. Для осуществления способа проводят кислотный окислительный гидролиз поступающих отходов при pH от 0,1 до 5,0 и при температуре от 35°C до 100°C путем введения в массу молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента (загрузки); проводят щелочной окислительный гидролиз полученной массы, выходящей из кислотного окислительного гидролиза, при pH от 8,0 до 12,0 и при температуре от 40°C до 100°C путем введения молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента; затем проводят химическое кондиционирование массы, выходящей из щелочного окислительного гидролиза, путем добавления кислотного реагента.

Изобретения могут быть использованы при бактерицидной обработке флюидов, таких как вода и промышленные жидкости. Продукт для очистки флюидов содержит, с одной стороны, пористое тело, имеющее наружную и внутреннюю удельную поверхность, и, с другой стороны, металлизированный слой нанометровой толщины, покрывающий, по меньшей мере, часть наружной и внутренней поверхности пористого тела.

Изобретение относится к способам очистки сточных и природных вод от сульфат-ионов и может быть использовано для очистки в различных отраслях промышленности, в том числе горнорудной, химической, и для очистки гальваностоков машиностроительных заводов.

Изобретение относится к производству питьевой воды, в том числе фасованной в емкости, бутыли или пакеты различной вместимости. Способ предусматривает забор глубинной воды из озера Байкал, ее фильтрацию и предварительную стерилизацию УФ-облучением, при этом одну часть глубинной воды насыщают озоном, а другую - пищевым газом под давлением.

Изобретение относится к способу очистки воды методом кристаллизации и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине. Способ получения и хранения талой воды включает замораживание воды в термоизолированной емкости 3 до получения массы очищенного льда, слив жидкого концентрата органических и неорганических примесей, плавление слоя льда при положительной температуре до получения талой воды и хранение ее при положительной температуре.

Изобретения относятся к области очистки воды. Предложен способ и деаммонифицирующая установка для очистки аммонийсодержащих сточных вод.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Для очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог строят и используют фильтрующую систему на поверхности грунтовых откосов.

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды. Предложен способ получения сорбента, включающий смешивание предварительно активированной солью натрия бентонитовой глины и измельченного парафина.
Изобретение относится к твердой неорганической композиции для снижения содержания диоксинов и фуранов, а также тяжелых металлов, в частности металлической ртути, присутствующих в дымовых газах, способу получения такой композиции и ее применению для снижения содержания диоксинов и фуранов, а также тяжелых металлов, в частности ртути, присутствующих в дымовых газах.
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 способу удаления органических компонентов из их смеси с водой, в частности для удаления масла из эмульсии типа «масло в воде». .
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способу снижения концентрации высокотоксичного мономера формальдегида из газовой фазы. .
Сорбент // 2471549
Изобретение относится к сорбентам на основе природных глинистых пород. .
Группа изобретений относится к адсорбентам для очистки углеводородов. Предложен адсорбент для очистки потоков углеводородов, содержащий компонент оксида алюминия, компонент цеолита с размером входного окна 5-10 Å и добавочный компонент металла.
Наверх