СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КОЖЕВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
METHOD PURIFYING WASTE WATER FROM LEATHER PRODUCTION

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных стоков кожевенных заводов с большим содержанием взвешенных веществ, жиров и соединений хрома.
Известен способ очистки сточных вод кожевенного производства от соединений хрома, белков и взвешенных веществ путем подкисления сточной воды до pH 4-5, отделения полученного осадка, подщелачивания известью до pH 7,5-8,0 и повторного удаления осадка напорной флотацией (SU 487024, C02F 1/24, опубл. 05.10.1975).
Недостатком известного способа является относительно низкая эффективность очистки сточных вод кожевенного производства от жиров (86,4%), содержание которых в стоках составляет до 1500 мг/л.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ очистки сточных вод кожевенного производства, включающий двухступенчатое усреднение сточных вод с фильтрацией для удаления грубодисперсных примесей, смешивание сточных вод с раствором сернокислого алюминия с коррекцией pH смеси до 6,4-7,5 введением серной кислоты и известкового молока (суспензии гидроксида кальция в воде), последующую напорную (компрессорную) флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление шлама. Характерной особенностью известного способа является поддержание концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в смеси сточной воды и сернокислого алюминия, которое осуществляют путем возврата очищенного (оборотного) стока в процесс смешивания.
Установка для осуществления известного способа включает соединенные магистралями накопитель, усреднитель первой ступени, решетчатый фильтр, накопитель-усреднитель второй ступени, сетчатый фильтр, реактор смешивания с сульфатом алюминия, флотатор с устройством насыщения сточных вод воздухом, сборную емкость очищенных стоков, магистраль возврата очищенных стоков в реактор для смешивания (RU 2145575, C02F 1/52, опубл. 20.02.2000).
Недостатками известного способа являются неэффективность его использования при очистке стоков кожевенного производства, содержащих соединения хрома, достаточно большое время очистки, сложность контроля и поддержания концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в стоке, возвращаемом в реактор смешивания.
Задачей и техническим результатом изобретения является упрощение процесса очистки, уменьшение времени очистки, расширение технологических возможностей способа за счет обеспечения очистки всех сточных вод, в том числе кислых стоков с содержанием трехвалентного хрома до 100 мг/л.
Данный результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод кожевенного производства, включающем усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию pH, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама, коррекцию pH проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, в качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л, перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л, а насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха.
3
Технический результат также достигают тем, что в качестве бората этаноламина используют борат моноэтаноламина, борат диэтаноламина или борат триэтаноламина; в качестве флокулянта используют высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата, полиэтиленимин; обработку очищенного оборотного стока ультразвуковым полем ведут с использованием водно-газового эжектора с газоструйным генератором ультразвука при подаче сжатого воздуха в эжектор под давлением 0,25-0,45 МПа; расход обработанного очищенного оборотного стока при подаче его в объем сточных вод составляет 40-60 м/ч; напорную флотацию производят в течение 10-14 мин.
Отличительной особенностью предложенного способа является то, что при проведении коррекции pH до величины не менее 10,5 путем введения смеси суспензии гашеной извести и бората этаноламина в процессе усреднения сточных вод, применении в качестве коагулянта гидроксохлорида алюминия, осуществлении напорной флотации в присутствии катионного высокомолекулярного флокулянта и бората диэтаноламина при заявленных расходах реагентов, насыщении сточных вод воздухом при флотации принудительной подачей в их объем очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с одновременной подачей в него сжатого воздуха возникает синергетический эффект интенсификации процесса очистки сточных вод и повышения его эффективности.
2
5
Гидроксохлорид алюминия (Al(OH)Cl) по ТУ 6-00-05795731-250-96 - коагулянт нового поколения, предназначен для подготовки питьевой воды при обработке поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий. Его выпускают в виде водного раствора (марка А) и в виде твердого продукта (марка Б).
Технические характеристики:
Наименование показателя
Норма по ТУ
Марка А
Марка Б
1 сорт
2 сорт
Массовая доля основного вещества в пересчете на Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, %, не менее
18,0
42,0
30,0
Массовая доля хлоридов в пересчете на Cl, %, не более
18,0
30,0
30,0
Атомное отношение хлора к алюминию, (Cl/Al), (хлорное число), не более
1,5
0,8
1,6
Водородный показатель (pH) водного раствора с массовой долей основного вещества 0,5% в пересчете: на Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
4,0±0,5
4,0±0,5
4,0±0,5
Бораты этаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином.
Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:
2
2
2
3
3
2
2
2
2
HNCHCHOH+HBO→HNCHCHOB(ОН)
Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:
2
2
2
3
3
2
2
2
HN(CHCHOH)+HBO→HN(CHCHO)
ВОН Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:
2
2
3
3
3
2
2
3
N(CHCHOH)+HBO→(CHCHO)В
Технология получения БЭА заключается в следующем:
В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА. После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 1 моль борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 150-160°С до прекращения выделения воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с pH 10,2-10,5 и аминным числом 200-220 мг HCl/г.
Изобретение может быть проиллюстрировано примерами осуществления способа очистки сточных вод кожевенного производства с использованием установки, содержащей известные элементы: соединенные магистралями устройство очистки от грубодисперсных примесей, усреднитель, напорный флотатор, устройство насыщения сточных вод воздухом - водно-газовый эжектор с газоструйным генератором ультразвука, емкость сбора очищенных стоков, устройство ввода флокулянта, скребковое устройство и шламоприемник, рециркуляционный насос, вентили.
Способ с использованием установки, содержащей указанные элементы, осуществляют следующим образом.
После стандартной механической фильтрации для очистки от грубодисперсных примесей на решетках и/или сетках кислый сток, который может содержать до 100 мг/л ионов хрома (III), до 1500 мг/л жиров и до 10000 мг/л взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм, подают в усреднитель - емкость достаточного объема, где сток усредняют при постоянном перемешивании. При усреднении для коррекции pH до величины не менее 10,5 в сток добавляют смесь 4%-ной суспензии гашеной извести и бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, а также 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия. Расход гидроксохлорида алюминия составляет 10,0-20,0 мг/л.
При этой обработке происходит коагуляции трехвалентного хрома в виде нерастворимого в воде гидрата оксида хрома. Затем сток подают обычным сырьевым насосом в напорную магистраль флотатора. Перед входом смеси во флотатор в нее с помощью стандартного устройства ввода добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л. Указанное устройство может состоять из дозирующих насосов типа НД 2,5 Э, подающих раствор флокулянта и БЭА в напорную магистраль флотатора через компенсатор давления. В качестве флокулянта используют известные высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат, поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат и др.) полиэтиленимин. Для осуществления способа наиболее эффективными являются продукты марок ZETAG и SUPERFLOC на основе полиакриламида в виде полиэлектролитов с содержанием активного вещества не менее 50%.
3
Сточные воды по напорной магистрали подают во флотатор, где его насыщают воздухом. Насыщение сточных вод во флотаторе ведут принудительной подачей в их объем части очищенного оборотного стока под давлением 0,11-0,25 МПа после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха. Оптимальный расход обработанного очищенного стока, возвращаемого в виде двухфазной водно-воздушной смеси в нижнюю часть флотатора, зависит от объема флотатора и составляет 40-60 м/ч. Сгущенный флотошлам удаляют из верхней части флотатора, затем его дегазируют и транспортируют на участок механического обезвоживания, а очищенный сток из нижней части внешней камеры флотатора подается в емкость сбора.
Часть очищенного стока (оборотную воду) из емкости сбора или из флотатора после удаления флотошлама через вентиль принудительно подают под давлением 0,25-0,45 МПа насосом по магистрали в устройство обработки ультразвуковым полем, которое выполнено в виде известного водно-газового эжектора, снабженного газоструйным генератором ультразвука (например, газодинамический ультразвуковой водно-газовый эжектор (ГУВД) производства ООО «Энергомашавтоматика» - http://npoema.ru/prod/17).
2
Струя очищенного оборотного стока истекает из сопла эжектора в рабочую камеру, создает в ней разряжение и входит в патрубок, снабженный диффузором. Одновременно в рабочую камеру эжектора через сопла газоструйного генератора ультразвука подают (вводят) сжатый воздух под давлением 0,25-0,45 МПа, что приводит к формированию в рабочей камере ультразвукового поля частотой 25-35 КГц. При этом удельная мощность ультразвукового поля может достигать более 100 Вт/см, а давление в зоне диффузора эжектора - 0,11-0,25 МПа. Наложение ультразвукового поля обеспечивает формирование в зоне диффузора двухфазной водно-воздушной смеси с пузырьками воздуха с размерами 15-25 мкм.
3
Полученная двухфазная водно-воздушная смесь, прошедшая через эжектор, принудительно под давлением 0,11-0,25 МПа поступает по магистрали в нижнюю часть флотатора (расход 40-60 м/ч), где смешивается со стоком из реактора смешивания с образованием хлопьев осадка, которые после всплытия удаляют из флотатора. Продолжительность напорной флотации составляет 10-14 мин. Очищенный сток перекачивают в зону промежуточного отстаивания, после чего направляют на биологическую очистку.
Параметры предложенного способа и эффективность очистки сточных вод по примерам в сравнении со способом по прототипу представлены в таблице.
В результате реализации способа по изобретению время очистки сточных вод кожевенного производства от ионов хрома, взвешенных веществ и жиров сокращается до 10-14 минут, обеспечивая заданную эффективность процессов очистки. Осуществление способа упрощается, поскольку не требует проведения постоянного контроля состава оборотных стоков, что позволяет значительно упростить процесс очистки и использовать простую схему устройства для его реализации.
Таблица
Параметры способа
Значение параметров по примерам
Способ по прототипу
1
2
3
4
5
pH сточных вод после усреднения
10,5
10,7
10,9
10,6
10,8
менее 10
Вещества для коррекции pH
Суспензия гашеной извести + БМЭА
Суспензия гашеной извести + БДЭА
Суспензия гашеной извести + БТЭА
Суспензия гашеной извести + БМЭА
Суспензия гашеной извести + БДЭА
Серная кислота + известковое молоко
Расход БЭА при коррекции pH, мг/л
4,0
5,0
6,0
4,5
5,5
-
Коагулянт
Гидроксохлорид алюминия
Гидроксохлорид алюминия
Гидроксохлорид алюминия
Гидроксохлорид алюминия
Гидроксохлорид алюминия
Сульфат алюминия
Расход коагулянта, мг/л
10,0
15,0
20,0
12,0
18,0
12,0-20,0
Вещество - активная основа флокулянта
Полиэтиленимин
Полиакриламид
САД*
Метилсульфатная соль ДМАЭМ**
Бензолсульфонатная соль ДМАЭМ***
-
Расход флокулянта, мг/л
15,0
20,0
25,0
18,0
23,0
-
Расход БЭА при флотации, мг/л
3,0 БМЭА
4,0 БДЭА
5,0 БТЭА
3,5 БМЭА
4,5 БДЭА
-
Частота ультразвукового поля, кГц
25
30
35
27
33
-
Давление при подаче сжатого воздуха в эжектор МПа
0,25
0,35
0,45
0,30
0,40
-
Расход обработанного очищенного оборотного стока, подаваемого в сточные воды, м<sup>3</sup>/ч
40
50
60
45
55
-
Давление при подаче в сточные воды обработанного очищенного оборотного стока, МПа
0,11
0,18
0,25
0,15
0,20
0,35-0,50****
Продолжительность флотации, мин
10
12
14
11
13
30
Эффективность очистки, %, от:
- ионов хрома (III)
98,9
99,3
99,1
98,8
99,0
-
- взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм
99,0
99,2
99,1
99,0
99,1
98,7-99,0
- жиров
99,1
99,3
99,2
99,1
99,2
98,7-99,0
Примечание:
* - сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом
** - метилсульфатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат)
*** - бензолсульфонатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат)
**** - давление насыщения смеси сточных вод и сернокислого алюминия воздухом