СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ АММОНИЯ И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
METHOD OF PURIFYING WASTE WATER FROM AMMONIUM AND HEAVY METAL IONS

Изобретение относится к способу очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и аммония, которые могут быть использованы для полива сельскохозяйственных культур.
Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем сорбции на твердом нерастворимом природном сорбенте, при этом в качестве природного сорбента используют тальковый сланец с содержанием минерала талька, равным 45%, с размером зерен сорбента от 2,50 до 3,00 мм (Патент РФ №2433959, опубл. 20.11.2011 г.).
Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем сорбции на твердом нерастворимом природном сорбенте, при этом в качестве природного сорбента используют сланец с содержанием минерала биотита не менее 25%, с размером зерен сорбента от 2,50 до 3,00 мм (Патент РФ №2496723, опубл. 27.10.2013 г.).
Недостатком известных технических решений, препятствующих достижению заявленного технического результата, является невозможность очистки сточных вод от ионов аммония.
Известен способ очистки сточных вод от ионов аммония, включающий корректировку рН сточных вод реагентом с последующей обработкой сточных вод окислителем в эквивалентном количестве или с избытком 5% к количеству ионов аммония, при этом величину рН сточных вод поддерживают не более 5, а в качестве окислителя используют осветленные сточные воды газоочистных сооружений, образующиеся при очистке хлорсодержащего газа известковым молоком (Патент РФ №2253626, опубл. 10.06.2005 г.).
Недостатком известных технических решений, препятствующих достижению заявленного технического результата, является низкая степень очистки сточной воды от тяжелых металлов.
3
За прототип выбран способ очистки сточных вод от тяжелых металлов, по которому в очищаемую воду добавляют известковое молоко, сульфат железа и цеолит, при этом цеолит добавляют первым, а известковое молоко и сульфат железа после перемешивания цеолита с водой, затем воду последовательно отстаивают, осветленную воду аэрируют, обрабатывают импульсными барьерными разрядами из расчета затрат электроэнергии не менее 50 Вт·ч/м воды и фильтруют, причем используют природный цеолит, измельченный до фракции не более 0,3 мм (Патент РФ №2397959, опубл. 27.08.2010 г.).
Недостатком известного технического решения, препятствующего достижению заявленного технического результата, является невозможность очистки сточной воды от ионов аммония.
Задача - возможность очищения сточных вод от ионов аммония и тяжелых металлов.
Технический результат - снижение содержания ионов тяжелых металлов и ионов аммония при очистке сточных вод ниже предельно допустимой концентрации (ПДК) с возможностью использования очищенной воды для полива сельскохозяйственных культур.
Технический результат достигается способом очистки сточных вод от ионов аммония и тяжелых металлов, по которому в очищаемую воду добавляют природный цеолит, осуществляют перемешивание, отстаивание, фильтрование, при этом в качестве природного цеолита используют природный цеолит с содержанием клиноптилолита 50-60% с размером фракций 1,0-1,5 мм, осуществляют равномерное перемешивание со скоростью вращения 1-2 об/сек в течение 10-15 сек, отстаивание проводят в интервале 12-48 часов.
Существенными признаками, влияющими на достижение заявленного технического результата, являются:
- использование в качестве природного цеолита природного цеолита с содержанием клиноптилолита 50-60% с размером фракций 1,0-1,5 мм;
- осуществление равномерного перемешивания со скоростью вращения 1-2 об/сек в течение 10-15 сек;
- проведение отстаивания в интервале 12-48 часов.
Цеолиты - группа минералов вулканическо-осадочного происхождения, каркасные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов. В настоящее время известно более 40 структурных видов природных цеолитов, наиболее распространенными из которых являются клиноптилолит, гейландит, филлипсит, ломонит, морденит, эрионит, шабазит, феррьерит, анальцим. Промышленные месторождения цеолитов представлены преимущественно цеолитосодержащими туфами с содержанием цеолита до 60-95%. Остальные 5-40% породы обычно представлены кварцем, полевыми шпатами, глинистыми материалами, остатками незамещенного вулканического стекла (http://www.zeolite.spb.ru/).
Использование природного цеолита с содержанием клиноптилолита 50-60% является оптимальным для получения заявленного технического результата. Изменение процентного содержания клиноптилолита ухудшает характеристики очищаемых сточных вод по содержанию ионов аммония и тяжелых металлов.
Размер фракций 1,0-1,5 мм выбран экспериментально и является достаточным и необходимым. Уменьшение размера не обеспечивает эффективность очистки, а увеличение не увеличивает степень очистки.
Осуществление равномерного перемешивания со скоростью вращения 1-2 об/сек в течение 10-15 сек было определено путем экспериментов. Изменение заявленных интервалов в сторону их увеличения или уменьшения не увеличивает степень очистки сточных вод ниже ПДК.
Проведение отстаивания в течение 12-48 часов также выбрано опытным путем и является оптимальным для достижения заявленного технического результата
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1
В конические колбы помещали сточные воды и природный цеолит с содержанием клиноптилолита 50-60% и размером фракций 1,0 мм, осуществляли равномерное перемешивание со скоростью вращения 1 об/сек в течение 10 сек. Отстаивание проводили в течение 12 часов. После отстаивания проводили фильтрацию и определяли концентрацию ионов тяжелых металлов, аммония методом колориметрии.
Пример 2
В конические колбы помещали сточные воды и природный цеолит с содержанием клиноптилолита 50-60% и размером фракций 1,5 мм, осуществляли равномерное перемешивание со скоростью вращения 2 об/сек в течение 15 сек. Отстаивание проводили в течение 48 часов. После отстаивания проводили фильтрацию и определяли концентрацию ионов тяжелых металлов, аммония методом колориметрии.
Данные по очистке сточных вод приведены в таблице.
Очищенную от содержания ионов тяжелых металлов и ионов аммония сточную воду до предельно допустимых концентраций использовали для полива сельскохозяйственных культур.
Таким образом, заявленный способ очистки сточных вод, по которому в очищаемую воду добавляют природный цеолит, осуществляют перемешивание, отстаивание, фильтрование, при этом в качестве природного цеолита используют природный цеолит с содержанием клиноптилолита 50-60% с размером фракций 1,0-1,5 мм, осуществляют равномерное перемешивание со скоростью вращения 1-2 об/сек в течение 10-15 сек, отстаивают в пределах 12-48 часов, позволяет осуществить снижение содержания ионов тяжелых металлов и ионов аммония при очистке сточных вод ниже предельно допустимой концентрации (ПДК) с возможностью использования очищенной воды для полива сельскохозяйственных культур.