СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
METHOD OF TREATING SEWAGE WATER

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 очистки сточных вод, описанный в патенте РФ.№1623688, МПК B01D 17/04, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, включающий в себя обработку сульфатом алюминия и отстаивание с последующим отделением масла, причем обработку сульфатом ведут до рН 4,2-4,5, отделенную фазу нагревают до 70-85°С, а воду обрабатывают гидроксидом бария в две ступени, а затем, после отделения осадка, недостающим количеством до дозы, равной 105-115% от стехиометрического количества, необходимого для осаждения сульфатов.
Недостатком данного способа является его ограниченная эффективность, обусловленная многооперационностью, ограниченностью по общему солесодержанию и общей щелочности очищаемой воды, применением дорогостоящих и ядовитых солей бария, малым эффектом по очистке от радиоактивных загрязнений.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ №2085510, МПК C02F 1/58, 1/52, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и флокулянтом.
Недостатком данного способа является многооперационность при приготовлении флокулянта (активной кремниевой кислоты) и малое время существования его в рабочем состоянии, а также недостаточный эффект при очистке от моющих растворов и ионов тяжелых металлов, так как солям алюминия и железа (Ш) не специфично полное выделение из раствора полифосфатов и ионов тяжелых металлов.
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 (активной кремниевой кислоты), имеющего небольшие сроки хранения.
Это достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем дезактивацию и деэмульгирование смесью сульфата алюминия и хлорида железа (III) при массовом соотношении 1:(1÷2) в пересчете на безводные соли и обработку флокулянтом, согласно изобретению к смеси добавляют хлорид кальция, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов 1:(1÷2):(0,15÷0,2) и объемную долю 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6.
Кроме того, в качестве флокулянта используют раствор дифениламина, обладающего наилучшей флокулирующей способностью к осадкам поливалентных металлов.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки способа (проведение дезактивации и деэмульгирование смесью сульфата алюминия, хлорида железа (III) с хлоридом кальция, взятых в массовом соотношении 1:(1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора, флокулянт вносят в количестве 1,0÷1,5% от дозы смеси, при этом дезактивацию проводят при рН 4,5-6, а в качестве флокулянта используют раствор дифениламина) 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.
HNO3
Сточную воду, содержащую СОЖ, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы подкисляют до требуемого значения рН пятипроцентной азотной кислотой (ρ=1,025).
2
4
3
3
2
После доведения рН сточной воды до выбранного значения при перемешивании вносят коллектор-осадитель, в состав которого входит сульфат алюминия (Al(SO)), хлорид железа (FeCl), хлорид кальция (CaCl), взятые в определенном соотношении по массе их безводных солей и объему очищаемой воды.
Не прекращая медленного перемешивания (ω=10 мм/с), через 30 секунд после внесения солей алюминия, железа (III) и кальция добавляют дифениламин. Через 15 секунд перемешивание прекращают. После осветления сточной воды проводят отбор декантата на определение содержания в нем масла, моющих средств, альфа-, бета-активности, тяжелых металлов. Результаты сведены в таблицах 1-4.
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
1,5 г/л
2,5 г/л
5 г/л
сульфат алюминия
10 г/л
30 г/л
35 г/л
Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-4.
Эффективность очистки исследуемого раствора при рН 5 в зависимости от состава и дозы выбранного осадителя
Таблица 1
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
а
Mg
a
e
Ni
Cr
Cu
Сухой ост.
α-активность
β-активность
Исх. p-p
1104.7
4,8
1050
156,3
628
612
804
10521
4,3·10<sup>5</sup>
8,6·10<sup>5</sup>
Сост. 1
115,6
2,2
700
27,8
57,4
67,2
83,4
4700
240
486
Сост. 2
40,7
1,5
570
15,4
30,1
31,8
20,7
3974
106
250
Сост. 3
6,9
0,8
336
6,6
3,7
2,5
1,9
3040
35
128
Состав вводили в количестве 1,0% от объема обрабатываемого раствора.
Таблица 2
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
а
Mg
а
e
Ni
Cr
Cu
Сухой ост.
α-активность
β-активность
Исх. Р-Р
1104,7
4,8
1050
156,3
628
612
804
10521
4,3·10<sup>5</sup>
8,6·10<sup>5</sup>
Сост. 1
44,4
2.1
510
27,8
51,4
52,7
78,1
4105
240
486
Сост. 2
22,9
1,3
370
4,1
28,7
25,6
15,4
3538
106
250
Сост. 3
4,3
0,6
285
2,9
3,2
3,0
1,6
1810
35
128
Состав вводили в количестве 2,0% от объема обрабатываемого раствора
Таблица 3
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
а
Mg
a
e
Ni
Cr
Cu
Сухой ост.
α-активность
β-активность
Исх. Р-Р
1104.7
4,8
1050
156,3
628
612
804
10521
4,3·10<sup>5</sup>
8,6·10<sup>5</sup>
Сост. 1
30,3
2,0
445
6,0
49,4
49,9
75,0
3784
162
72,9
Сост. 2
10,8
1,2
290
3,9
24,1
20,1
13,1
3010
86,4
48,1
Сост. 3
2,8
0,5
170
2,5
2,8
2,2
1,3
1427
52
36
Состав вводили в количестве 3% от объема обрабатываемого раствора.
Таблица 4
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
а
Mg
а
e
Ni
Cr
Cu
Сухой ост.
α-активность
β-активность
Исх. Р-Р
1104,7
4,8
1050
156,3
628
612
804
10521
4,3·10<sup>5</sup>
8,6·10<sup>5</sup>
Сост. 1
30,3
2,0
445
6,0
49,4
49,9
75,0
3784
162
72,9
Сост. 2
10,8
1,2
290
3,9
24,1
20,1
13,1
3010
86,4
48,1
Сост. 3
2,8
0,5
170
2,5
2,8
2,2
1,5
1500
55
36
Состав вводили в количестве 3,5% от объема обрабатываемого раствора.
2
4
3
3
2
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: рН среды 6; соотношение солей Al(SO):FeCl:CaCl, составляющих предлагаемый деэмульгатор и дезактиватор, равное 1:(1÷2):(0,15÷0,2); доза дифениламина 1,0-1,5% от количества вносимого деэмульгатора.
Из таблиц 1-4 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.3)
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".