СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
THE METHOD OF WASTEWATER TREATMENT

Изобретение относится к химической обработке воды, промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов.
7
Известен способ переработки жидких отходов, содержащих радионуклиды, описанный в патенте РФ №2122753, МПК G21F 9/06, включающий в себя окислительную обработку путем озонирования в присутствии катализатора процесса окисления и коллектора извлечения радионуклидов. Озонирование отходов производят при температуре 30-80°C при pH раствора 10-13 и разделением образующегося радиоактивного шлама и жидкой фазы, с обработкой последней осадителями для дополнительного выделения радионуклидов с последующим снижением pH до значения 8-9, повторным отделением образующегося шлама и доочисткой жидкой фазы на селективных сорбентах.
Недостатком этого способа является его пожароопасность и токсичность из-за применения озона и относительно высоких температур, а также многооперационность.
7
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является способ очистки сточных вод, описанный в патенте РФ №2356852, МПК C02F 1/58, 1/52, включающий дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли.
Недостатком данного способа является многооперационность при приготовлении флокулянта (дифениламина), а также недостаточный эффект при очистке моющих растворов от ионов тяжелых металлов и радионуклидов. В силу того, что действующая активная составляющая моющих растворов образует металлорганические соединения с ионами тяжелых металлов и радионуклидами, то последние не в состоянии полностью выделяться из очищаемых растворов.
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 (дифениламина).
Это достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающем дезактивацию и деэмульгирование смесью хлорида железа (III) и хлорида кальция при массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2) в пересчете на безводные соли, согласно изобретению к смеси добавляют перманганат щелочного или щелочноземельного металла, обеспечивая массовое соотношение ингредиентов (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемную долю 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки способа (проведение дезактивации и деэмульгирование смесью хлорида железа (III), хлорида кальция с перманганатом щелочного или щелочноземельного металла, взятых в массовом соотношении (1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02) в пересчете на безводные соли и объемной долей 1-3% от исходного раствора, при этом дезактивацию проводят при pH 5-6, 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.
Сточную воду, содержащую СОЖ, радиоактивное загрязнение, моющие средства и тяжелые металлы подкисляют до требуемого значения рН пятипроцентной азотной кислотой ().
3
2
После доведения рН сточной воды до выбранного значения при перемешивании вносят коллектор-осадитель, в состав которого входит хлорид железа (FeCl), хлорид кальция (CaCl) и перманганат щелочных или щелочноземельных металлов, взятые в определенном соотношении по массе их безводных солей и объему очищаемой воды.
После осветления сточной воды проводят отбор декантата на определение содержания в нем масла, моющих средств, альфа-, бета-активности, тяжелых металлов. Результаты сведены в таблицах 1-5.
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
2,5 г/л
4,5 г/л
9 г/л
перманганат щелочного или щелочноземельного металла
0,2 г/л
0,45 г/л
0,9 г/л
Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-5.
Таблица 1
Содержание
мг/кг
Бк/кг
Ca
Mg
Na
Fe
Ni
Cr
Cu
Сухой остаток
α-активность
β-актив-ность
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>
рН=4,0
102,4
2,0
750,0
120,1
428,2
103,4
125,1
2744,1
164,8
296,6
рН=4,5
80,7
1,4
490.0
44,7
58,3
12,5
8,1
827,2
108,4
169,4
рН=5,0
2,3
0,8
150,1
0,5
9,2
0,2
0,2
263,8
5,8
34,4
рН=5,5
н.п.о. *
н.п.о.
105,2
0,5
0,2
н.п.о.
0,1
173,0
н.п.о.
н.п.о.
рН=6,0
3,0
0,9
150,7
0,6
9,5
0,2
0,2
274,1
6,9
11,2
рН=6,5
10,2
1,0
170,9
1,8
10,0
0,3
0,2
320,6
10,8
15,1
Состав №3 вводили в количестве 2% от объема обрабатываемого раствора.
* н.п.о. - ниже предела обнаружения прибора PAAS-30, УРФ-1; чувствительность определения металла - 0,05 мг/л, активность - 0,01 Бк.
Таблица 2
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
Ca
Mg
Na
Fe
Ni
Cr
Cu
Сухой остаток
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
4,7
2,0
266,7
2,9
8,9
1,8
2,2
579,4
30,1
72,5
Сост.2
2,9
0,7
170,7
2,2
3,5
1,5
1.9
385,1
24,6
64,4
Сост.3
н.п.о.
н.п.о.
150,1
1,5
0,6
0,7
0,8
313,0
15,4
42,7
Состав вводили в количестве 1,0% от объема обрабатываемого раствора.
Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
Таблица 3
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
Ca
Mg
Na
Fe
Ni
Cr
Cu
Сухой остаток
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
3,4
2,0
221,4
1,7
2,1
1,7
2,0
351,4
15,2
24,4
Сост.2
1,8
0,5
130,8
0,8
0,4
н.п.о.
0,2
236,7
7,4
18,9
Сост.3
н.п.о.
н.п.о.
105,7
0,5
0,2
н.п.о.
0,1
173,0
н.п.о.
н.п.о.
Состав вводили в количестве 2,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
Таблица 4
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
Ca
Mg
Na
Fe
Ni
Cr
Cu
Сухой остаток
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
1,5
0,7
128,4
0,6
0,3
н.п.о.
н.п.о.
188,1
5,4
1,4
Сост.2
1,0
0,3
101,0
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
158,4
2,8
н.п.о.
Сост.3
н.п.о.
н.п.о.
94,8
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
130,1
н.п.о.
н.п.о.
Состав вводили в количестве 3,0% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
Таблица 5
Состав
Содержание
мг/кг
Бк/кг
Ca
Mg
Na
Fe
Ni
Cr
Cu
Сухой остаток
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
1,4
0,7
125,8
0,7
0,3
н.п.о.
н.п.о.
162,9
5,6
1,4
Сост.2
1,0
0,2
100,1
0,1
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
154,1
3,0
0,5
Сост.3
н.п.о.
н.п.о.
94,2
0,1
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
130,7
н.п.о.
0,1
Состав вводили в количестве 3,5% от объема обрабатываемого раствора. Процесс производили при pH раствора, равного 5,5.
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: pH среды 5,5; соотношение солей
3
2
FeCl:CaCl:перманганат щелочного или щелочноземельного металла, составляющих предлагаемый деэмульгатор и дезактиватор, равное
(1÷2):(0,15÷0,2):(0,01÷0,02).
Из таблиц 2-5 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.4).
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".