Патент на изобретение №2323164
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СУЛЬФАТ-ИОНОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к реагентной очистке сточных и природных вод и может быть использовано в горнорудной и химической промышленности, а также для очистки гальваностоков машиностроительных заводов. Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов основан на нейтрализации сточной воды и введении реагента – гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли. Сточную воду сначала нейтрализуют до рН=12,2-12,4 и осветляют. Далее в осветленную воду вводят гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченную из кислого раствора алюминиевой соли. После этого воду дополнительно нейтрализуют до рН=12,7-13,0 при непрерывном перемешивании до завершения осаждения ионов
Изобретение относится к способам очистки сточных и природных вод от сульфат-ионов и может быть использовано в горнорудной и химической промышленности, а также для очистки гальваностоков машиностроительных заводов. Известны способы очистки сточных вод с применением извести в сочетании с металлическим алюминием или свежеосажденной гидроокисью алюминия аморфной структуры. Использование металлического алюминия [1] обеспечивает глубокую очистку сточных вод от сульфат-ионов, однако высокая стоимость этого реагента исключает возможность его применения для высокозагрязненных сточных вод большого объема в связи с большими материальными затратами. Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является использование свежеосажденной гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, в сочетании с известью [2]. Сущность известного способа заключается в следующем: сточную воду первоначально нейтрализуют известью до рН=8,5-12,1, затем дозируют гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли с последующей донейтрализацией сточных вод до рН=12,2-12,8. Первоначальная нейтрализация обеспечивает осаждение всех ионов, исключая ионы Na+ и Са2+ в твердую фазу в виде гидроокисей металлов по уравнениям:
Образующаяся при этом “свободная” молекула CaSO4 при последующем дозировании гидроокиси алюминия связывается в нерастворимый сульфоалюминат кальция, что обеспечивает очистку жидкой фазы от сульфат-ионов. Однако такой способ приемлем только для сточных вод, где концентрация ионов натрия в сульфатной форме не превышает примерно 100 мг/дм3 и связанных с ними ионов В соответствии с вышеприведенными уравнениями (1) и (2) при нейтрализации сточных вод, содержащих Na2SO4, не происходит осаждение NaOH и не создаются условия для образования “свободных” молекул CaSO4 в силу химических свойств этой солевой системы, а именно [3]:
Обратимая реакция гидролиза обуславливает образование “связанной” молекулы CaSO4, которая не может быть (“сцементирована”) переведена из жидкой фазы в твердую в виде сульфоалюмината кальция и, следовательно, не будет достигнута необходимая очистка сточных вод от тех сульфат-ионов, наличие которых обусловлено концентрацией хорошо растворимой соли Na2SO4. Таким образом, известное решение по физико-химическим условиям не может обеспечить достаточно высокую очистку сточных вод от сульфат-ионов при наличии в воде ионов Na более 100 мг/дм3. Задачей настоящего изобретения является обеспечение глубокой очистки от сульфат-ионов высокозагрязненных сульфатом натрия сточных вод до лимитированной величины Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки сточных вод от сульфат-ионов, основанном на нейтрализации сточной воды и введении реагента гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, согласно изобретению перед введением гидроокиси алюминия величину рН сточной воды первоначально доводят до 12,2-12,4 и осветляют воду, а после введения в осветленную воду гидроокиси алюминия доводят рН до 12,7-13,0 при непрерывном перемешивании до завершения осаждения ионов Очищенную от В предлагаемом способе доведение рН сточной воды до 12,2-12,4 перед введением реагента гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, приводит к нарушению обратимой реакции гидролиза в вышеуказанном уравнении (3). При последующем дозировании гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли Al(ОН)3, и дополнительном доведении рН обрабатываемой воды до 12,7-13,0 “свободные” молекулы CaSO4 (связываются) переходят в состав нерастворимого в воде сульфоалюмината кальция, что обеспечивает снижение концентрации ионов Доведения рН сточной воды до значений 12,2-12,4 и 12,7-13,0 установлены экспериментально. Как показали исследования достижение рН>12,4 и рН>13,0 не целесообразно, т.к. излишняя дозировка СаО для достижения указанных значений рН бесполезна в связи с тем, что СаО не будет выполнять указанные функции, а просто будет выпадать в твердую фазу. Таким образом, применение описанной технологии позволяет сточные воды с высокой концентрацией Na2SO4 очистить от ионов В патентной и научно-технической литературе неизвестны технические решения, содержащие признаки, аналогичные заявляемым, следовательно, предложение соответствует критерию “новизна”. Также впервые на основе разработанного способа определены пути качественной очистки сточных вод с высоким содержанием Na2SO4 от сульфат-ионов до концентрации Предлагаемый способ с получением вышеуказанного технического результата осуществляется следующим образом. В сточной воде, загрязненной высокой концентрацией ионов натрия в сульфатной форме, первоначально величину рН доводят до 12,2-12,4, после этого вводят реагент гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, перемешивают и осветляют воду, а после введения в осветленную воду гидроокиси алюминия доводят рН воды до 12,7-13,0 при непрерывном перемешивании до завершения осаждения ионов Время обработки (время перемешивания) и расход гидроокиси алюминия обусловлены составом воды и концентрацией в ней сульфат-ионов. Предложенный способ обеспечивает глубокую очистку сточных вод от сульфат-ионов до концентрации ниже 100 мг/дм3, регламентируемой ПДК для сброса воды в водные объекты рыбохозяйственного назначения, и не загрязняет очищенную воду дополнительными компонентами. Проверка предлагаемого способа очистки сточных вод от сульфат-ионов проводилась на натуральной шахтной воде. Пример 1. Очистка осуществлялась на натуральной шахтной воде с рН=6,2 и концентрацией ионов, мг/дм:
Величину рН сточной воды доводили до 12,2 и осветляли. Затем в осветленную воду дозировалась гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли в количестве 2,5 г/дм (в пересчете по сухому) с влажностью 85%. При этом водородный показатель очищаемой воды понижается до рН=11,0 и для перевода сульфат-ионов в твердую фазу осуществляется доведение рН воды до 12,7-12,9 с непрерывным перемешиванием в течение 60 минут. После этого остаточное содержание ионов Очищенная от сульфат-ионов вода подвергалась барботажу углекислым газом для нормализации водородного показателя. Очищенная по предлагаемой технологии вода, за исключением ионов хлора и натрия, соответствует нормативным требованиям для сброса ее в водный объект рыбохозяйственного назначения. Пример 2. Очистка осуществлялась на шахтной воде с рН=5,0 и концентрацией ионов, мг/дм3:
Величину рН в шахтной воде предварительно доводили до 12,4 для осаждения всех катионов, исключая ионы натрия и кальция, и для соответствующей подготовки солевой среды, необходимой для процесса образования сульфоалюмината кальция, обеспечивающего удаление ионов В результате в данной воде (высокоминерализованной) после достижения рН=12,4 образуется большой объем твердой фазы, которая отделяется от очищаемой воды путем ее гравитационного осаждения (осветления). Далее в осветленную воду дозируется гидроокись алюминия аморфной структуры в количестве 4,5 г/дм3 (в пересчете на сухое) с влажностью около 85% и осуществляется перемешивание в течение пяти минут, с завершением которого рН среды понижается до 8,2. Для повышения водородного показателя до 12,9-13,0 в очищаемую воду дозируется повторно известковое молоко и осуществляется перемешивание, продолжительность которого не превышает 10-15 минут. После завершения перемешивания концентрация ионов
Очищенная по предлагаемой технологии вода характеризуется отсутствием солей тяжелых металлов, низким содержанием солей жесткости (жесткость около 1 мг-экв/дм3), концентрацией сульфат-ионов 40 мг/дм3 и снижением общей минерализации до 4137 мг/дм3, т.е. в 2,9 раза меньше по сравнению с исходной водой. Очищенная вода с применением реагента гидроокиси алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, при доведении рН до 12,2-12,4 и последующем увеличении рН до 12,7-13,0 позволяет очистить реагентным методом высокоминерализованную воду с высокой концентрацией ионов натрия в сульфатной форме до ПДК для сброса очищенной воды в водные объекты рыбохозяйственного назначения. Кроме того, низкая жесткость очищенной воды ( Использование реагента гидроокиси алюминия аморфной структуры в указанных режимах обработки воды с первоначальным доведением рН перед введением реагента до 12,2-12,4 и дополнительным доведением рН до 12,7-13,0 после введения реагента на существующих и вновь проектируемых очистных сооружениях позволит реализовать очистку стоков с высокой концентрацией Na2SO4 до регламентируемого ПДК для сброса очищенной воды в водные объекты рыбохозяйственного назначения или для использования в технологии жилищно-коммунального хозяйства, что благоприятно отразится на экономических показателях очистных сооружений. Источники информации 1. Саркисян Н.С. и др. “Очистка сточных вод от сульфат-ионов”. Ж. “Цветные металлы”, 1989 г., №11, с.51, 52. 2. Патент на изобретение РФ №2236384 “Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов”. Опубл. 20.09.2004, Бюл. №26 3. Справочник по растворимости солевых систем. Ленинград, Госхимиздат, 1954 г., том II, с.1268.
Формула изобретения
1. Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов, основанный на нейтрализации сточной воды и введении реагента гидроокись алюминия аморфной структуры, извлеченной из кислого раствора алюминиевой соли, отличающийся тем, что перед введением гидроокиси алюминия величину рН сточной воды первоначально доводят до рН 12,2-12,4 и осветляют воду, а после введения в осветленную воду гидроокиси алюминия доводят рН воды до 12,7-13,0 при непрерывном перемешивании до завершения осаждения ионов 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очищенная от
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
в твердую фазу. Способ обеспечивает очистку сточных вод от сульфат-ионов с содержанием в воде ионов натрия более 100 мг/дм3 до концентрации 
ПДК, регламентируемой для сброса очищенных сточных вод в объекты рыбохозяйственного водопользования. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
в количестве 209 мг/дм3. Последнее приближается к нормативам сброса воды в водные объекты и, с учетом возможности соосаждения, может достигнуть требуемой величины ПДК, что исключается при очистке сточных вод с высоким содержанием Na2SO4.
12000
в твердую фазу.