Патент на изобретение №2163891
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ВЗАИМООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
(57) Реферат: Изобретение относится к очистке сточных вод от эмульгированной органики, стабилизированной в водной фазе поверхностно-активными веществами, и экологически опасных электролитов и может быть использовано для взаимной очистки сточных вод промышленных предприятий. Для осуществления способа в сточные воды, содержащие эмульгированные органические вещества, вводят отработанные технические растворы электролитов, разделяют водную и органическую фазы, при этом эмульгированные органические вещества экстрагируют ионы тяжелых металлов при следующих соотношениях оптимальных параметров процесса: СтХк-1 – KQ = nв, где Ст – концентрация экстрагируемого вещества в объеме отработанного технического раствора электролита; Хк – концентрация экстрагируемого вещества в рафинате; К = nв + Cэ ![]() ![]() ![]() Изобретение относится к области очистки сточных вод от эмульгированной органики, стабилизированной в водной фазе поверхностно-активными веществами (ПАВ), и экологически опасных электролитов и может быть использовано для очистки сточных вод промышленных предприятий. Известен способ очистки отработанной водной эмульсии [АС N 701956, кл. С 02 F, 1/66, 1979 г.] путем смешения ее с травильными растворами, содержащими сернокислотные соли меди и цинка в соотношении (1:0,1)-(0,5:1), отделенную от осадка водную фазу обрабатывают щелочью до pH 8-9 и отстаивают. Недостатком способа является его многостадийность, а также наличие стадии образования объемного, гидрофильного, плохо фильтрующегося осадка. Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ [Патент РФ N 2107039, кл. С 02 F, 1/58, 1998 г.] очистки сточных вод от эмульгированных органических веществ, включающий введение в сточные воды отработанных растворов электролитов с последующим разделением водной и органической фаз, причем отработанный электролит вводят в количестве, обеспечивающем массовое отношение органических веществ к содержанию металлов в электролите (5-5000): 1. Недостатком способа является затруднение в определении оптимального количества отработанных растворов электролитов, вводимых в сточные воды для очистки от эмульгированных органических веществ. Задачей изобретения является нахождение оптимальных параметров процесса взаимоочистки сточных вод, основанной на экстракции ионов тяжелых металлов в масляную фазу. Техническим результатом является создание безреагентной и безотходной технологии взаимоочистки сточных вод, содержащих эмульгированную органику и ионы тяжелых металлов. Этот технический результат достигается тем, что в известном способе взаимоочистки сточных вод, содержащих эмульгированную органику и ионы тяжелых металлов, включающем введение отработанных технических растворов электролитов в сточные воды, содержащие эмульгированные органические вещества, с последующим разделением водной и органической фаз, при этом эмульгированные органические вещества экстрагируют ионы тяжелых металлов при следующих соотношениях оптимальных параметров процесса: CтXк-1-KQ = nв, где Cт – концентрация экстрагируемого вещества в объеме отработанного технического раствора электролита; Xк – концентрация экстрагируемого вещества в рафинате; K = nВ+Cэ ![]() Q – отношение объемов сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества, и отработанного технического раствора электролита; nв – отношение объемов рафината и водной фазы объединенного стока; Cэ – концентрация экстрагента в объеме сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества; ![]() D – коэффициент распределения экстрагируемого вещества между экстрактом и рафинатом; nэ – отношение объемов экстракта и экстрагента, при условии, что D >> 1 и Xк ![]() М – объем сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества; N – объем отработанного технического раствора электролита; mТ – масса экстрагируемого вещества; mэ– масса экстрагента; V1 – объем экстрагента; V2 – объем водной фазы объединенного стока; ![]() X0 – концентрация экстрагируемого вещества в объеме водной фазы объединенного стока; V3 – объем экстракта; V4 – объем рафината; YK – концентрация экстрагируемого вещества в экстракте. В соответствии с принятыми обозначениями получим: Q= MN-1 (1) mT = СTN (2) mэ = CэМ (3) V1 = mэ ![]() ![]() V2 = M + N – V1 = M + N – CэМ ![]() ![]() ![]() X0 = mTV2-1 = CT(1 + Q – CэQ ![]() V3 = nэV1 = nэCэM ![]() V4 = nВV2 = nB(М + N – CэM ![]() YК = DXK (10) Для реализации предлагаемого способа взаимоочистки необходимо выполнение следующих условий: 1. Величина pH и температура объединенного стока должны обеспечивать максимальную эффективность экстракции (D >> 1). 2. Концентрация экстрагируемого вещества в экстракте не должна превышать его концентрацию в насыщенном растворе экстракта: YK ![]() откуда, учитывая уравнение 10, CH ![]() Данное выражение определяет условие выбора конечной концентрации экстрагируемого вещества в рафинате XK. 3. Материальный баланс по экстрагируемому веществу: mT = XKV4 + YKV3, откуда с учетом уравнений 1,2,8-10 получим CTXK – KQ = nB, где K = nB + Cэ ![]() V3 = CэM ![]() V4 = М + N – CэM ![]() CTXк-1 – KQ = 1, где K = 1+CЭ ![]() а если D >> 1, то K = 1+CэD ![]() Уравнения материального баланса определяют условия выбора концентрации CT и объема N отработанного технического раствора электролита для заданной сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества. Данный способ взаимоочистки укладывается в схему экстракции с прямотоком. На фиг. 1 дана схема прямотока, на фиг. 2 – рабочая линия прямотока согласно уравнению Y = ![]() в частности, YK = ![]() Примеры конкретного выполнения способа. На фиг. 3 представлена технологическая схема процесса взаимоочистки сточных вод: отработанной пульпы СОЖ и отработанных технических растворов электролитов – кислых растворов медного купороса (II), сульфата хрома (III) и хлорида кальция (II). При объединении указанных сточных вод при pH = 6,0 – 6,5 компоненты технологической смазки СП-3, содержащиеся в отработанной пульпе СОЖ, экстрагируют ионы меди (II), хрома (III) и кальция (II), содержащиеся в отработанном техническом растворе электролита. Установление оптимального значения pH осуществлялось при непрерывном перемешивании раствора добавлением щелочного раствора отработанной пульпы СОЖ или кислого отработанного технического раствора электролита. После перемешивания пульпа отстаивалась и разделялась на масляную (экстракт) и водную (рафинат) фазы с одновременной экстракцией ионов меди (II), хрома (III) и кальция (II) в масляную фазу. Рафинат направлялся на фильтрацию для очистки воды от остатков масляных составляющих. Следы нефти могут быть удалены фильтрованием через смесь натуральных (пенька, копра, торф) и синтетических (полиэтилен, полипропилен, полистирол) волокон. Экстракт направлялся на реэкстракцию металлов, регенерированное масло может быть использовано для технических целей. В таблице 2 дан материальный баланс процесса взаимоочистки, рассчитанный по выведенным уравнениям, с получением воды, очищенной до уровня ПДК (XK = ПДК) по каждому из ионов меди (II), хрома (III) и кальция (II). Пример 1 (таблица 2, опыт 1). Отработанная пульпа СОЖ объемом М = 1 м3 содержала компоненты технологической смазки марки СП-3 в количестве Cэ = 50 г/дм3, являющиеся экстрагентами иона меди (II) с коэффициентом распределения D = 75, плотность смазки ![]() Кислый раствор медного купороса с концентрацией CT = 50 мг/дм3 Cu (II) получен из отработанного электролита ванн травления медных деталей. В качестве условия взаимоочистки принимаем получение очищенной воды до уровня ПДК (XK = 0,1 мг/дм3 Cu (II)), что не противоречит условию XK ![]() ![]() ![]() ![]() Формула изобретения
СтХк-1 – КQ = nв, где Ст – концентрация экстрагируемого вещества в объеме отработанного технического раствора электролита; Хк – концентрация экстрагируемого вещества в рафинате; K = nв+Cэ ![]() Q – отношение объемов сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества, и отработанного технического раствора электролита; nв – отношение объемов рафината и водной фазы объединенного стока; Сэ – концентрация экстрагента в объеме сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества; ![]() D – коэффициент распределения экстрагируемого вещества между экстрактом и рафинатом; nв – отношение объемов экстракта и экстрагента, при условии, что D >> 1 и Хк ![]() РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 07.10.2000
Номер и год публикации бюллетеня: 5-2003
Извещение опубликовано: 20.02.2003
|
||||||||||||||||||||||||||