Патент на изобретение №2207981

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КОМПОНЕНТОВ СОЖ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации отработанных СОЖ и рациональному использованию отходов производства и может быть использовано для очистки промышленных стоков на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительной промышленности. Предлагается способ очистки сточных вод от компонентов СОЖ путем сорбции с использованием в качестве сорбента измельченного шлака – отхода электросталеплавильного производства, с размером частиц 1-3 мм и 0,1-1 мм в соотношении 20-35 мас.% к 80-65 мас.%. Предлагаемый способ позволит повысить степень очистки и экономичность процесса очистки сточных вод от компонентов СОЖ, используя неутилизируемые отходы электросталеплавильного производства. 1 табл.

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации отработанных СОЖ и рациональному использованию отходов производства и может быть использовано для очистки промышленных стоков на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительной промышленности.

Известны способы сорбционной очистки маслоэмульсионных сточных вод, где в качестве сорбента используют активированные угли, гидрофильные глины, силикагели, алюмогели и др. Перечисленные материалы, особенно активированный уголь, дороги, дефицитны. Это обстоятельство существенно сдерживает широкое применение сорбционных методов [1].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки маслоэмульсионных промышленных стоков с использованием в качестве сорбента угля без какой-либо дополнительной его обработки [2] (прототип).

Недостатком данного способа является недостаточная степень очистки, дороговизна сорбента и высокая способность угля к сорбции воды (водопоглощение), что снижает его горючесть в случае сжигания и ухудшает условия регенерации при многократном использовании сорбента.

Цель изобретения – повышение степени очистки и экономичности процесса очистки сточных вод от компонентов СОЖ.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве сорбента используют измельченный шлак – отход электросталеплавильного производства, с размерами частиц 1-3 мм и 0,1-1 мм в соотношении 20-35:80-65 мас.%.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что входящие в состав шлака оксиды металлов склонны к сорбции полярных компонентов СОЖ и практически не сорбируют воду. В результате этого происходит активная хемосорбция веществ с полярными группами на поверхности шлака с образованием гидрофобного слоя, способствующего поглощению углеводородной части СОЖ. Для создания оптимального соотношения параметров скорость очистки – степень очистки сорбент берут с различными размерами частиц 1-3 мм и 0,1-1 мм в соотношении 20-35:80-65 мас.%.

Технология способа состоит в следующем: сточные воды с компонентами СОЖ (далее по тексту СОЖ) отстаиваются и отделяются от масляного слоя, полученный водный слой представляет собой молочно-белую эмульсию с рН 5-7. Для разрушения этой эмульсии ее обрабатывают концентрированной серной кислотой (H₂SО₄ 98%) и доводят кислотность до рН 2,5-3 и затем отстаивают в течение 3 суток. Полученный таким образом водный слой направляется на адсорбцию. Адсорбция проводилась в стеклянной колонке с внутренним диаметром d=10 мм. Колонка заполнялась сорбентом с высотой слоя h=100 мм. В колонку заливали СОЖ объемом, в 2 раза превышающим объем сорбента. Это соотношение определено экспериментальным путем и представляет собой максимально возможный объем СОЖ, который пропускается через этот слой сорбента с оптимальной степенью очистки. Степень очистки определяли с помощью фотоэлектрокалориметра КФК-К-2-УХЛ по коэффициенту светопропускания.

Пример 1 (по прототипу)
В колонку в качестве сорбента загружался уголь с размером частиц 1-3 мм, массой 6,9 г, высотой слоя 100 мм. Водный слой СОЖ (после отделения масла, подкисления и отстоя) объемом 16 мл (V_н) заливали в колонку. За время t=1 мин СОЖ полностью прошла через колонку. Объем профильтрованной СОЖ (V_к) 13,4 мл, таким образом расход СОЖ (V), прошедшей через сорбент, определялся по формуле

Скорость фильтрования определялась как отношение расхода СОЖ (V) к площади поперечного сечения колонки (f)


Коэффициент светопропускания Т=88,0%.

Пример 2.

В колонку в качестве сорбента загружался шлак – отход электросталеплавильного производства. Сорбент готовили из 2 фракций измельченного шлака с размерами частиц (d_ч) 0,1-1 мм 60 мас.% и d_ч=1-3 мм 40 мас.%. Обе фракции тщательно перемешивали и загружали в колонку 13,6 г сорбента, высота слоя 100 мм. Затем заливали 16 мл СОЖ (после отделения масла, подкисления и отстоя). За время t=82 мин СОЖ полностью прошла через колонку. Объем профильтрованной СОЖ 10 мл. Расход СОЖ, прошедшей через сорбент

Скорость фильтрации

Коэффициент светопропускания Т=98%.

Все примеры с 3 по 6 проводились аналогично примеру 2. Изменяли соотношения фракций в сорбенте, результаты сведены в таблицу.

Водопоглощение определялось следующим образом.

Сорбент с размерами частиц (как для угля, так и для шлака) 1-3 мм помещался в дистиллированную воду, после 60 мин адсорбции и фильтрации на нутч-фильтре определяли водопоглощение:
– 122 г/кг для угля,
– 18 г/кг для шлака.

Таким образом, оптимальным соотношением фракций с размером частиц 0,1-1 мм и 1-3 мм является соотношение от 65:35 до 80:20 мас.%. Увеличение содержания мелкодисперсной фракции выше 80 мас.% нецелесообразно из-за значительного снижения скорости фильтрации. Увеличение содержания крупной фракции более 35 мас.% ухудшает качество очистки.

Источники информации
1. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов. Справочник. М.: Машиностроение, 1984.

2. Эттингер И.А., Шлапакова Э.И. Применение природных углей для очистки маслоэмульсионных промышленных стоков. Ж. “Вестник машиностроения” 8, 1979.4

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от компонентов СОЖ путем сорбции, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют измельченный шлак-отход электросталеплавильного производства, с размером частиц 1-3 мм и 0,1-1 мм в соотношении 20-35 мас.% к 80-65 мас.%.

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: 22.05.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006 БИ: 11/2006