Спосіб очистки шахтних вод

1 Спосіб очистки шахтних вод, що включає пом'якшення води з наступним відокремленням осаду, який відрізняється тим, що попередньо знижують рН води до 5,1-5,2 шляхом обробки останньої газоподібним агентом, що містить дюксид вуглецю вводять гідроксид натрію в КІЛЬКОСТІ 516-345 г/дм з наступним пом'якшенням 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як газоподібний агент використовують димові відходи теплоенергетичних підприємств 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як реагент пом'якшення води використовують вапно гідрокарбонатів, так і у вигляді сульфатів та хлоридів, ступінь очистки води значно зменшується Даний спосіб ефективний тільки при очистці вод з низьким вмістом аніонів SO4 і СІ Середній ступінь очистки від солей жорсткості даним способом складає 56% До недоліків даного способу треба віднести низький ступінь пом'якшення води з високою некарбонатною жорсткістю, необхідність спеціального обладнання для приготування вапняного молока За відомим способом [2] використовують, як реагент для пом'якшення води, гідроксид натрію Цей спосіб ефективний, якщо величини карбонатної та некарбонатної жорсткості у воді рівні Спосіб полягає в обробці води реагентом з наступним відокремленням осаду Одержаний результат пом'якшення води значно кращий, ніж при використанні вапна Середній ступінь очистки даним способом складає 73,8% Недоліками даного способу [2] є незначна КІЛЬКІСТЬ одержаного осаду (колектора) при обробці гідроксидом натрію, що зменшує можливість видалення разом з ним неорганічних домішокмікрокомпонентів з води Даний спосіб обмежений у використанні, так як його реалізація вимагає певного співвідношення величин карбонатної та некарбонатної жорсткості Крім того, очищена вода характеризується підвищеною лужністю, що вимагає додаткової обробки кислотою для зниження рН 1 00 о> о (О 60987 вихідних розчинів кшення використовують вапно Найбільш близьким аналогом до винаходу за Нами встановлено, що при введенні в воду технічною суттю та результатом, що досягається, диоксиду вуглецю димових ВІДХОДІВ теплоенергеє спосіб очистки води вапном і содою [3] Суть тичних підприємств до рН 5,1-5,2 з наступним підспособу полягає у видаленні як карбонатної (при лужуванням води за допомогою гідроксиду натрію обробці вапном видаляється карбонатна і магнієва в заявленій КІЛЬКОСТІ, створюються умови для пежорсткість), так і некарбонатної жорсткості (при реведення загальної жорсткості води у гідрокаробробці содою видаляються солі некарбонатної бонати у кальцієвої жорсткості) При загальній жорсткості Подальше пом'якшення води вапном приво3 (12,7 мг-екв/дм ) шахтної води, що очищалася, для дить до утворення змішаного осаду кристалічного досягнення максимального ступеню очистки w карбонату кальцію та аморфного гідроксиду маг83% при оптимальних умовах даним способом нію з великою розвиненою поверхнею, яка забез3 необхідно вводити 461,1 мг/дм соди та печує співосадження одержаного осаду з мікроко3 284,2мг/дм вапна Оброблена вода характеримпонентами (урану та ш природних радіонуклідів) зується підвищеною лужністю, що потребує ввевод, що підлягають очистці При цьому досягаєтьдення стадії нейтралізації кислотою до неся глибока очистка шахтних вод від солей жорстобхідного рН При обробці шахтних вод даним кості та радіонуклідів, виключаючи вторинне заспособом утворюється велика КІЛЬКІСТЬ осаду, бруднення води який служить колектором при видаленні неорВикористання димових ВІДХОДІВ теплоенергеганічних домішок, в тому числі і радіонуклідів з тичних підприємств, що містять диоксид вуглецю, води, що очищається вирішує екологічну проблему за рахунок зменшення їх викидів у атмосферу, які негативно впливаЕфективність відомого способу [3] була нами ють на мікроклімат, створюючи "парниковий" перевірена при очистці шахтних вод з загальною ефект жорсткістю 12,2мг-екв/дм3 (концентрація солей кальцію 8,0мг-екв/дм3 і магнію 4,2мг-екв/дм3), конОдночасно з екологічними аспектами запроцентрація гідрокарбонатів у ВИХІДНІЙ ВОДІ складала понованого способу вирішується і економічна про4,2мг-екв/дм , а вміст урану складав 3,57 мг/дм3 блема за рахунок використання дешевих реагентів Для досягнення максимального ступеню очистки при досягненні глибокої очистки шахтних вод від вводили 461,1 мг/дм3 соди та 284,2мг/дм3 вапна солей жорсткості та радіонуклідів Середній ступінь очистки від солей жорсткості Таким чином, сукупність істотних ознак запроскладав 83,2%, від радіонуклідів (порівняльні понованого способу комплексної очистки води від досліди проводили з ураном) - 39,8% Такий низьсолей жорсткості та від радіонуклідів, що заявлякий ступінь очистки від урану обумовлений утвоється, є необхідною і достатньою для досягнення ренням розчинних трикарбонатуранільних комтехнічного результату, забезпечуваного винахоплексів дом - глибока очистка від солей жорсткості досягається на рівні 84% та радіонуклідів - 98,2% при Недоліками даного способу є низький ступінь значному зменшенні вартості процесу очистки та очистки від радіонуклідів, висока вартість очистки сприятливому впливі на довкілля за рахунок використання дорогих реагентів як при очистці води, так і при кондицюнуванні води за рН Спосіб реалізується наступним чином показником Крім того, даний спосіб характериГотували розчин, що імітує шахтні води уранозується високими трудомісткими операціями при вого виробництва, за такими показниками загальприготуванні розчину соди на жорсткість води - 12,2мг-екв/дм3, вміст ІОНІВ 3 3 кальцію - 8,0мг-екв/дм , магнію - 4,2мг-екв/дм , В основу винаходу поставлена задача розрозагальна лужність - 4,2мг-екв/дм3 по метилоранжу, бити спосіб очистки шахтних вод, в якому поєдрН=7,0, концентрація солей урану - 3,57мг/дм3 нання запропонованого процесу карбонізації води диоксидом вуглецю димових ВІДХОДІВ з підлужуВ склянку ємністю 2 дм поміщали модельний ванням при заявлених концентраційних умовах розчин шахтної води і насичували її (барботуванреагентів та рН, створює сприятливі умови для ням) диоксидом вуглецю до рН 5,1-5,2 Потім ввопрактично повного осадження вапном солей жорсдили гідроксид натрію в КІЛЬКОСТІ 516-345 мг/дм3 ткості, які одночасно служать колектором співоса(до досягнення рН води % 7,0) При цьому дження мікрокомпонентів (урану та ш природних відбувається переведення диоксиду вуглецю в радіонуклідів) Все це в комплексі забезпечує випдрокарбонат-юни, що створює умови зв'язування сокий ступінь очистки води від вказаних речовин солей жорсткості при наступній обробці вапном Дана технологія є екологічно чистою за рахунок Доза вапна складає 600-800мг СаО/дм3 утилізації димових ВІДХОДІВ та економічно Перемішування води з реагентами вигідною здійснювали на магнітній мішалці Після осадження змішаного осаду карбонатів кальцію та Для вирішення поставленої задачі запропоногідроксиду магнію освітлену воду відокремлювали вано спосіб очистки шахтних вод, що включає подекантацією Як газоподібний агент використовум'якшення води з наступним відокремленням осавали вуглекислий газ або димові відходи теплоду, в якому, згідно з винаходом, попередньо енергетичних підприємств Методики визначення знижують рН води до 5,1-5,2 шляхом обробки води газоподібним агентом, що містить диоксид вуглеВихідну та очищену воду аналізували за такицю, вводять гідроксид натрію в КІЛЬКОСТІ 516-345 ми показниками г/дм3 з наступним пом'якшенням, при цьому як - величиною рН (рН-метрично), газоподібний агент використовують димові відходи - загальною жорсткістю (трилонометричним теплоенергетичних установок, а як реагент пом'ятитруванням з ерюхром чорним Т) [Таубе П Р , 60987 Баранова А Г Практикум по химии воды - М Высшая школа, 1971 - 128с , с 89-91] [4], - концентрацією Са 2 + (трилонометричним титруванням з мурексидом [4, с 68-71], - концентрацією Mg + (за різницею між загальною жорсткістю та концентрацією ІОНІВ кальцію), - лужністю (кислотно-основним титруванням з фенолфталеїном (ФФ) та метиловим оранжевим (МО)) [4, с 49], - концентрацією урану (фотометричним методом з арсеназо III) [Марченко 3 Фотометрическое определение элементов - М Мир, 1971 -502 с , С 420-422] [5] Приклад реалізації за винаходом В скляну колбу поміщали 2 д м 3 модельного розчину шахтної води, склад якої за макрокомпонентами наведено вище Воду насичували диоксидом вуглецю до рН 5,1, потім вводили 516мг/дм 3 гідроксиду натрію до встановлення рН шахтної води, % 7,0 та проводили пом'якшення за допомогою вапна в КІЛЬКОСТІ 7 5 0 М Г СаО/дм 3 Вапно вводили у вигляді вапняного молока Перемішування води з реагентами здійснювали за допомогою магнітної мішалки протягом 2 хв При введенні вапна відбувалося утворення змішаного осаду солей жорсткості та радіонуклідів Після відстоювання реагентної суміші воду декантували і визначали основні показники очищеної води, які складали загальна жорсткість - 2,0мг-екв/дм 3 , концентрація ІОНІВ Са 2 + - 1,2мг-екв/дм 3 , концентрація ІОНІВ Мд 2 + - 0,8мг-екв/дм 3 , лужність за ФФ 0,9мг-екв/дм 3 , лужність за МО - 0,5мг-екв/дм 3 , концентрація урану - 0,25мг/дм 3 (табл , приклад 1) мальна доза вапна для забезпечення глибокої очистки шахтної води при збереженні заявлених кількостей інших реагентів становить 477735 м г/дм 3 При позамежному зниженні рН води, тобто при підвищенні концентрації диоксиду вуглецю, збільшується позамежна доза лугу та КІЛЬКІСТЬ вапна і створюються умови для збільшення розчинності сполук урану за рахунок утворення його карбонатних комплексів, а разом з тим і зниження ступеню очистки від сполук урану (таблиця, приклад 4) Позамежне збільшення величини рН, тобто зниження концентрації диоксиду вуглецю, потребує зменшення позамежної дози лугу та КІЛЬКОСТІ вапна і це приводить до зниження пдрокарбонатноі жорсткості води, а, ВІДПОВІДНО, ДО зменшення КІЛЬКОСТІ змішаного осаду, що негативно впливає на ступінь очистки як від солей жорсткості, так і особливо від радіонуклідів (таблиця, приклад 5) Переваги запропонованого способу очистки шахтних вод порівняно з відомим способом полягають в наступному - реалізація запропонованого способу суттєво підвищує ступінь очистки від урану з 39,6% до 96,6-98,6%, тобто більш, ніж у два рази, при збереженні високого рівня очистки від солей жорсткості - 84%, - використання в запропонованому способі диоксиду вуглецю димових ВІДХОДІВ вирішує екологічну проблему за рахунок утилізації небезпечних в екологічному відношенні атмосферних забруднювачів та відсутності вторинного забруднення водного середовища, - одночасно з екологічними аспектами запропонованого способу вирішується і економічна проблема за рахунок використання дешевих реагентів при досягненні глибокої очистки шахтних вод від солей жорсткості та радіонуклідів, - реалізація запропонованого способу комплексно вирішує проблему очистки шахтних вод як від радіонуклідів, так і від солей жорсткості, що не досягається жодним із відомих способів Встановлено, що заявлена величина рН при обробці шахтної води диоксидом вуглецю та заявлена КІЛЬКІСТЬ гідроксиду натрію вибрані з умов, що забезпечують ефективне протікання процесів співосадження солей жорсткості та радіонуклідів при пом'якшенні води вапном, для отримання високого ступеня очистки води від солей кальцію, магнію та радіонуклідів (урану) (таблиця, приклад 1-3) Експериментально встановлено, що оптиТаблиця № пп рН Концентрація СОг, мг/дм Режим обробки Доза NaOH, мг/дм 3 Доза СаО, мг/дм 3 Ступінь очистки за показниками, % Загальна Са 2 + Мд 2 + U(VI) жорсткість За винаходом 1 2 3 5,15 4 5 5,2 720 594 468 516 431 345 5,0 5,3 972 215 687 174 5,1 735 606 477 83,6 82,0 79,5 87,5 86,3 85,0 83,0 76,6 72,3 98,6 97,7 96,6 83,4 75,4 86,5 82,0 78,7 61,7 75,8 85,7 83,2 87,4 83,2 39,6 Позамежні значення 992 220 За прототипом 6 сода та вапно Комп'ютерна верстка Н Кураєва Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119