Спосіб флотаційної очистки природних та стічних вод

1. Спосіб флотаційної очистки природних та стічних вод, що включає обробку води неорганіч 37423 ку нафтовмісної води коагулянтом - сульфатом алюмінію при рН=8-9 в присутності органічної добавки: поліакриламіду (ПАА), або суміші солянокислих первинних амінів, або фракції діоксанових спиртів. Реагенти вводять при інтенсивному перемішуванні (тривалість перемішування - 3 хв.), а потім здійснюють флотаційне виділення зкоагульованих забруднень. Загальна тривалість процесу при цьому складає 20 хв., проте ефективність процесу очистки залишається низькою - при вмісті нафтопродуктів 265 мг/дм 3 ступінь очистки води не перевищує 85,8%. Як показали наші дослідження, застосування способу [4] для освітлення та знебарвлення природних вод не забезпечило високого ступеня очистки: при вихідній забарвленості 75° та мутності 5,23 мг/дм 3 води ріки Дніпро і тривалості процесу флотосепарації 20 хв., показники очищеної води склали: мутність - 1,23 мг/дм 3 (ступінь очистки 76,7%), забарвленість - 18°Барвн. (ступінь очистки 75,5%) (табл.1, приклад 18). Таким чином, недоліками відомого способу [4] є недостатньо високий ступінь очистки стічних та природних вод, а також порівняно велика тривалість процесу очистки. Задачею винаходу є удосконалення способу флотаційної очистки води, який передбачає коагуляцію домішок в присутності органічної добавки шляхом використання як органічної добавки аніонної поверхнево-активної речовини (АПАР), що забезпечує підвищення ступеню очистки води, забрудненої емульгованими нафтопродуктами та завислими речовинами, і підвищення ступеня освітлення та знебарвлення природної води при одночасному скороченні тривалості процесу очистки води. Для вирішення поставленої задачі даний спосіб флотаційної очистки води, що включає обробку води неорганічним коагулянтом в присутності органічної добавки, в якому, згідно з винаходом, як органічну добавку використовують поверхневоактивну речовину аніонного типу. Причому, АПДР вводять в кількості 0,003-0,008% мас. - при очистці нафтовмісних стічних вод і в кількості 0,00010,0005% мас. - при очистці природних вод. На відміну від відомих технічних рішень, в яких при флотаційній очистці води як органічну добавку використовують високомолекулярні флокулянти, або ПАР катіонного типу, в даному способі нетрадиційно застосовують аніонну ПАР. Дія відомих органічних добавок заснована на їх здатності утворювати мостикові зв'язки між частинками забруднень, а також між частинками гідролізованого коагулянту з об'єднанням їх в крупні флокули. В даномуметоді ефективність дії органічної добавки пов'язана, як ми гадаємо, з наданням від'ємного заряду газовим бульбашкам в процесі флотації, що полегшує їх взаємодію з позитивно зарядженими частинками гідролізованого коагулянту, який використовується для коагуляції домішок води і сорбції розчинених органічних речовин, що надають воді забарвленість. Це дозволяє підвищити ступінь очистки стічних вод від завислих та емульгованих речовин до 96-97%, досягти високого ступеню освітлення та знебарвлення природної води (95-97%), зменшити загальну тривалість процесу до 8-10 хв., та забезпечити стабільний ефект очи стки при зміні природи і концентрації забруднюючих воду речовин. Спосіб реалізується таким чином. Очистці піддають природну воду та промислові стічні води, які вміщують в собі мастильні масла, емульговані нафтопродукти та завислі речовини різного ступеня дисперсності. В воду, яку очищають, вводять неорганічний коагулянт (сульфат алюмінію - ГОСТ 3758-75) та органічний флотореагент (поверхневоактивна речовина аніонного типу - додецилсульфат натрію - ТУ 6-09-64-75, або бутилнафталінсульфонат натрію (НБ) ГОСТ 6867-77, або рафінований алкиларилсульфонат (ДС-РАС)). Флотаційну сепарацію можна здійснювати в флотаторах будь-якого типу - з механічним диспергуванням повітря через пористі перегородки, або в флотаторах напірного типу, де виділення повітря з води в вигляді найменших бульбашок відбувається за рахунок зниження тиску до атмосферного. В вихідній та очищеній воді вміст емульгованих нафтопродуктів, мастильних масел та завислих речовин колоїдного ступеню дисперсності визначали з допомогою фотоелектроколориметра ФЕК-56М при l=400 нм, а забарвленість і мутність в природній воді - з допомогою фотоелектроколориметра КФК-2 за ГОСТ 2874-82 при l=340 нм (для забарвленості) і при l=540 нм (для мутності). Кількість завислих забруднень більш низького, ніж колоїдний, ступеню дисперсності визначили за сухим залишком згідно з ГОСТ 18164-72. Приклад 1. В флотаційну колонку з пористим дном (фільтр Шотта № 4) місткістю 0,3 дм 3 наливають 0,25 дм 3 промислової стічної води, яка містить 340 мг/дм 3 емульгованих нафтопродуктів і 67 мг/дм 3 завислих речовин колоїдного ступеня дисперсності. До забрудненої води при рН=8,6 добавляють 0,75 см 3 5% розчину сульфату алюмінію – Аl2(SO 4)3 (150 мг/дм 3) і 0,25 см 3 5% розчину додецилсульфату натрію – C12H25OSO3Na (доза 0,005% мас.). При швидкості барботажу повітря, що складає 6 см 3/хв. на 1 см площі перетину флотаційної колонки, здійснюють флотацію протягом 7 хв. Утворену піну, яка містить зфлотовані забруднення, відділяють від води, що обробляється. Очищена вода характеризується залишковим вмістом нафтопродуктів, що дорівнює 13,6 мг/дм 3 (ступінь очистки 96%) та завислих речовин - 2,4 мг/дм 3 (ступінь очистки - 96,4%). Приклад 2. Флотаційній очистці піддається стічна вода машинобудівельного заводу, яка містить 582 мг/дм 3 емульгованих мастильних масел типу МВВ2 та інших не ідентифікованих нафтопродуктів, і 630 мг/дм 3 завислих забруднень (за сухим залишком). Умови досліду такі, як і в прикладі № 1. До 250 см 3 забрудненої води добавляють 1 см 3 5% розчину сульфату алюмінію (200 мг/дм 3) і 0,3 см 3 5% розчину змочувача НБ (доза 0,006% мас.). Після 7 хв., флотації залишковий вміст нафтопродуктів складає 15,4 мг/дм 3 (ступінь очистки - 97,3%), завислих забруднень - 11,7 мг/дм 3 (ступінь очистики - 98%). Приклад 3. Флотаційній очистці піддається природна вода р. Дніпро, яка має забарвленість 75°Барвн. і мутність - 5,23 мг/дм 3. Флотація здійснюється на лабораторному напірному флотаторі, який включає сатуратор та флотаційну колонку. В скляний стакан, що містить 0,25 дм 3 природної во 2 37423 ди р. Дніпро добавляють 0,75 см 3 1% розчину сульфату алюмінію (30 мг/дм 3) і протягом 2 хв. перемішують на магнітній мішалці. Потім добавляють 1,25 см 3 0,1% (доза 0,0005% мас.) розчину додецилсульфату натрію і продовжують перемішувати ще 8 хв. Підготовлену таким чином воду переливають в флотаційну колонку, яка з'єднана дроселюючим пристроєм з сатуратором, і змішують з насиченою повітрям водопровідною водою з сатуратора у співвідношенні 4:1 за об'ємом (тиск насичення повітрям води в сатураторі - 0,5 МПа). Через 10 хв., після спливання газових бульбашок в флотаційній колонці видаляють утворену піну, що містить зфлотовані забруднення. Очищена вода характеризується наступними показниками: мутність - 0,170 мг/дм 3, що відповідає ступеню освітлення 96,7%, забарвленість - 3,5°Барвн., яка відповідає ступеню знебарвлення 95,8%. Встановлено, що кількість АПАР, вибрана з умов, що забезпечують найефективнішу очистку природних та стічних вод і найменшу тривалість процесу (табл. 1, приклади 1-10). При значенні дози АПАР більшої за граничну ступінь очистки значно знижується як для стічних, так і для природних вод (табл. 1, приклади 11, 14, 15). Вибір верхнього граничного значення дози АП АР обумовлений тим, що подальше збільшення її концентрації не приводить до підвищення ефек тивності процесу очистки стічних та природних вод, і збільшення добавки АПАР є недоцільним (табл. 1, прикладі 13, 16). Вплив природи АПАР на ступінь очистки води, яка містить емульговані та завислі забруднення, відображений в табл. 2. Очистці піддавалась одна й та ж стічна вода машинобудівного заводу. Тривалість флотації – 7 хв., концентрація сульфату алюмінію – 200 мг/дм 3. Відображені в табл. 2 дані показують, що високий ступінь очистки води досягається при використанні аніонних ПАР різних класів. Таким чином, дані, відображені в табл. 1 і 2, підтверджують переваги способу флотаційної очистки стічних вод від емульгованих та завислих забруднень, а також природних вод від домішок, що надають їй мутність і забарвленість. Використання способу очистки природних та стічних вод порівняно з відомим, забезпечує підвищення ступеня очистки від емульгованих нафтопродуктів з 85,8% до 87,3-96,7% та завислих речовин з 86,0% до 87,9-97,1%, а також підвищення ступеня знебарвлення з 75,5% до 86,4-95,8%, а ступеня освітлення з 76,7% до 87,2-96,7% природних вод. За оптимальних умов флотосепарації ступінь очистки збільшується на 10-15%, при цьому тривалість процесу скорочується більше, ніж у 2 рази. Таблиця 1 Характеристика води, яка очищається стічна природна №№ Кон-ція нафтопп продуктів, мг/дм 3 Кон-ція завислих речовин, мг/дм 3 Забарвленість, ° Барвн. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 282 282 282 282 282 62,8 62,8 62,8 62,8 62,8 75 75 75 75 75 11 12 13 14 15 16 282 282 282 62,8 62,8 62,8 75 75 75 17 18 282 62,8 75 Умови обробки води Характеристика очищеної води стічна природна Доза Ступінь Ступінь ТриПАР очистки очистки Ступінь Ступінь Мутваліст (для від на- від за- знеба- освітність, прото- ь фло- фтопвислих рвлен- лення, 3 тації, мг/дм типу – родукречоня, % % хв. ПАА), тів, % вин, % % мас. За винаходом 150 0,003 10 87,3 87,9 150 0,005 10 93,8 94,2 150 0,006 8 96,5 96,8 150 0,008 8 96,7 97,0 150 0,008 10 96,7 97,1 5,23 30 0,0001 10 86,4 87,2 5,23 30 0,00025 10 89,4 90,3 5,23 30 0,0004 9 93,9 94,8 5,23 30 0,0005 8 95,8 96,6 5,23 30 0,0005 10 95,8 96,7 Значення більші за граничні 150 0,002 10 83,8 84,7 150 0,002 20 83,7 84,7 150 0,009 8 96,6 97,0 5,23 30 0,00005 10 77,4 78,2 5,23 30 0,00005 20 77,3 78,1 5,23 30 0,0006 10 95,8 96,7 Прототип 150 0,005 20 85,8 86,0 5,23 30 0,0005 20 75,5 76,7 Кон-ція сульфату алюмінію, мг/дм 3 3 37423 Таблиця 2 NN пп Кон-ція нафтопродуктів, мг/дм 3 Кон-ція завислих речовин, мг/дм 3 1 340 96 2 - // - // 3 - // - // Тип ПАР Додецилсульфат натрію Бутилнафталінсульфонат натрію (змочувач НБ) Рафінований алкіларилсульфонат (ДС-РАС) Доза ПАР, % мас. 0,006 Ступінь очистки, % від емульговід заваних забрувислих днень речовин 98,4 97,6 0,006 96,3 94,8 0,006 96,9 97,4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4