Спосіб очищення стічних вод

Спосіб очищення стічних вод перед наступною баромембранною обробкою, який включає гальванокоагуляцію, який відрізняється тим, що процес гальванокоагуляції здійснюють у дві стадії: на першій стадії - при рН 8-9 протягом 8-10хв. із наступним відокремленням осаду, а на другій стадії - при рН 5-6 протягом 15-20хв. (19) (21) 2004021197 (22) 18.02.2004 (24) 15.03.2006 (46) 15.03.2006, Бюл. № 3, 2006 р. (72) Гончарук Владислав Володимирович, Балакіна Маргарита Миколаївна, Кучерук Дмитро Дмитрович, Скубченко Володимир Федорович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) RU 2077502 C1, 20.04.1997 3 75182 4 як коагулянту FeSО4. Одержаний розчин додавали Київської області (полігон №1), характеризується в змішувач при рН 8,1 і 9,4 з розрахунку 40високим вмістом органічних речовин (показник 200мг/дм3 коагулянту. Після перебування у відсХСК 4121мг О2/дм3) і наявністю іонів ряду кольотійнику освітлену воду фільтрували на піщаних рових металів, зокрема, Мn2+ Сr3+, Zn2+, Cd2+, Сu2+, фільтрах чи мікрофільтрах. Показана ефективність а також Аl3+ і Рb2+. Наші дослідження показали, що очищення стічних вод, які містять ПАР при викориреалізація відомого способу [3] для очищення стістанні залізного коагулянту в кількості від 40 до чної води ЗТПВ у с. Пирогове не забезпечує вилу200мг/дм3: при рН 8,1 і дозі коагулянту 40мг/дм3 чення зазначених іонів, що створює додаткове ступінь очищення складала 36,0%, при рН 9,4навантаження на вузол баромембранного доочи29,4%; збільшення дози коагулянту до 80мг/дм щення. Так, при вмісті в стічній воді Мn2+=0,48, підвищило ступінь очищення до 48%, проте при Сr3+=0,60, Zn2+=0,86, Cd2+=0,13, Сu2+=0,22, 3 3+ 2+ 3 збільшенні дози до 120 і 200мг/дм ступінь очиАl =6,2, Рb =0,30мг/дм після проведення процещення зменшилася та склала 43,0 і 42,0% відпосу гальванокоагуляції їх концентрація в очищувавідно. ній воді складає Мn2+=0,44, Сr3+=0,50, Zn2+=0,84, Як випливає з наведених даних, реалізація віCd2+=0,13, Сu2+=0,19, Аl3+=5,8, Рb2+=0,27мг/дм3. домого способу [2] не забезпечує високий ступінь Ступінь очищення від органічних речовин по очищення стічних вод від ПАР: у залежності від ХСК склала 75,6%. дози коагулянту ступінь очищення склала Крім того, слід відмітити, що зазначена стічна 29,5-48,0%. вода ЗТПВ містить до 20 мг/дм3 сульфідів металів, Згідно з нашими даними, реалізація відомого які в діапазоні рН середовища 5-6 починають розспособу [2] забезпечує ступінь очищення стічних кладатися з утворенням сірководню. При цьому вод ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним спостерігається інтенсивне виділення газів, яке речовинам, при дозі коагулянту 500мг/дм3 при знасупроводжується сильним піноутворенням. Сіркоченнях рН 8,1 і 9,4 всього лише на рівні 22,2%, що водень є сильною нервовою отрутою, вміст якої в приводить до посиленого осадоутворення на мемповітрі робочого приміщення перевищує гранично бранах і необхідності частішої їх промивки. допустиму концентрацію - 10мг/дм [Вредные веТаким чином, основним недоліком відомого щества в промышленности. Т.3. Под ред. способа [2] є недостатнє очищення стічної води Н.В.Лазарева и И.Д.Гадаскиной. - Л.: Химия, 1977, ЗТПВ, і доочищення їх баромембранним способом - 608с., С.50-54] [4]. економічно недоцільно. Таким чином, недоліками відомого способу [3] Найбільш близьким аналогом до винаходу за є низький ступінь вилучення кольорових металів, а технічною сутністю та досягаємим результатом є також забруднення довкілля токсичними речовиспосіб очищення стічних вод, переважно ЗТПВ нами в досить високих дозах при очищенні стічних [Заявка України №2003087673, дата подачи вод ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним 13.08.2003 МПК7 C02F1|52] [3]. речовинам і які містять іони кольорових металів, Спосіб реалізується наступним чином. алюмінію та свинцю, а також сульфіди металів. Очищенню піддають стічні води ЗТПВ, які місКрім того, сильне піноутворення внаслідок видітять органічні забруднення, вміст яких характерилення газів робить процес коагуляційного очищензується величиною хімічного споживання кисню ня технологічно важко виконуємим. (ХСК) на рівні 2343-5010мг О2/дм3 [Ю.Ю.Лурье. В основу винаходу поставлена задача удоскоАналитическая химия промышленных сточных налити спосіб очищення стічних вод ЗТПВ гальвавод. М.: Химия, 1984. - 448с., С.73-77] [4]. нокоагуляцією шляхом проведення процесу гальДля здійснення процесу очищення підкислену ванокоагулювання в дві стадії в різних областях до рН 5,0-6,0 стічну воду поміщають у гальванокорН середовища, що забезпечило б підвищення агулятор, що являє собою барабан, який обертаефективності очищення стічних вод перед бароється; барабан загружений коксом і залізною мембранною обробкою як за рахунок вилучення стружкою при їх масовому співвідношенні 1:2, відорганічних речовин, так і іонів кольорових металів, повідно. Електрохімічна взаємодія коксу та стружалюмінію та свинцю, а також запобігло б виділенки приводить до утворення в присутності окиснюню токсичних речовин у довкілля, що в кінцевому вача (пероксиду водню в кількості 4,5-13,6г/дм3) результаті підвищило б технологічність процесу за активного залізного коагулянту. Процес очищення рахунок виключення піноутворення та поліпшило б проводять протягом 30-60хв. у періодичному реумови праці. жимі. Очищувану воду відділяють від шламу фільДля вирішення поставленої задачі запропонотруванням крізь піщаний фільтр і мікрофільтр, наваний спосіб очищення стічних вод, переважно приклад, патронного типу. ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним речоСтупінь очищення, яку оцінюють за зміною винам і вміщуючих іони кольорових металів, алюХСК по відношенню до вихідного значення в промінію та свинцю, а також сульфіди металів, який центах, складає 80,3-60,1%. включає гальванокоагуляцію з наступною баромеСтічні води ЗТПВ мають мінливий склад, який мбранною обробкою, в якому, згідно з винаходом, формується під впливом цілого ряду складних процес гальванокоагуляції здійснюють у дві стадії: факторів, до яких відносяться геологічні, гідрогеона першій стадії - при рН 8-9 протягом 8-10хв. з логічні та гідрометеорологічні особливості місця наступним відокремненням осаду, а на другій стазвалища, склад відходів, проникність земляного дії - при рН 5-6 протягом 15-20хв. покриття, топографія місця, рослинний покров, а Нами встановлено, що при заявляємій двостакож час року та термін використання даного містадійній обробці стічних вод ЗТПВ, висококонценця. Наприклад, стічна вода ЗТПВ у с. Пирогове трованих по органічним речовинам і вміщуючих 5 75182 6 іони кольорових металів, алюмінію та свинцю, а Вміст іонів металів у вихідній і очищеній воді також сульфіди металів, забезпечується глибоке визначають методом атомно-абсорбційної спекточищення зазначених стічних вод від органічних роскопії за методиками, викладеними в [4, С.22забруднень і практично повне вилучення іонів зга25]. В очищеній воді іони Мn2+ Сr3+, Zn2+, Cd2+, даних металів і сульфідів. Результат досягається Сu2+, Аl3+ і Рb2+ практично повністю відсутні. за рахунок послідовної обробки стічної води споПриклад виконання за винаходом. чатку в лужному середовищі, а потім у кислому Очищенню піддають стічну воду ЗТПВ у с. Писередовищі, при цьому перед другою стадією рогове з такими фізико-хімічними показниками: очищувану воду відокремлюють від шламу. Обровміст органічних речовин характеризується побка в лужному середовищі приводить до частковоказником ХСКвих. 4121 О2/дм3; го очищення від органічних речовин і до практично вміст іонів кольорових металів складає: повного осадження іонів металів і сульфідів, а таМn2+=0,48, Сr3+=0,60, Zn2+=0,86, Cd2+=0,13, кож запобігає виділенню сірководню та піноутвоСu2+=0,22, Аl3+=6,2 і Рb2+=0,30мг/дм3. ренню на другій стадії; відокремлення шламу пе1дм3 стічної води зазначеного складу поміщаред другою стадією очищення перешкоджає ють у гальванокоагулятор, який за допомогою мопереходу осаджених металів із шламу в очищуватора приводять до обертання з вугловою швидкісну воду при підкисленні на другій стадії; обробка в тю 10об/хв., і піддають обробці при рН 8,0 кислому середовищі дозволяє досягнути високого протягом 10хв. Потім частково очищену воду відоступеня очищення від органічних речовин. кремлюють від осаду, перекачуючи в інший гальТаким чином, сукупність суттєвих ознак заявванокоагулятор на другу стадію гальванокоагуляляемого способу є необхідною та достатньою для ції, де її підкислюють до рН 5, додають 10г/дм3 досягнення забезпечуваного винаходом технічного пероксиду водню та піддають обробці протягом результату - практично повне вилучення іонів ко20хв. Оброблену таким чином воду фільтрують льорових металів, алюмінію та свинцю, очищення через піщаний фільтр і мікрофільтр патронного від органічних домішок на 82,1-85,9%, а також витипу. Показник ХСКоч. очищеної води дорівнює ключення піноутворення та забруднення довкілля 430мг Оз/дм3. токсичними речовинами при очищенні стічних вод Ступінь очищення по ХСК складає ЗТПВ, висококонцентрованих по органічним речо4121 581 Cт.оч. 100 85,9%, винам і які містять іони кольорових металів, алю4121 мінію та свинцю, а також сульфіди металів. В очищеній воді іони Мn2+ Сr3+, Zn2+, Cd2+, Спосіб реалізується наступним чином. Сu2+, Аl3+ і Рb2+ практично повністю відсутні (табОчищенню піддають стічні води ЗТПВ, які халиця, приклад 1). 3 рактеризуються ХСК 3200-4750мг 02/дм і вміщуАналогічно прикладу виконання за винаходом ють Мn2+=0,3-0,5, Сr3+=0,6-0,7, Zn2+=0,7-0,9, були здійснені досліди по очищенню стічної води 2+ 2+ 3+ 2+ Cd =0,1-0,5, Сu =0,2-0,7, Аl =6,0-6,9, Рb =0,3ЗТПВ, фізико-хімічні характеристики якої наведені 1,0мг/дм3. вище, при різних величинах рН середовища та Процес очищення здійснюють у гальванокоатривалості гальванокоагуляції на обох стадіях як у гуляторі, що являє собою барабан, який обертадіапазоні, що заявляється, так і при позамежних ється з вугловою швидкістю 10об/хв, заповнений значеннях. коксом і залізною стружкою при масовом співвідВстановлено, що заявляємі умови процесу є ношенні 1:2, відповідно. Завдяки контакту залізної оптимальними для роздільного вилучення із стічстружки з коксом утворюється гальванопара і за ної води іонів металів, сульфідів і органічних речорахунок анодного розчинення залізної стружки вин, що і призводить до практично повного вилугенеруються іони Fe2+ які гідролізуються та утвочення іонів металів і високого ступеня очищення рюють активний коагулянт. Стічна вода ЗТПВ підвід органічних речовин. Дані наведені в таблиці, дається гальванокоагуляції в дві стадії. На першій приклади 1-8. стадії гальванокоагуляцію здійснюють при рН 8-9 При позамежному зниженні рН середовища на протягом 8-10хв. Частково очищену воду відокрепершої стадії очищення, наприклад, до 7,5, ствомлюють від осаду, наприклад, за домогою насоса рюються умови гальванокоагуляції, що не дозвоперекачують у інший гальванокоагулятор, на другу ляють осадити іони кольорових металів (таблиця, стадію гальванокоагуляції, яку здійснюють при рН приклад 9). 5-6 протягом 15-20хв. у присутності пероксиду воПозамежне підвищення рН середовища на дню як окиснювача, що сприяє прискоренню окиспершої стадії очищення, наприклад до 9,5, яке 2+ 3+ нення іонів Fe у Fe . Очищену воду відокремпотребує підвищеної витрати лугу, не приводить люють від шламу фільтруванням через піщаний до підвищення ступеня очищення (таблиця, прикфільтр і мікрофільтр, наприклад, патронного типу. лад 10), також, як і позамежне збільшення триваПри такій послідовності гальванокоагуляційного лості першої стадії гальванокоагуляції (таблиця, очищення стічної води ціноутворення відсутнє, приклад 11), тобто є економічно недоцільними. виділення сірководню не спостерігається. При позамежному зниженні часу проведення Ступінь очищення від органічних речовин розпершої стадії очищення, наприклад до 7хв., вилураховують за формулою: чається тільки частина іонів кольорових металів ХСК вих. ХСК оч. (таблиця, приклад 12), що погіршує роботу бароCт.оч. 100%, ХСК вих. мембранної установки. Крім того, лише частина сульфідів виявляється зв'язаною залізним коагуДосягнутий ступінь очищення по ХСК рівний лянтом, внаслідок чого спостерігається виділення 82,1-85,9%. сірководню та піноутворення. 7 75182 8 Позамежне зниження рН середовища на друПеревага запропонованого способу очищення гій стадії очищення, наприклад до 4,5, яке досягастічних вод, порівняно з відомим [3], полягає в ється при підвищених витратах кислоти (таблиця, підвищенні ступеня очищення стічних вод ЗТПВ, приклад 13), також, як і позамежне підвищення висококонцентрованих по органічним речовинам, і часу проведення другої стадії очищення стічної які містять іони кольорових металів, алюмінію та води, наприклад до 23хв. (таблиця, приклад 14), свинцю, що характеризується збільшенням ступене приводять до підвищення ступеня очищення і ня очищення від органічних речовин по ХСК з тому є економічно недоцільними. 75,6% до 82,1-85,9%, тобто на 6,5-10,3%, а також Позамежне підвищення рН на другій стадії гапрактично повним вилученням іонів Мn2+ Сr3+, льванокоагуляції, наприклад до 6,5 (таблиця, приZn2+, Cd2+, Сu2+, Аl3+ і Рb2+, що не досягається віклад 15), також, як і позамежне зниження тривалодомим способом [3]. сті другої стадії гальванокоагуляції, наприклад до Крім того, слід відмітити, що при очищенні сті12хв. (таблиця, приклад 16), приводять до суттєчної води ЗТПВ запропонованим способом відсутвого зниження (71,9 і 75,0%, відповідно) ступеня нє піноутворення, що підвищує технологічність очищення стічної води. процесу, а також не виділяються токсичні речовини, що поліпшує умови праці. Таблиця Умови очищення № Перша стадія Друга стадія п/п Час, Час, рН рН хв. хв. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 8,0 8,5 9,0 8,0 8,5 9,0 8,0 9,0 10 9 8 8 10 9 9 10 5,0 5,5 6,0 5,5 6,0 5,5 6,0 5,0 20 17 15 17 15 20 15 17 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 7,5 9,5 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 10 10 11 7 8 9 9 8 5,0 6,0 5,0 6,0 4,5 5,0 6,5 5,0 20 15 20 15 15 23 20 12 17. 5,0 60 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Показники очищення стічної води ЗТПВ Вміст іонів металів, мг/дм3 Ступінь очищення Mn2+ Сr3+ Zn2+ Cd2+ Сu2+ Аl3+ по ХСК, % за винаходом 581 85,9 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 643 84,4 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 721 82,5 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 651 84,2 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 729 82,3 отс. отс. оте. отс. отс. отс. 635 84,6 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 738 82,1 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 587 85,7 отс. отс. отс. отс. отс. отс. позамежні значення 583 85,8 0,37 0,45 0,61 0,10 0,15 4,7 725 82,4 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 585 85,8 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 734 82,2 0,40 0,47 0,65 0,12 0,17 5,3 589 85,7 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 584 85,8 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 1158 71,9 отс. отс. отс. отс. отс. отс. 1030 75,0 отс. отс. отс. отс. отс. отс. за способом [3] 1005 75,6 0,44 0,50 0,84 0,13 0,19 5,8 Показник ХСК, мг O2/дм3 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 Рb2+ отс. отс. отс. отс. отс. отс. отс. отс. 0,21 отс. отс. 0,24 отс. отс. отс. отс. 0,27