способ очистки сточных вод от взвешенных частиц и тяжелых металлов

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий предварительное введение сорбента и последующее фильтрование через фильтрующую загрузку, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и увеличения продолжительности работы фильтра за счет повышения емкости фильтрующей загрузки, в качестве сорбента используют сланцевую золу в качестве 200 400 мг/л, а фильтрование проводят через фильтрующую загрузку, состоящую из сланцевой золы и отходов полиакрилонитрильного волокна с содержанием золы 20 30% от массы загрузки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к проблеме очистки сточных вод и касается очистки сточных вод от взвешенных частиц и тяжелых металлов.

Известен способ очистки воды от взвешенных частиц путем фильтрования через слой, состоящий на 60-80% из зернистой загрузки и на 20-40 из гидрофобного синтетического материала. В качестве зернистой загрузки используется кварцевый песок, а гидрофобного синтетического материала капрон, фторопласт, полихлорвинил [1]

Недостаток способа низкая степень очистки, не превышающая 93%

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от взвешенных частиц, заключающийся в том, что в воду предварительно вводят каменный уголь и полиакриламид, а затем фильтруют через фильтрующую загрузку из дробленой горелой породы [2] Степень очистки от взвешенных частиц 95-99% от тяжелых металлов 65,3% продолжительность фильтра 12 ч.

Недостатки способа невысокая степень очистки и малая продолжительность работы фильтра.

Цель изобретения повышение степени очистки воды от взвешенных частиц и тяжелых металлов, увеличение продолжительности работы фильтра за счет повышения его емкости.

Поставленная цель достигается тем, что в сточную воду в качестве сорбирующего агента вводят сланцевую золу в количестве 200-400 мг/л, а фильтрование проводят через фильтрующую загрузку из сланцевой золы и отходов полиакрилонитрильного (ПАН) волокна. Содержание золы в загрузке составляет 20-30% от массы загрузки.

Применяемая сланцевая зола (РСТ Эстонской ССР 398-78) состоит из SiO₂ Al₂O₃ (MgO + CaO) как (60:5:35) и имеет размер частиц 50-80 мкм. Отходы ПАН-волокна соответствуют ТУ 6-13-16-88. При осуществлении способа при добавлении золы к сточным водам поверхностно-активные вещества (ПАВ) и тяжелые металлы частично сорбируются на поверхности золы, а также происходит укрупнение мелких взвешенных частиц. ПАН-волокно гидрофобное, а зола гидрофильная. При фильтровании в толще фильтровальной загрузки частицы золы с сорбированными взвешенными частицами прилипают к частицам золы, входящим в состав фильтрующей загрузки, и создают на поверхности ПАН-волокна гидрофильную пленку, наличие которой способствует повышению емкости фильтра. В то ж время сопротивление такого фильтра незначительно больше сопротивления фильтра из ПАН-волокна, т. к. исключена возможность цементации золы. Образующийся на фильтре осадок хорошо структурирован, что позволяет увеличить продолжительность работы фильтра.

При введении золы в сточную воду в количестве менее 200 мг/л степень очистки уменьшается по взвешенным частицам до 80,1% по тяжелым металлам до 61,2% (см.таблицу, пример 7), а больше 400 мг/л не дает положительного эффекта (пример 6). Повышение содержания золы в фильтрующей загрузке до 40% приводит к повышению гидравлического сопротивления (пример 12), а понижение до 15% приводит к снижению степени очистки по взвешенным частицам до 75,2% по тяжелым металлам до 59,4% (пример 11).

П р и м е р (прототип). В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 400-1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л добавляют в виде суспензии каменный уголь в количестве 500 мг/л. Далее добавляют 2 мг/л полиакрилоамида и фильтруют через дробленую алеврито-аргиллитовую горелую породу высотой 2,5 м со скоростью 6 м/ч. Степень очистки от взвешенных частиц 95-99% от тяжелых металлов 65,3% Продолжительность работы фильтра 12 ч.

П р и м е р 1 (прототип). В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л добавляют в виде суспензии каменный уголь в количестве 500 мг/л. Далее добавляют 2 мг/л полиакрилоамида и фильтруют через дробленую алеврито-аргиллитовую горелую породу, высотой 2,5 м. Скорость фильтрования 6 м/ч. Через 12 ч степень очистки от взвешенных частиц 98,0% от тяжелых металлов 65,3%

П р и м е р 2 (прототип). В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr мг/л добавляют в виде суспензии каменный уголь в количеств 500 мг/л. Далее добавляют 2 мг/л полиакрилоамида и фильтруют через дробленую алеврито-аргиллитовую породу, высотой 0,5 м. Скорость фильтрования 6 м/ч. Через 12 ч степень очистки от взвешенных частиц 82,1% от тяжелых металлов 43,7%

П р и м е р 3. В сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л добавляют сланцевую золу в количестве 400 мг/л, а затем фильтруют через фильтрующую загрузку из отходов ПАН-волокна и золы, приготовленную равномерным перемешиванием резаных отходов ПАН-волокна и золы путем барботирования сжатого воздуха. Содержание золы составляло 30% от массы загрузки. Высота фильтрующей загрузки 0,5 м. Применение большей высоты слоя нецелесообразно, т. к. при высоте слоя 0,5 м степень очистки уже выше чем в прототипе. В то же время дальнейшее повышение высоты слоя ведет к возрастанию гидравлического сопротивления. Скорость фильтрования 6 м/ч. Через 24 ч работы фильтра степень очистки по взвешенным частицам 99,6% по тяжелым металлам 89,3%

П р и м е р ы 4-15 (таблица) характеризуют осуществление процесса очистки при изменении исходных параметров.

Осуществление способа очистки сточных вод путем фильтрования через слой, состоящий полностью из золы, при соблюдении условий заявленного технического решения показано в примерах 16-18.

П р и м е р 16. Сточную воду с содержанием взвешенных частиц 1000 мг/л, ПАВ 10 мг/л, Fe, Cr 2 мг/л фильтруют через слой золы высотой 0,5 м. Со скоростью 6 м/ч. Процесс оказался не осуществим из-за большого гидравлического сопротивления.

П р и м е р 17. Сточную воду, соответствующую по составу примеру 16, фильтруют через слой золы высотой 0,01 м со скоростью 6 м/ч. Степень очистки по тяжелым металлам составляла 42% по взвешенным частицам 52% гидравлическое сопротивление 0,6 атм. Только после уменьшения производительности процесса в 10 раз гидравлическое сопротивление фильтра из золы и достигаемая степень очистки на нем соизмеримы с величинами, полученными в предложенном способе.

П р и м е р 18. Сточную воду, как в примере 16, фильтруют через слой золы высотой 0,01 м со скоростью 0,6 м/ч. Гидравлическое сопротивление 0,07 атм. Степень очистки по тяжелым металлам 94,3% по взвешенным частицам 87,1%

Таким образом, осуществление способа очистки путем фильтрования через слой, состоящий только из золы, возможно только при существенном уменьшении производительности процесса, что при больших потоках крайне нежелательно.

Гидравлическое сопротивление предложенного фильтра соизмеримо с фильтром из чистого ПАН-волокна. Наличие золы во всем объеме фильтрующей загрузки создает гидрофильные центры по всему объему, что способствует повышению емкости фильтра, а следовательно его продолжительности работы. Добавление же золы в раствор в количестве, соответствующем заявляемому техническому решению, создает условия создания более структурированного осадка.

Таким образом, в сравнении с прототипом при осуществлении процесса очистки согласно предложенному способу степень очистки увеличивается от взвешенных частиц на 0,6-2% от тяжелых металлов на 24% продолжительность работы фильтра возрастает в 2 раза.