способ очистки сточных вод

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод, включающий воздействие ионизирующего излучения, отделение осадка, добавление к осадку жидкого связующего, перемешивание массы, ее формование и отверждение, отличающийся тем, что предварительно в воду вводят сорбент на основе целлюлозосодержащего материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измельченного целлюлозосодержащего материала используют опил, стружку, древесную муку, щепу, кору, жом, шрот, жмых, бумажную массу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого связующего используют мономеры и/или олигомеры.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отвержение массы осуществляют путем воздействия на нее ионизирующим излучением.

5. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что в отделенный осадок дополнительно вводят соли угольной кислоты и/или красители.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химии и может найти применение при очистке сточных вод различных производств.

Известен способ очистки сточных вод, включающий введение в них сорбента, воздействие ионизирующим излучением, отделение отработанного сорбента и его утилизацию (Шубин В.Н. Брусенцева С.А. Высоцкая Н.А. Химия высоких энергий. М. 1985, т.19, с.338-346).

Однако степень очистки сточных вод от загрязнений при использовании данного известного способа невысокая, а отработанный сорбент утилизируется путем его захоронения, что приводит к неблагоприятным экологическим последствиям.

Кроме того, сорбент, применяемый в данном известном способе, требует специального приготовления по технологии, которая неблагоприятно влияет на окружающую среду.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является высокая степень очистки сточных вод, надежная изоляция загрязнений от окружающей среды, обеспечение возможности утилизации многотоннажных отходов целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих производств, а также производств по переработке иного растительного материала с образованием отходов в виде растительного жома, жмыха, шрота, изготовление из отработанного сорбента высококачественных строительных материалов.

Достигается это тем, что в способе очистки сточных вод, включающем введение в них сорбента, воздействие ионизирующим излучением, отделение отработанного сорбента и его утилизацию, отличительной особенностью является то, что сорбент используют в виде измельченных целлюлозосодержащих материалов, а утилизируют отработанный сорбент путем его смешивания с жидким связующим и отверждения полученной массы.

В качестве целлюлозосодержащего материала можно использовать опил, стружку, древесную муку, щепу, кору, жом, шрот, жмых, бумажную массу, а в качестве связующего мономеры и/или олигомеры.

Отверждение массы целесообразно осуществлять путем воздействия на нее ионизирующим излучением.

Рекомендуется в отверждаемую массу дополнительно вводить соли угольной кислоты, и/или красители, и/или наполнители, а перед отверждением ее формовать.

Сорбент, применяемый по известному способу (активированный уголь), экологически не безопасен: при его использовании в окружающую среду поступает большое количество пылевидных частиц, что отрицательно сказывается прежде всего на здоровье рабочего персонала. Данный сорбент необходимо специально получать, что требует соответствующих трудозатрат. Регенерация, активация отработанного сорбента также связаны со значительными трудозатратами и приводят к высвобождению загрязнений, извлеченных из сточных вод, и вторичному их поступлению в окружающую среду. Активированный уголь является сорбентом с низкой сорбционной емкостью и позволяет извлекать из сточных вод только растворенные в них загрязнения, т.е. обеспечивает невысокую степень их очистки. Утилизация данного отработанного сорбента путем его захоронения в дальнейшем приводит к десорбции с него загрязнений и к их повторному поступлению в окружающую среду.

Способом согласно изобретению предусмотрена утилизация многотоннажных отходов деревообрабатывающих, целлюлозно-бумажных производств, а также производств медицинской, пищевой промышленности и промышленности по изготовлению корма животных из растительного материала с образованием отходов в виде жмыха и жома. Данные отходы производств успешно утилизируются в качестве сорбента. Эффективность извлечения примесей из сточных вод данным сорбентом выше, чем при использовании активированного угля, так как обработка ионизирующим излучением в процессе сорбции загрязнений приводит к химической прививке анионов к целлюлозосодержащему сорбенту и блокированию на нем сорбентов.

Способом согласно изобретению предусмотрена утилизация отработанного сорбента путем превращения его в древесно-пластмассовые материалы, надежно фиксирующие в своей толще извлеченные из очищаемых сточных вод загрязнения. При этом сами древесно-пластмассовые материалы находят применение в качестве строительных материалов при изготовлении дорожных покрытий и обладают качеством материалов высокожаростойких, устойчивых к воздействию химическими разрушающими агентами (кислотами, щелочами, органическими растворителями) и имеющих высокие прочностные характеристики.

Пример 1. Очистке от загрязнений были подвергнуты стоки целлюлозно-бумажного производства Кондопожского целлюлозно-бумажного комбината (Карелия). В стоки ввели сорбент сосновые опилки из расчета 1 кг на 3 л воды, перемешали и подвергли воздействию ионизирующим излучением - ускоренными электронами с использованием ускорителя У-12Ф. Энергия электронов 5 МэВ, ток в пучке 5 мкА/см², время облучения 2 мин, доза 3 кГр. Затем осадок опилки отделили, добавили к ним связующее (200 г метилметакрилата) и соль угольной кислоты (100 г карбоната кальция). Смесь тщательно перемешали, полученную массу выложили в виде листа толщиной 1 см и повторно облучили в течение 2 мин с использованием того же ускорителя при тех же параметрах облучения. В результате получен листовой древесно-полимерный материал, обладающий высокой термостойкостью (до 280^oC).

Материал, изготовленный по примеру 1, экологически безопасен в отличие, например от древесно-стружечных плит, изготавливаемых с использованием высокотоксичных фенолформальдегидных смол.

Полученный материал не растворим в воде, водоустойчив: после 30 ч выдерживания образца в воде он не изменил своей массы. Материал устойчив к воздействию органических растворителей, кислот и щелочей. Полученный материал пригоден для изготовления дорожных и напольных покрытий, стеновых строительных изделий.

В таблице приведены результаты очистки сточных вод после их обработки по примеру 1, свидетельствующие о высокой эффективности способа согласно изобретению.

Пример 2. По методике примера 1 обработали бытовые сточные воды с использованием стружек и опилок. В массу, полученную после смешивания использованного сорбента со связующим (виниловые, силоксановые, акриловые мономеры, и/или олигомеры), дополнительно вводили красители и/или наполнители, а также карбонаты (соли угольной кислоты). Связующее использование в количестве, составляющем 10-20 мас. карбонаты в количестве 5-10 мас. Такой состав массы, подвергаемой воздействию ионизирующего излучения, обеспечивал получение из использованного сорбента материала наилучшего качества. При снижении количества добавляемого связующего его полимеризация не протекала, а при количестве свыше 20 мас. требовались высокие дозы ионизирующего излучения, при этом в готовом изделии отмечали образование многочисленных трещин.

Показано, что без введения карбонатов в смесь отработанного сорбента со связующим полимеризация происходит при воздействии только высоких доз ионизирующего излучения, в то время как в присутствии 5-10 мас. карбонатов полимеризация связующего протекала при дозе ионизирующего излучения 3-5 кГр. При более низких дозах полимеризация не происходит, при более высоких дозах происходит деструкция материала, введение в формуемую массу более 10 мас. карбоната не рекомендуется, поскольку это приводит к получению материалов с утраченной инертностью, которые становились растворимыми в воде.

Установлено, что в формуемую массу можно вводить до 40 мас. инертного неорганического наполнителя. В процессе воздействия радиации происходит частичное разложение целлюлозосодержащего материала с образованием газа. Газ образуется и в результате разложения солей угольной кислоты. Пузырьки газа увлекают к поверхности ультрадисперсные частицы наполнителя, которые сосредотачиваются в поверхностном слое и после отверждения образуют блестящую поверхность полученного материала, повышают его прочность, уменьшают его сжимаемость. Использование наполнителя позволяет также значительно снизить расход связующего, удешевить процесс формирования готового материала.

Степень очистки бытовой сточной воды в условиях примера 2 была аналогична степени очистки сточной воды целлюлозно-бумажного производства в условиях примера 1.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет проводить эффективную очистку сточных вод не только от растворенных, но и от крупных взвешенных примесей, утилизировать отработанный сорбент, а также многотоннажные отходы целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности и получить при этом материал, способный найти использование в качестве строительного.

Наиболее целесообразно использовать новый способ для очистки сточных вод целлюлозно-бумажных производств, где сосредоточены значительные количества целлюлозосодержащих материалов.