способ очистки сточных вод мясокомбината

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод мясокомбината, включающий механическую очистку, обработку коагулянтом, отличающийся тем, что перед обработкой коагулянтом проводят термообработку, а в качестве коагулянта используют комплексный продукт, состоящий из хлорида железа, сульфата железа, гидроксида железа, образующегося в результате гальванокоагуляции при pH больше 7,5 и дополнительном введении гидрокарбоната натрия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке сточных вод мясокомбината, в частности концентрированных стоков шкуропосолочного отделения цеха первичной подготовки скота (ЦППС), содержащих белки, жиры, взвешенные и неорганические вещества.

Известен способ очистки сточных вод меховой и мясомолочной промышленности, включающий коагуляцию реагентом, отстаивание и последующее отделение осадка, коагуляцию ведут фрезотом в количестве 1,0-1,5 л/м³ сточной воды (Патент РФ N 2042642, С 02 F 1/52, 1995).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата относится следующее. Способ невыгоден, так как коагулянт - реагент, полученный искусственным путем; процесс получения и доставки трудоемкий и энергоемкий; значительный расход коагулянта (0,75-1,25 л/м³); не достигается полной очистки стоков от органических веществ (50-95%) и они поступают на дополнительную очистку.

Наиболее близким является способ очистки сточных вод скотобоен и мясокомбинатов, включающий обработку коагулянтом с последующей флотацией, причем перед обработкой коагулянтом сточные воды подвергают механической очистке от грубых примесей с помощью дугового сита или барабанного фильтра с последующим отделением жировых примесей в аэрируемом жироуловителе, а после флотации проводят биологическую очистку в биокамере, причем перед механической обработкой, обработкой в жироуловителе, обработкой коагулянтом, флотацией, перед и после биологической очистки в биокамере сточные воды подвергают обработке импульсными электромагнитными полями (Патент РФ N 2075452, C 02 F 1/52, 9/00, 1997).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата относятся: многостадийность и длительность процесса очистки, большой расход электроэнергии и воздуха, использование в качестве реагентов - веществ, полученных искусственным путем, что трудоемко и требует значительных энергетических затрат. Очищенная вода сбрасывается в канализацию.

Задача: разработка технологически выгодного способа очистки сточных вод от белков, жиров, исключение выброса экологически вредных веществ в окружающую среду, возможность использования очищенных стоков в водообороте.

В предлагаемом изобретении может быть получен следующий технический результат: получение сточных вод высокой степени очистки, экономичность способа, незначительный расход реагентов, электроэнергии, уменьшение продолжительности процесса очистки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе очистки сточных вод мясокомбината, включающем механическую очистку, обработку коагулянтом, перед обработкой коагулянтом проводят термообработку, а в качестве коагулянта используют комплексный продукт, состоящий из хлорида железа, сульфата железа, гидроксида железа, образующегося в результате гальванокоагуляции при pH больше 7,5 и дополнительном введении гидрокарбоната натрия.

Сущность изобретения заключается в следующем. Сточные воды после механической очистки поступают на термообработку, в результате которой часть белков выпадает в осадок. Затем частично очищенные стоки направляют для дальнейшей обработки в гальванокоагулятор, работающий в режиме короткозамкнутого гальванического элемента, представляющего собой кассеты, в которых используют в качестве анода металлические стружки, а в качестве катода - кокс и активированный уголь в соотношении, соответственно, 5:1:1, электролитом служат концентрированные стоки, содержащие хлорид натрия, белки (ХПК 2960 мг/л), жиры 966 мг/л, гексафторосиликат (IV) натрия Na₂[SiF₆]. При работе гальванического элемента на аноде протекает процесс окисления железа, а на катоде - восстановление кислорода и воды по схеме:

на аноде 2Fe - 4e ---> 2Fe²⁺

на катоде 2H₂O + O₂ + 4e---> 4OH^-

2Fe²⁺ + 4OH^- ---> 2Fe(OH)₂

Образующиеся молекулы Fe(OH)₂ окисляются в Fe(OH)₃ по реакции

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O ---> 4Fe(OH)₃

Ионы Fe²⁺ эффективно коагулируют загрязнения, но этот процесс идет активно только при избытке кислорода и значении pH > 7,5. При этих условиях происходит окисление двухвалентного железа в гидроксид железа (III), который дестабилизирует отрицательно заряженные коллоидные загрязнения, образуя хлопья, отделенные о воды в процессе фильтрации.

При pH < 7,5 окисление ионов Fe²⁺ не происходит. При продувке кислорода скорость окисления ионов железа (II) незначительно возрастает, а при pH > 7,5 скорость процесса окисления Fe²⁺ возрастает в 2 раза.

Образующиеся в процессе работы гальванокоагулятора ионы Fe²⁺ частично взаимодействуют с хлорид (Cl)^- и - сульфат. (SO₄^2-) ионами, присутствующими в растворе с образованием солей FeCl₂ и FeSO₄, которые гидролизуются по схеме:

FeCl₂+2H₂O ---> Fe(OH)₂+2HCl

FeSO₄+2H₂O ---> Fe(OH)₂+H₂SO₄

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ---> 4Fe(OH)₃

Для нейтрализации кислот HCl и H₂SO₄ попутно используют гидрокарбонат натрия.

Полученный аморфный гидроксид железа (III) обладает высокоразвитой адсорбционной поверхностью S = 200 м²/г. Осадок Fe(OH)₃ в результате работы гальванопары в течение длительного времени не уплотняется, однако достаточно быстро оседает, захватывая скоагулированный белок, жир и другие взвешенные вещества.

При образовании коагулянта (FeSO₄, FeCl₂, Fe(OH)₂) происходит снижение агрегатной устойчивости системы под действием электролита, сорбция ионов на поверхности частиц и образование в результате химической реакции малорастворимого соединения, концентрация которого в воде значительно выше его растворимости. Однако присутствие хлорида натрия в сточных водах снижает несколько скорость кристаллизации коагулянта. Введение гидрокарбоната натрия (ионов HCO₃^-) ускоряет процесс кристаллизации коагулянта, т.е. сокращает продолжительность его инкубационного периода. Введение гидрокарбоната натрия повышает значение pH (pH > 7,5).

На процесс кристаллизации коагулянта влияет повышение температуры, с ростом которой увеличивается скорость столкновения частиц, уменьшается продолжительность инкубационного периода коагулянта.

Таким образом, коагулянт образуется в процессе работы гальванокоагулятора, в результате нескольких химических реакций, а введение гидрокарбоната натрия необходимо для интенсификации этих химических процессов, образования и кристаллизации коагулянта, а также для подщелачивания раствора, так как все выше перечисленные процессы активнее протекают при pH > 7,5.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научным источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками идентичными всем существующим признакам заявленного изобретения, а определение из перечисленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналогов, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизны" по действующему законодательству. Для проверки соответствия заявляемого изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, а определение из перечня заявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

В предлагаемом способе концентрированные стоки шкуропосолочного отделения цеха первичной обработки скота, содержащие взвешенные вещества (шерсть, роговицу, кусочки кожи, навоз и другие примеси), белки, жиры, хлорид натрия, гексафторосиликат (IV) натрия (Na₂[SiFe₆]) из рабочей ванны предварительно по ступают на механическую очистку. Очищенные от механических примесей стоки подаются в термореактор, где находятся при температуре 90^oC в течение 15 минут. Образовавшийся осадок отфильтровывают. Частично очищенный раствор с температурой 40-50^oC перекачивают в реактор, где дальнейшая очистка производится гальванокоагулятором, работающим в режиме короткозамкнутого гальванического элемента. В качестве анода используют металлические стружки, а в качестве катода - кокс и активированный уголь в соотношении, соответственно, 5: 1:1. Металлические стружки, кокс и активированный уголь загружают послойно в кассеты, состоящие из сетчатого металлического кожуха. Кассеты устанавливаются таким образом, чтобы они омывались очищаемым раствором со всех сторон. В раствор предварительно добавляют 8,0-8,5 г/л гидрокарбоната натрия для создания pH = 8. В реактор подается подогретый воздух. Создаются благоприятные условия для получения коагулянта. Время пребывания во втором реакторе 1,0 ч. По окончании процесса очистки образовавшийся осадок отфильтровывают, а очищенный раствор подается в линию рециркуляции шкуропосолочного отделения ЦППС. Степень очистки воды составляет: от механических примесей 99,2%, жиров 99,0%, белков 97,3%.

Пример 1.

Сточные воды, содержащие хлорид натрия, белки (ХПК 2960 мг/л), жиры 960 мг/л, взвешенные вещества 12560 мг/л, гексафторосиликат (IV) натрия из ванны шкуропосолочного цеха первичной подготовки скота с pH = 7 предварительно очищают от механических примесей и подают в термореактор, где они находятся при температуре 90^oC в течение 0,25 ч. Образовавшийся осадок отфильтровывают. Частично очищенный раствор перекачивают в реактор, где дальнейшая очистка производится с помощью гальванокоагулятора, работающего в режиме короткозамкнутого гальванического элемента. В раствор предварительно добавляют 8,0-8,5 г/л гидрокарбоната натрия для создания pH = 8,0. В реактор подается подогретый воздух. Время пребывания во втором реакторе 1,0 ч. Образовавшийся осадок отфильтровывают и фильтрат направляется в сборник. Результаты анализа очищенных сточных вод показали: pH = 8,0, ХПК 80 мг/л, жиров 10 мг/л, взвешенных веществ 20 мг/л при допустимых значениях ХПК 500 мг/л, жиров 50 мг/л, взвешенных веществ 250 мг/л. Очищенные сточные воды направляют в водооборот шкуропосолочного отделения ЦППС для засолки новой партии шкур.

Предлагаемый способ очистки концентрированных стоков от белков и жиров позволяет по сравнению с прототипом:

- использовать в качестве коагулянта комплексный продукт, образованный в результате работы гальванокоагулятора, работающего в режиме короткозамкнутого гальванического элемента;

- исключить использование дорогостоящих реагентов;

- сэкономить расход электроэнергии;

- непродолжительность процесса очистки;

- получение сточных вод высокой степени очистки;

- использование очищенных вод в замкнутом рецикле ЦППС.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, включающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно при очистке сточных вод мясокомбинатов;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.