способ очистки технологических вод

Формула изобретения

Способ очистки технологических вод, содержащих взвешенные вещества и жиры, включающий введение флокулянта, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют стехиометричный полиэлектролитный комплекс на основе катионного полиэлектролита -N,N,N,N-триметил[метакрилоилоксиэтил]аммоний метилсульфата и противоположно заряженного поверхностно-активного эмульгатора - «Волгонат» на основе алкилсульфонатов, который образуется в результате введения полиэлектролита двумя равными порциями, причем на первой стадии образуется нестехиометричный водорастворимый полиэлектролитный комплекс, а на второй - стехиометричный полиэлектролитный комплекс, обеспечивающий увеличение скорости очистки технологических вод от загрязнений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессам водоочистки и может применяться на промышленных предприятиях, сточные воды которых содержат жиры и взвешенные вещества.

Промышленно-производственные сточные воды пищевых производств в большинстве случаев представляют собой стабилизированные дисперсные системы или коллоидные растворы с высоким содержанием взвешенных веществ и эмульгированных жиров. Известные методы очистки жиросодержащих сточных вод подразделяются на биологические и физико-химические, которые могут быть реагентными и безреагентными.

К недостаткам биологических методов очистки следует отнести потребность в большой площади для размещения оборудования и складирования обезвоженного избыточного активного ила, а также длительное время обработки.

Из реагентных методов наиболее распространены способы очистки сточных вод с использованием коагулянтов. В качестве коагулянтов применяют, как правило, соли двухвалентного железа или алюминия, а также композиции коагулянтов с флокулянтами. Коагулянты и/или флокулянты подбираются в зависимости от количественного и качественного состава сточной воды. Последующее разделения фаз осуществляют отстаиванием или флотацией.

Известен способ очистки сточных вод, включающий фильтрование в кислой среде через загрузку из железного компактного материала, фильтрование в щелочной среде через загрузку из алюминиевой стружки, проведение процесса коагуляции и фильтрование через слой измельченной силикатной глыбы, при этом процесс коагуляции проводят при противоположных кислотно-основных показателях фильтрата и коагулянта, отличающийся тем, что предварительно воду фильтруют в кислой среде через слой из карбонатных пород, проводят первую коагуляцию, фильтруют в кислой среде через продукт сжигания пылевидного угля, проводят вторую коагуляцию, после фильтрования в кислой среде через загрузку из железного компактного материала проводят третью коагуляцию, после фильтрования в щелочной среде через слой алюминиевой стружки проводят четвертую коагуляцию, затем воду фильтруют в кислой среде через слой алюминиевой стружки, после чего проводят пятую коагуляцию, при этом для первой, второй, третьей коагуляций используют шлам соответствующей коагуляции и первый коагулянт, для четвертой коагуляции - шлам четвертой коагуляции и второй коагулянт, для пятой коагуляции используют шлам пятой коагуляции и смесь в соотношении 1:1 едкого натра в количестве 0,1-0,5 г на 1 л сточных вод и известковой воды в количестве 1-5 г оксида кальция на 1 л сточных вод, при этом в качестве первого коагулянта используют растворенную в щелочной среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки, в качестве второго коагулянта - растворенную в кислой среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки (RU 2110484 C1, C02F 1/52, C02F 1/56, B01D 21/01, опубл. 1998).

Недостатком данного способа является громоздкость технологической схемы и сложность ее аппаратурного оформления.

Известен способ очистки сточных вод, включающий удаление грубодисперсных примесей и взвешенных веществ сточных вод, смешивание стоков, полученных после удаления грубодисперсных примесей с сернокислым алюминием при заданном pH, и напорную флотацию с отделением образующегося осадка, содержащего тонкодисперсные примеси, от очищенных стоков, отличающийся тем, что смешивание сернокислого алюминия со стоками, полученными после удаления грубодисперсных примесей, осуществляют при постоянной концентрации тонкодисперсных примесей, равной 3500-3600 мг/л, pH 6,5-7,4 и при концентрации сернокислого алюминия, равной 12-20 мг/л, и флотацию ведут в этом же режиме. Постоянная концентрация тонкодисперсных примесей поддерживается путем возврата очищенных стоков в процесс смешивания (RU 2145575 C1, C02F 1/52, опубл. 2000).

Недостатком данного способа является необходимость предварительного удаления грубодисперсных примесей и контролирования концентрации тонкодисперсных примесей.

Известен способ очистки, включающий механическую очистку, обработку коагулянтом с предварительной термообработкой, причем 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 (RU 2141455 C1, C02F 1/52, C02F 1/463, опубл. 1999).

Основным недостатком данного способа является сложность состава флокулянта и наличие предварительной механической очистки.

Известен способ очистки сточных вод путем обработки реагентами с последующим разделением фаз отстаиванием или флотацией, причем в качестве реагентов используют совместно азотную кислоту дозой 100 мг/л и флокулянт "Флокатон ВС-854" - 4 мг/л (RU 2228301 С2, C02F 1/52, C02F 1/56, C02F 1/52, C02F 101:32, C02F 101:34, опубл. 2004).

Недостатком данного способа является длительное время отстаивания сточных вод, необходимое для разделения фаз, или низкая флотационная активность жиров, что не позволяет в достаточной степени очистить сточные воды.

Кроме этого, общим недостатком коагуляционных методов очистки является содержание в очищаемой воде вторичных загрязнений в виде хлоридов и сульфатов, которые не удаляются из нее биологическими методами очистки.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому способу является способ очистки технологических вод, содержащих взвешенные вещества и масло, включающий их обработку флокулянтом, в качестве которого вводят нестехиометричный полиэлектролитный комплекс полидиметилдиаллиламмоний хлорида и продукта конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и аминоэфиром серной кислоты, после чего технологические воды подвергаются аэрации (RU 2162445 C1, C02F 1/52, C02F 1/56, B01D 21/01, опубл. 2001).

К недостаткам данного способа следует отнести наличие стадии аэрации, которая требует дополнительного оборудования и увеличивает энергозатраты.

В настоящем изобретении решается задача интенсификации процесса очистки, т.е. увеличение скорости и степени осветления.

Техническим результатом является упрощение способа очистки при высокой скорости осаждения загрязнений.

Технический результат в способе очистки технологических вод, содержащих взвешенные вещества и жиры, достигается введением флокулянта, причем в качестве флокулянта используют стехиометричный полиэлектролитный комплекс, на основе катионного полиэлектролита N,N,N,N-триметил[метакрилоилоксиэтил]аммоний метилсульфата и противоположно заряженного поверхностно-активного вещества «Волгонат-эмульгатор», который образуется в результате введения полиэлектролита двумя равными порциями, причем на первой стадии образуется нестехиометричный водорастворимый полиэлектролитный комплекс, а на второй - стехиометричный полиэлектролитный комплекс, обеспечивающий высокую скорость очистки технологических вод от загрязнений.

Сущность предлагаемого метода заключается в том, что полиэлектролит и противоположно заряженное поверхностно-активное вещество (ПАВ) при введении в сточную воду взаимодействуют и образуют полиэлектролитный комплекс. В зависимости от соотношения полиэлектролит/ПАВ комплекс может быть растворимым в воде (нестехиометричным) и нерастворимым в воде (стехиометричным). Характерной особенностью полиэлектролитного комплекса является наличие внутрикомплексных мицелл ПАВ, связанных солевыми связями с макромолекулами полиэлектролита и обладающих высокой солюбилизирующей способностью по отношению к органическим соединениям широкого класса, причем формирование мицелл ПАВ в присутствии полиэлектролита происходит при концентрации ПАВ на 1,5-2 порядка меньше, чем в отсутствие полиэлектролита. Процесс очистки жиросодержащих сточных вод с использованием в качестве флокулянта полиэлектролитного комплекса основан на солюбилизации жиров внутрикомплексными мицеллами водорастворимого нестехиометричного полиэлектролитного комплекса. Добавление второй порции полиэлектролита приводит к образованию нерастворимого в воде полиэлектролитного (стехиометричного) комплекса, выделяющегося из сточной воды в виде хлопьеобразного осадка, осаждение которого происходит за минуты, что способствует интенсификации процесса очистки.

В качестве ПАВ используют эмульгатор - «Волгонат» на основе Na-алкилсульфонатов (СТП 2480-282-05763458-99, Поверхностно-активные вещества. Справочник, под. ред. А.А.Абрамзона, Г.М.Гаевого, Л., 1979).

Пример 1. В пробу сточной воды (250 мл) при перемешивании вводят 0,3 мл водного раствора ПАВ 0,1%, что соответствует дозе ПАВ 15 мг/дм³. Систему перемешивают в течение 5-10 минут. Затем в систему добавляют 0,2 мл водного раствора полиэлектролита 0,1%, что соответствует дозе полиэлектролита 10 мг/дм и образованию растворимого нестехиометричного комплекса. Систему перемешивают дополнительно 5-10 минут и добавляют дополнительно 0,2 мл водного раствора полиэлектролита 0,1%, что соответствует образованию стехиометричного комплекса полиэлектролит - ПАВ. Суммарная концентрация полиэлектролита составляет 20 мг/дм ³. Через 5 минут измеряется оптическая плотность надосадочной жидкости. Оптическая плотность исходной сточной воды 0,139, после очистки - 0,083. Степень осветления составляет 60%. Полученная осветленная сточная вода подвергается количественному химическому анализу, результаты которого отражены в таблице. Определение химического потребления кислорода (ХПК), жиров, взвешенных веществ и pH проводят по методикам ПНД Ф 14.1:2.100-97, ПНД Ф 14.1:2.122-97, ПНДФ 14.1:2.110-97 и ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97 соответственно.

Примеры 2-3 осуществляют аналогично, увеличивая дозу ПАВ с 15 до 25 мг/дм³. Степень осветления также составляет 60%. Дальнейшее увеличение дозы ПАВ нецелесообразно, поскольку при дозе ПАВ 25 мг/дм³ показатели соответствуют норме. Полученные данные также представлены в таблице.

Таблица Результаты очистки сточных вод комплексов полиэлектролит - поверхностно-активное вещество
Показатель	Норма показателя, мг/дм 3	Исходная сточная вода	Доза ПАВ, мг/дм3 / Доза полиэлектролита, мг/дм3
			15/20	20/30	25/40
ХПК	354	1287	643	393	192
Жиры	25	56	30	15	11
Взвешенные вещества	215	354	62	37	51
pH	6,5-8,5	6,9	7,2	7,2	7,3

По данным таблицы оптимальные дозы полиэлектролита и ПАВ составляют 25 и 40 мг/л соответственно. При этом содержание жиров уменьшается на 80%, ХПК - на 45%, взвешенных веществ - на 86%, а полученные показатели соответствуют нормам, предъявляемым к сбросу сточных вод в городскую канализацию.