способ переработки шлама

Формула изобретения

Способ переработки шлама, включающий обезвоживание исходного шлама путем введения порошкообразной натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с последующим перемешиванием и сушкой на воздухе, отличающийся тем, что в качестве исходного шлама используют шлам после химической очистки сточных вод теплоэлектростанций, а натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы вводят в количестве 3-15% от общей массы шлама.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам переработки шлама путем его обезвоживания и может быть использовано на тепловых станциях, в угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности, при очистке сточных вод, в индустрии строительных материалов.

Известен способ обезвоживания осадков сточных вод путем введения в осадок водной композиции, содержащей водорастворимый высокомолекулярный полиэтиленоксид, диспергатор, выбранный из ряда солей щелочных и щелочноземельных металлов, катионный электролит и активатор, выбранный из ряда многоатомных спиртов (патент РФ № 2252195, МПК C02F 11/14, 2005), при этом влажность осадка за 12 суток достигает 68%. В известном способе используемая водная композиция готовится заранее и доставляется в полиэтиленовых емкостях в виде 25% геля, доведение до необходимой концентрации производится непосредственно перед использованием в специальных емкостях, оснащенных трубопроводом подачи раствора к смесителю.

Известный способ позволяет интенсифицировать процесс обезвоживания осадка, однако обладает целым рядом недостатков: во-первых, для осуществления способа должны быть задействованы большие территории (иловые площадки); во-вторых, способ не позволяет получать конечный продукт в сухом товарном виде; в-третьих, технология переработки достаточно сложна, поскольку предполагает использование заранее приготовленных растворов, обеспечение определенной концентрации растворов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ обработки осадка, включающий введение в осадок смеси сополимера акриламида с мономером, содержащим четвертичный атом азота, и полимера на основе амида акриловой кислоты, взятых в количестве (по массе) от 3:1 до 1:1, с последующим отделением твердой фазы осадка с помощью камерного фильтр-пресса (патент РФ № 2275339, МПК C02F 11/14, 2006) (прототип), при этом средняя влажность осадка составляет 76,9%.

Основным недостатком известного способа является его сложность, обусловленная использованием водной смеси двух полимеров при определенном соотношении, а также необходимость использования для получения сухого продукта фильтр-пресса.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать простой способ переработки шламов в твердый плотный материал для последующей его транспортировки в места утилизации.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе путем введения в шлам водорастворимого высокомолекулярного полимера с последующим перемешиванием, формованием и сушкой на воздухе, в котором в качестве полимера используют порошкообразную натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы в количестве не менее 3 мас.% от общего количества.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ переработки шлама путем его обезвоживания с использованием в процессе переработки порошкообразной натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в определенном количестве.

Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы представляет собой аморфное бесцветное вещество с молекулярной массой (30-25)×10 ³, растворимое в воде, с плотностью 1,59 г/см³ .

Известно, что большинство шламов содержат в основном свободную и гидратированную воду в количестве до 80%. Исследования, проведенные авторами, позволили сделать вывод о том, что использование сухого порошка гидрофильного высокомолекулярного полимера Na-КМЦ (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы) в качестве добавки позволяет перевести пастообразную гидратированную суспензию в твердое состояние. Это происходит за счет растворения полимера во влаге шлама, и интенсивного испарения воды сквозь полимерную пленку. При этом происходит химическое взаимодействие Na-КМЦ с водой по реакции

[С₆Н₇ O₂(ОН)_3-m(СН₂СО₃Nа) _m]_n+xН₂О=[С₆Н₇ O₂(ОН)_3-m(СН₂СO₃Nа) _m]_n·хH₂O. Вязкость системы «Na-КМЦ - х·Н₂О» существенно зависит от величины х, значение которой, в свою очередь, обусловлено количеством введенной в шлам Na-КМЦ. Na-КМЦ способна за счет этого взаимодействия вытягивать значительное количество воды из внутренних слоев шлама и испарять ее в воздух. Таким образом, полимер работает как проводник, вытягивая воду из шлама и выводя ее на воздух. Авторами экспериментальным путем было установлено явление переноса воды из внутренних слоев шлама на поверхность в виде газовой фазы.

Степень изменения вязкости и влажности образцов определяли в зависимости от количества вводимой Na-КМЦ и от времени выдержки. В образцах, содержащих 0,02 г/см³ (3 мас.%) Na-КМЦ, после сушки концентрация полимера составляла 17%. В образцах, содержащих 0,06 г/см³ (15 мас.%) Na-КМЦ, после сушки концентрация полимера составляла 35%. В результате получают сухой плотный продукт, состоящий в основном из связанных твердых фаз шлама и потерявший до 70-80% в объеме и массе (за счет потери гидратированной влаги и свободной воды).

Количественное содержание натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы также было установлено экспериментально. Так, ее содержание более 3 мас.% от общей массы шлама обеспечивает получение сухого конечного продукта, пригодного для дальнейшей работы с ним (см. фиг.1, 2). При содержании менее 3 мас.% от общей массы шлама получают в предлагаемых условиях рыхлый полувлажный продукт, получение полностью сухого и плотного продукта возможно только с помощью использования дополнительного оборудования.

Предлагаемый способ заключается в следующем. В шлам, являющийся отходами производства в угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности или, например, отходами очистки сбросных вод гидрозолоудаления ТЭС, вводят порошок натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в количестве не менее 3 мас.% от общей массы шлама, тщательно перемешивают, формуют, например, с помощью грохота, и сушат на воздухе. Получают сухой формованный продукт с потерей в массе и объеме до 80% (см. фиг.1, 2).

Пример 1. Берут 97 г шлама химводоочистки и умягчения воды ТЭЦ состава, мас.%: гидроксид алюминия - 60; гидроксид железа - 15; органика природного происхождения - 2,5; песок - 2,5; остальное - вода; вводят в шлам 3 г порошка натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (3 мас.%), тщательно перемешивают, формуют и сушат на воздухе в течение 10 дней. Получают твердый камнеобразный продукт, при этом образец теряет в объеме 83% и массе 76% (см. фиг.1, 2).

Пример 2. Берут 170 г шлама химводоочистки и умягчения вод ТЭЦ состава, мас.%: гидроксид алюминия - 60; гидроксид железа - 15; органика природного происхождения - 2,5; песок - 2,5; остальное - вода; вводят в шлам 30 г порошка натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (15 мас.%), тщательно перемешивают, формуют и сушат на воздухе в течение 10 дней. Получают твердый камнеобразный продукт, при этом образец теряет в объеме 70% и массе 65% (см. фиг.1, 2).

Таким образом, авторами предлагается простой способ переработки шлама, полученного в качестве отхода на тепловых станциях, в угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности, который позволяет влажный пастообразный шлам перевести в твердый плотный материал, который легко поддается погрузке и транспортировке в места утилизации, что в результате позволяет освободить шламоотстойники для дальнейшей работы.