способ очистки сточных вод кожевенного производства

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод кожевенного производства, включающий усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию pH, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама, отличающийся тем, что коррекцию pH проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, в качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л, перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л, а насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве бората этаноламина используют борат моноэтаноламина, борат диэтаноламина или борат триэтаноламина.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата, полиэтиленимин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку очищенного оборотного стока ультразвуковым полем ведут с использованием водно-газового эжектора с газоструйным генератором ультразвука при подаче сжатого воздуха в эжектор под давлением 0,25-0,45 МПа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход обработанного очищенного оборотного стока при подаче его в объем сточных вод составляет 40-60 м³/ч.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что напорную флотацию производят в течение 10-14 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных стоков кожевенных заводов с большим содержанием взвешенных веществ, жиров и соединений хрома.

Известен способ очистки сточных вод кожевенного производства от соединений хрома, белков и взвешенных веществ путем подкисления сточной воды до pH 4-5, отделения полученного осадка, подщелачивания известью до pH 7,5-8,0 и повторного удаления осадка напорной флотацией (SU 487024, C02F 1/24, опубл. 05.10.1975).

Недостатком известного способа является относительно низкая эффективность очистки сточных вод кожевенного производства от жиров (86,4%), содержание которых в стоках составляет до 1500 мг/л.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ очистки сточных вод кожевенного производства, включающий двухступенчатое усреднение сточных вод с фильтрацией для удаления грубодисперсных примесей, смешивание сточных вод с раствором сернокислого алюминия с коррекцией pH смеси до 6,4-7,5 введением серной кислоты и известкового молока (суспензии гидроксида кальция в воде), последующую напорную (компрессорную) флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление шлама. Характерной особенностью известного способа является поддержание концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в смеси сточной воды и сернокислого алюминия, которое осуществляют путем возврата очищенного (оборотного) стока в процесс смешивания.

Установка для осуществления известного способа включает соединенные магистралями накопитель, усреднитель первой ступени, решетчатый фильтр, накопитель-усреднитель второй ступени, сетчатый фильтр, реактор смешивания с сульфатом алюминия, флотатор с устройством насыщения сточных вод воздухом, сборную емкость очищенных стоков, магистраль возврата очищенных стоков в реактор для смешивания (RU 2145575, C02F 1/52, опубл. 20.02.2000).

Недостатками известного способа являются неэффективность его использования при очистке стоков кожевенного производства, содержащих соединения хрома, достаточно большое время очистки, сложность контроля и поддержания концентрации тонкодисперсных примесей в диапазоне 3500-3600 мг/л в стоке, возвращаемом в реактор смешивания.

Задачей и техническим результатом изобретения является упрощение процесса очистки, уменьшение времени очистки, расширение технологических возможностей способа за счет обеспечения очистки всех сточных вод, в том числе кислых стоков с содержанием трехвалентного хрома до 100 мг/л.

Данный результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод кожевенного производства, включающем усреднение сточных вод, смешивание их с раствором алюмосодержащего коагулянта, коррекцию pH, напорную флотацию при насыщении сточных вод воздухом и удаление флотошлама, коррекцию pH проводят при усреднении сточных вод до величины не менее 10,5 путем введения 4%-ной суспензии гашеной извести в присутствии бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, в качестве алюмосодержащего коагулянта используют 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия при его расходе 10,0-20,0 мг/л, перед напорной флотацией в смесь добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л, а насыщение сточных вод воздухом при флотации ведут принудительной подачей в их объем под давлением 0,11-0,25 МПа очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха.

Технический результат также достигают тем, что в качестве бората этаноламина используют борат моноэтаноламина, борат диэтаноламина или борат триэтаноламина; в качестве флокулянта используют высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата, полиэтиленимин; обработку очищенного оборотного стока ультразвуковым полем ведут с использованием водно-газового эжектора с газоструйным генератором ультразвука при подаче сжатого воздуха в эжектор под давлением 0,25-0,45 МПа; расход обработанного очищенного оборотного стока при подаче его в объем сточных вод составляет 40-60 м³/ч; напорную флотацию производят в течение 10-14 мин.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что при проведении коррекции pH до величины не менее 10,5 путем введения смеси суспензии гашеной извести и бората этаноламина в процессе усреднения сточных вод, применении в качестве коагулянта гидроксохлорида алюминия, осуществлении напорной флотации в присутствии катионного высокомолекулярного флокулянта и бората диэтаноламина при заявленных расходах реагентов, насыщении сточных вод воздухом при флотации принудительной подачей в их объем очищенного оборотного стока после его обработки ультразвуковым полем с одновременной подачей в него сжатого воздуха возникает синергетический эффект интенсификации процесса очистки сточных вод и повышения его эффективности.

Гидроксохлорид алюминия (Al₂(OH)₅Cl) по ТУ 6-00-05795731-250-96 - коагулянт нового поколения, предназначен для подготовки питьевой воды при обработке поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий. Его выпускают в виде водного раствора (марка А) и в виде твердого продукта (марка Б).

Технические характеристики:

Наименование показателя	Норма по ТУ
	Марка А	Марка Б
		1 сорт	2 сорт
Массовая доля основного вещества в пересчете на Al2O3, %, не менее	18,0	42,0	30,0
Массовая доля хлоридов в пересчете на Cl, %, не более	18,0	30,0	30,0
Атомное отношение хлора к алюминию, (Cl/Al), (хлорное число), не более	1,5	0,8	1,6
Водородный показатель (pH) водного раствора с массовой долей основного вещества 0,5% в пересчете: на Al2O3	4,0±0,5	4,0±0,5	4,0±0,5

Бораты этаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином.

Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:

H₂NCH₂CH₂OH+H ₃BO₃ H₂NCH₂CH₂OB(ОН)₂

Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:

HN(CH₂CH₂OH)₂+H ₃BO₃ HN(CH₂CH₂O)₂

ВОН Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:

N(CH₂CH₂OH)₃+H₃BO ₃ (CH₂CH₂O)₃В

Технология получения БЭА заключается в следующем:

В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА. После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 1 моль борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 150-160°С до прекращения выделения воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с pH 10,2-10,5 и аминным числом 200-220 мг HCl/г.

Изобретение может быть проиллюстрировано примерами осуществления способа очистки сточных вод кожевенного производства с использованием установки, содержащей известные элементы: соединенные магистралями устройство очистки от грубодисперсных примесей, усреднитель, напорный флотатор, устройство насыщения сточных вод воздухом - водно-газовый эжектор с газоструйным генератором ультразвука, емкость сбора очищенных стоков, устройство ввода флокулянта, скребковое устройство и шламоприемник, рециркуляционный насос, вентили.

Способ с использованием установки, содержащей указанные элементы, осуществляют следующим образом.

После стандартной механической фильтрации для очистки от грубодисперсных примесей на решетках и/или сетках кислый сток, который может содержать до 100 мг/л ионов хрома (III), до 1500 мг/л жиров и до 10000 мг/л взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм, подают в усреднитель - емкость достаточного объема, где сток усредняют при постоянном перемешивании. При усреднении для коррекции pH до величины не менее 10,5 в сток добавляют смесь 4%-ной суспензии гашеной извести и бората этаноламина при его расходе 4,0-6,0 мг/л, а также 10%-ный водный раствор гидроксохлорида алюминия. Расход гидроксохлорида алюминия составляет 10,0-20,0 мг/л.

При этой обработке происходит коагуляции трехвалентного хрома в виде нерастворимого в воде гидрата оксида хрома. Затем сток подают обычным сырьевым насосом в напорную магистраль флотатора. Перед входом смеси во флотатор в нее с помощью стандартного устройства ввода добавляют 0,2%-ный водный раствор флокулянта и борат этаноламина при их расходе соответственно 15,0-25,0 и 3,0-5,0 мг/л. Указанное устройство может состоять из дозирующих насосов типа НД 2,5 Э, подающих раствор флокулянта и БЭА в напорную магистраль флотатора через компенсатор давления. В качестве флокулянта используют известные высокомолекулярные катионные флокулянты на основе вещества, выбранного из группы: полиакриламид, сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом, метилсульфатные и бензолсульфонатные соли диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат, поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат и др.) полиэтиленимин. Для осуществления способа наиболее эффективными являются продукты марок ZETAG и SUPERFLOC на основе полиакриламида в виде полиэлектролитов с содержанием активного вещества не менее 50%.

Сточные воды по напорной магистрали подают во флотатор, где его насыщают воздухом. Насыщение сточных вод во флотаторе ведут принудительной подачей в их объем части очищенного оборотного стока под давлением 0,11-0,25 МПа после его обработки ультразвуковым полем с частотой 25-35 КГц с одновременной подачей в него сжатого воздуха. Оптимальный расход обработанного очищенного стока, возвращаемого в виде двухфазной водно-воздушной смеси в нижнюю часть флотатора, зависит от объема флотатора и составляет 40-60 м³/ч. Сгущенный флотошлам удаляют из верхней части флотатора, затем его дегазируют и транспортируют на участок механического обезвоживания, а очищенный сток из нижней части внешней камеры флотатора подается в емкость сбора.

Часть очищенного стока (оборотную воду) из емкости сбора или из флотатора после удаления флотошлама через вентиль принудительно подают под давлением 0,25-0,45 МПа насосом по магистрали в устройство обработки ультразвуковым полем, которое выполнено в виде известного водно-газового эжектора, снабженного газоструйным генератором ультразвука (например, газодинамический ультразвуковой водно-газовый эжектор (ГУВД) производства ООО «Энергомашавтоматика» - http://npoema.ru/prod/17).

Струя очищенного оборотного стока истекает из сопла эжектора в рабочую камеру, создает в ней разряжение и входит в патрубок, снабженный диффузором. Одновременно в рабочую камеру эжектора через сопла газоструйного генератора ультразвука подают (вводят) сжатый воздух под давлением 0,25-0,45 МПа, что приводит к формированию в рабочей камере ультразвукового поля частотой 25-35 КГц. При этом удельная мощность ультразвукового поля может достигать более 100 Вт/см², а давление в зоне диффузора эжектора - 0,11-0,25 МПа. Наложение ультразвукового поля обеспечивает формирование в зоне диффузора двухфазной водно-воздушной смеси с пузырьками воздуха с размерами 15-25 мкм.

Полученная двухфазная водно-воздушная смесь, прошедшая через эжектор, принудительно под давлением 0,11-0,25 МПа поступает по магистрали в нижнюю часть флотатора (расход 40-60 м³ /ч), где смешивается со стоком из реактора смешивания с образованием хлопьев осадка, которые после всплытия удаляют из флотатора. Продолжительность напорной флотации составляет 10-14 мин. Очищенный сток перекачивают в зону промежуточного отстаивания, после чего направляют на биологическую очистку.

Параметры предложенного способа и эффективность очистки сточных вод по примерам в сравнении со способом по прототипу представлены в таблице.

В результате реализации способа по изобретению время очистки сточных вод кожевенного производства от ионов хрома, взвешенных веществ и жиров сокращается до 10-14 минут, обеспечивая заданную эффективность процессов очистки. Осуществление способа упрощается, поскольку не требует проведения постоянного контроля состава оборотных стоков, что позволяет значительно упростить процесс очистки и использовать простую схему устройства для его реализации.

Таблица
Параметры способа	Значение параметров по примерам					Способ по прототипу
	1	2	3	4	5
pH сточных вод после усреднения	10,5	10,7	10,9	10,6	10,8	менее 10
Вещества для коррекции pH	Суспензия гашеной извести + БМЭА	Суспензия гашеной извести + БДЭА	Суспензия гашеной извести + БТЭА	Суспензия гашеной извести + БМЭА	Суспензия гашеной извести + БДЭА	Серная кислота + известковое молоко
Расход БЭА при коррекции pH, мг/л	4,0	5,0	6,0	4,5	5,5	-
Коагулянт	Гидроксохлорид алюминия	Гидроксохлорид алюминия	Гидроксохлорид алюминия	Гидроксохлорид алюминия	Гидроксохлорид алюминия	Сульфат алюминия
Расход коагулянта, мг/л	10,0	15,0	20,0	12,0	18,0	12,0-20,0
Вещество - активная основа флокулянта	Полиэтиленимин	Полиакриламид	САД*	Метилсульфатная соль ДМАЭМ**	Бензолсульфонатная соль ДМАЭМ***	-
Расход флокулянта, мг/л	15,0	20,0	25,0	18,0	23,0	-
Расход БЭА при флотации, мг/л	3,0 БМЭА	4,0 БДЭА	5,0 БТЭА	3,5 БМЭА	4,5 БДЭА	-
Частота ультразвукового поля, кГц	25	30	35	27	33	-
Давление при подаче сжатого воздуха в эжектор МПа	0,25	0,35	0,45	0,30	0,40	-
Расход обработанного очищенного оборотного стока, подаваемого в сточные воды, м3/ч	40	50	60	45	55	-
Давление при подаче в сточные воды обработанного очищенного оборотного стока, МПа	0,11	0,18	0,25	0,15	0,20	0,35-0,50****
Продолжительность флотации, мин	10	12	14	11	13	30
Эффективность очистки, %, от:
- ионов хрома (III)	98,9	99,3	99,1	98,8	99,0	-
- взвешенных веществ с размерами частиц менее 2 мм	99,0	99,2	99,1	99,0	99,1	98,7-99,0
- жиров	99,1	99,3	99,2	99,1	99,2	98,7-99,0
Примечание:
* - сополимер акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом
** - метилсульфатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфат)
*** - бензолсульфонатная соль диметиламиноэтилметакрилата (поли-N,N,N,N-метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний бензолсульфонат)
**** - давление насыщения смеси сточных вод и сернокислого алюминия воздухом