Новые современные коагулянты в технологии очистки сточных вод (стр. 3 из 4)
Для очистки сточных вод может быть использован известковый шлам с добавлением карбоната магния. При этом происходит осаждёние Мg(ОН)2 и СаСО3. Преимущества этого метода: вода в процессе очистки практически не загрязняется минеральными солями, имеется возможность регенерации Мg из осадка путем обработки его диоксидом углерода образованием растворимого в воде бикарбоната магния который может быть повторно использован[5].
3. Современные новые коагулянты, способы их получения и применения
3.1 Алюмосиликатный раствор
В химической промышленности сточные воды обрабатывают при постоянном перемешивании алюмосиликатным раствором отношением А12: SiO2. В качестве реагента также используют раствор нефелина в 12% серной кислоте или раствор кислой сточной воде с рН 2.2
Этот способ коагуляционной очистки относится к обработки сточных вод химической промышленности от ионов железа, меди, никеля, кобальта, титана, фосфора, алюминия, кремния, кальция, магния, цинка, хрома, марганца, радиоактивных элементов, красителей, коллоидных частиц, органики, шламов, илистых частиц, взвесей, жировых и масляных эмульсий.
Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов проводится путем введения смеси высокодисперсного железа и угольного порошка при массовом отношении компонентов 1:0,05 – 0,1. Однако недостатком способа является необходимость специального приготовления реагентов и недостаточная степень выделения ионов тяжелых металлов из разбавленных растворов.
Применяется очистка от никеля путем введения в раствор каустического магнезита и проведения процесса при температуре 80–85°С. Минусом этой коагуляционной очистки является большой избыток магнезита (в 58–74 раза) по отношению к никелю и необходимость дополнительных энергозатрат при осуществлении процесса [8,9].
3.2 Коагулянт из красного шлама
В 1997 в технологии очистки сточных вод был получен коагулянт из красного шлама. Сущность изобретения: красный шлам глиноземного производства обрабатывают 3–5% соляной кислотой. Полученный твердый остаток обрабатывают 50–55% серной кислотой. Полученную пульпу фильтруют и к полученному раствору добавляют концентрированную серную кислоту до ее общего содержания в растворе 25–50%. Полученный раствор выдерживают 10–20 ч. и отделяют полученный осадок. Осадок представляет собой неорганический коагулянт, содержащий компоненты в мас.%: смесь А12(SO4)3*nН2О, где n=6, 12, 14 и А12(SO4)3*Н2SO4 *12Н2O в пересчете на А12O3-2–10, FеSO4* Н 2O в пересчете на Fе2O3 – 2–10, Н 2SO4 общая – 40–60 (в том числе Н2SО4 свободная-20–40) и Н2O кристаллизационная до 100%. Полученным коагулянтом обрабатывают щелочные сточные воды [9,11]. Примерные результаты обработки сточных вод приведены в таблице 2
Таблица 2 – Результаты обработки промышленных сточных вод коагулянтом из красного шлама
В настоящее время из научно-технической и патентной литературы известен коагулянт в состав, которого входят цинкофосфатный шлам, триэтаноламин, полиакриламид, соляная кислота и вода при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: цинкофосфатный шлам 15–20, соляная кислота 5–15, борная кислота 0,3–0,5, триэтаноламин 1–3, полиакриламид 1, вода – остальное. Предложенный коагулянт для очистки сточных вод обладает пониженной токсичностью и себестоимостью [10].
3.3 Коагулянт – активированный кальций-алюминат
В 2000 году Караваном С.В., Хрипуном М.К. и Мюндом Л.А. был изобретен коагулянт – активированный кальций-алюминат, который содержит соединения: алюминия, оксид кремния, оксид кальция, оксид железа, оксид натрия, оксид магния и диоксид серы. Получают его обработкой шлама – промежуточного продукта производства глинозема, причем обработку ведут 2%-ным водным раствором бикарбоната натрия и сульфата натрия в соотношении 1:1 в течение не менее 5 мин с последующим отделением, высушиванием и измельчением осадка. Очистку сточных и природных вод ведут активированным кальций-алюминатом в виде водной суспензии в количестве не менее 3 мг/дм3 при перемешивании не менее 0,1 мин. Этот новый коагулянт фактически является в большей степени адсорбентом и при этом на поверхности частиц суспензии происходит адсорбция, растворенных в воде, как ионов тяжелых металлов, так и их гидроксидов и основных солей. Частицы дисперсной фазы суспензии являются центрами хлопьеобразования и одновременно утяжелителями, благодаря чему происходит ускорение процесса коагуляции и как следствие в целом повышается эффективность очистки вод. Поскольку алюминий вводится в виде практически нерастворимых соединений, отсутствует остаточное содержание ионов алюминия, что приводит к повышению степени очистки обрабатываемой воды. Технический результат, достигаемый коагулянтом для очистки природных и сточных вод, способом его получения и использования, состоит в получении высококачественной питьевой воды для сохранения здоровья и долголетия человека, в эффективной и надеждой очистке сточных вод с целью обеспечения экологической безопасности человека и окружающей среды [12].
3.4 Коагулянты из природных минералов
Изучены способы получения коагулянтов из бокситов, каолинов, глин и других минералов, содержащих алюминий, суть которых заключается в разложении этих минералов серной кислотой с последующей кристаллизацией готового продукта. Однако эти способы сложные и трудоемкие [11,12].
3.5 Новые алюминий содержащие коагулянты
Из уровня техники известны способы очистки природных и сточных вод алюминий содержащими коагулянтами. Способ очистки природных и сточных вод, основанный на использовании в качестве коагулянта водного раствора сульфата алюминия, выбранного в качестве прототипа. Однако этот способ имеет некоторые недостатки, связанные со следующими отрицательными факторами при его использовании:
– низкая эффективность очистки воды при пониженных температурах (ниже 4°С);
– увеличение солевого фона очищаемой воды;
– повышение содержания сульфатов;
– снижение щелочности и водородного показателя;
– увеличение коррозионной активности
– значительное количество остаточного алюминия в очищенной воде.
Все эти факторы в целом приводят к сокращению срока службы сетей и водоводов и снижению их пропускной способности.
Известен способ очистки природных и сточных вод с использованием алюминий содержащего коагулянта, наиболее близкий по составу к предлагаемому изобретению и выбранный в качестве прототипа.
Недостатками этого способа являются сложность дозирования коагулянта за счет необходимости непрерывного и постоянного перемешивания для предотвращения выпадения в осадок частиц дисперсной фазы [5,15].
Гидроксохлорид алюминия (ГХА) марки Б – 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, бытовых и городских стоков.
Применение гидроксохлорида алюминия позволяет интенсифицировать процесс водоподготовки и улучшить качество воды. Очень эффективен при обработке воды с температурой 0–9°C.
Гидроксохлорид алюминия марка Б выпускают в виде твердого продукта. Внешний вид твердого продукта – пластинки и гранулы неопределенной формы различного размера белого или желтого цвета; срок хранения 3 года.
Плюсы гидроксоалюминия в сравнении с традиционным реагентом (сульфатом алюминия) Снижение расхода товарного реагента в 8–10 раз; Уменьшение времени коагуляции в 1,5–3,0 раза; Возможность эффективно очищать воду в широком диапазоне температур, включая диапазон 0,5–9 градусов Цельсия; Значительное уменьшение или полное отсутствие остаточного алюминия в очищенной воде; Исключение или резкое снижение образующихся гипсовых отложений в технологическом оборудовании и трубопроводах; Позволяет отказаться от применения флокулянтов[14].
3.6 Новый коагулянт-флокулянт МПГС (минеральный полиреагентный гель-сорбент)
Предложен новый коагулянт-флокулянт минеральный полиреагентный гель-сорбент (МПГС) вместо используемых сейчас крайне малоэффективных сернокислых алюминия и железа. МПГС может использоваться при водоподготовке для очистки поверхностных вод, а также очистки сточных вод ТЭЦ и очистки обратной воды по горячему контуру, которая возвращается в котлы теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Водоподготовка крайне затруднена из-за сложности загрязнений воды по химическому и дисперсному составу.
Примеси, загрязняющие поверхностную воду, содержат ультрадисперсные частицы кремнезема, оксидов железа, глины, ила гуминовых соединений и т.д. По степени дисперсности они делятся на:
– грубодисперсные (размеры частиц более 100 нм)
– коллоиднодисперсные (размеры частиц от 1 до 100 нм)
– молекулярнодисперсные – растворенные соли (размеры частиц менее 1 нм).
Особую трудность при водоочистке составляет удаление коллоидных примесей – они устойчивы, так как каждая частица защищена двойным электрическим слоем сорбированных противоионов.
Вместо малоэффективных коагулянтов – сернокислых алюминия и железа предложено использовать МПГС, в состав которых входят ультрадисперсные частицы соединений железа, алюминия, кремния, кальция, титана и др., что обеспечивает более глубокую коагуляцию примесей любого химического и дисперсного состава: для каждого загрязнителя воды находится свой коагулянт.
МПГС готовят из местных материалов, например, глины и растворов (кислых и щелочных), полученных при регенерации ионообменных материалов ионообменной очистки в системе водоподготовки.