СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ХРОМА И ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ)

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ХРОМА И ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2056367 (13) C1

(51) 6 C02F1/62 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5068354/26 
(22) Дата подачи заявки: 1992.08.21 
(45) Опубликовано: 1996.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1063552, кл. C 02F 1/62, 1984. 2. Авторское свидетельство СССР N 998373, кл. C 02F 1/46, 1983. 3. Авторское свидетельство СССР N 812752, кл. C 02F 1/62, 1981. 4. Авторское свидетельство СССР N 882951, кл. C 02F 1/60, 1981. 5. Авторское свидетельство СССР N 783240, кл. C 02F 1/52, 1982. 
(71) Заявитель(и): Ural Process Engineering Company Limited. филиал Россия 
(72) Автор(ы): Халемский А.М.; Паюсов С.А. 
(73) Патентообладатель(и): Халемский Арон Михайлович 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ХРОМА И ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 

Изобретение относится к области очистки сточных вод. Сущность изобретения: способ очистки осуществляют путем пропускания сточных вод через восстановитель, в качестве которого используются отходы механической обработки алюмомагниевых сплавов, например дюралюминия, в смеси с железной стружкой. Устройство для осуществления способа может быть выполнено в двух вариантах. По первому варианту оно состоит из цилиндрического корпуса с кольцевыми камерами, расположенными таким образом, что они образуют между собой лабиринт, при этом стенки камер должны быть обязательно облицованы листовым железом и дюралем. По второму варианту устройство состоит из цилиндрического корпуса и трубы в центре, которые снабжены гидрофорсунками, равномерно размещенными по периметру корпуса и трубы, при этом стенки корпуса изнутри облицованы железом. Способ обеспечивает высокую эффективность очистки за счет упрощения процесса. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 2 ил., 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области очистки сточных вод, содержащих шестивалентный хром и тяжелые цветные металлы, и может быть использовано в отраслях, где по условиям технологического процесса возможно повторное использование очищенной воды или сброс ее в открытые водоемы.

В настоящее время для очистки сточных вод от ионов металлов используются химические, электрохимические и ионообменные способы.

Электрохимические и ионообменные способы обеспечивают высокую степень очистки сточных вод, но требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат из-за повышенного расхода электроэнергии, высокой стоимости ионообменных материалов и сложности очистного оборудования. Поэтому эти способы очистки не достаточно эффективны, например, в оборотном водоснабжении металлургических и химических предприятий, а также при больших потоках сточных вод.

Химические методы очистки сточных вод основаны на использовании различных реагентов и образования труднорастворимых соединений с ионами извлекаемых металлов.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов [1] включающий введение двухвалентного железа, нагревание до 60-80оС, непрерывное введение газа-окислителя и смешивание с нагретым щелочным реагентом, содержащим ионы аммония и гидрокарбоната. При этом компоненты вводятся в строго заданных соотношениях.

Недостатком данного способа является сложность отделения получаемого осадка от раствора из-за его высокой щелочности.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов известковым молоком, которое вводится под давлением 4-5 атм [2]

Недостатком способа является необходимость строгого контроля значений рН, отклонения от которых приводят к нарушению всего процесса очистки. Кроме того, требуется строительство громоздких очистных сооружений в связи с большим объемом образующихся осадков. Все это вместе взятое снижает эффективность способа очистки.

Известен способ очистки сточных вод от хрома [3] включающий восстановление и выделение хрома раствором серы в гидроокиси. В качестве гидроокиси используют гидроокись аммония, натрия, кальция и бария.

Недостатком способа является высокая стоимость и дефицит используемых реагентов NaOH, Ba(ОH)2, а также вторичное загрязнение сточных вод аммиаком.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ очистки сточных вод от соединений хрома [4] который включает контактирование воды путем фильтрования через восстановитель, в качестве которого используют смесь алюминиевой стружки с порошком железа при определенном соотношении.

Однако этот способ не может быть применен для очистки сточных вод от тяжелых цветных металлов (кроме меди), в частности от цинка и никеля. Применение порошка железа в качестве восстановителя в промышленном масштабе затруднительно, так как он очень быстро окисляется на воздухе.

Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус с коническим днищем, внутри корпуса установлены осадительные элементы, выполненные в виде спиральных коробов [5]

Недостатком известного устройства является сложность изготовления осадительных камер по спирали. Кроме того, в спиральной конструкции при равных объемах поступающей воды время контакта ее с восстановителем недостаточно за счет ускорения при прохождении раствора через спираль, поэтому в данном случае требуется значительное увеличение габаритов очистного устройства.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, разработка способа, обеспечивающего высокую эффек тивность очистки сточных вод от хрома и тяжелых цветных металлов меди, цинка, никеля, олова за счет упрощения процесса, использования дешевых и доступных реагентов, снижения энергозатрат, а также создание для этой цели конструкции устройства, отличающегося простотой изготовления и обслуживания.

Для решения поставленной задачи в способе очистки сточных вод от хрома и тяжелых цветных металлов, включающем контактирование с металлическим восстановителем, согласно изобретению в качестве реагента-восстановителя используют отходы механической обработки алюмомагниевых сплавов, например дюралюминия, в смеси с железной стружкой, а контактирование осуществляют путем пропускания сточной воды через восстановитель.

В качестве очищающего материала-восстановителя наряду с механической обработкой сталей могут быть использованы отходы любых алюмомагниевых производств в том числе и лом изношенных корпусов самолетов, что по сравнению с известными восстановителями обеспечивает значительное удешевление процесса при одинаковой степени очистки. Соотношение алюминия и магния в сплаве любое.

Применение в качестве реагента-осадителя железной стружки с отходами сплавов алюминия с магнием обеспечивает удаление из сточных вод совместно с хромом тяжелых цветных металлов за счет присутствия в сплаве магния, который имеет более отрицательный, чем железо и алюминий, электропотенциал. Кроме того, предлагаемый способ позволяет проводить очистку сточных вод в более широком диапазоне рН из-за амфотерных свойств сплава, т.е. как в кислых, так и в щелочных средах.

Предлагаемый способ может быть осуществлен в одном из вариантов устройства.

По первому варианту заявляемый способ может быть осуществлен в устройстве, включающем вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем и расположенные в корпусе осадительные элементы, которые согласно изобретению отличается тем, что они выполнены в виде кольцевых камер, при этом стенки корпуса изнутри облицованы листовым алюминием (дюралем) и железом (по типу "Лабиринт").

По второму варианту устройство для очистки сточных вод включает вертикальный цилиндрический коpпус с коническим днищем и расположенную по центральной оси корпуса трубу. Согласно изобретению устройство отличается тем, что корпус и труба снабжены гидрофорсунками для распыления сточной воды, равномерно расположенными по периметру корпуса и трубы, при этом стенки корпуса изнутри облицованы листовым железом (по типу "Фонтан").

Выполнение очистного устройства с кольцевыми камерами по типу "Лабиринт" обеспечивает непрерывность потока сточной воды. Кроме того, при такой конструкции увеличивается зона транспор- тирования, в которой поток воды, двигаясь с заданной скоростью, искусственно замедляется на поворотах, что обеспечивает увеличение времени контактирования сточной воды с реагентом-осадителем.

Стенки камер заявляемого устройства облицовываются изнутри листовым железом и алюминием (дюралем) с противоположных сторон, что обеспечивает интенсификацию процесса в результате образования гальванических пар алюминий-магний-железо.

Вариант выполнения устройства для очистки сточных вод с гидрофорсунками, размещенными по периметру корпуса и в центре, по типу "Фонтан", обеспечивает распыление воды над реагентом-очистителем, чем достигается увеличение времени контакта исходной воды с ним и увеличение степени очистки. Гидрофорсунки в результате аэрации обеспечивают насыщение воды кислородом, усиливая скорость образования гидроксидов удаляемых металлов.

Облицовка стенок корпуса устройства листовым железом, как и в первом варианте, интенсифицирует процесс в результате образования гальванических пар железо-магний-алюминий.

На фиг.1 представлена схема устройства для очистки сточных вод по первому варианту ("Лабиринт").

Устройство для очистки сточных вод от шестивалентного хрома и тяжелых цветных металлов включает корпус 1, коническое днище 2, кольцевые камеры 3, стенки 4 кольцевых камер, облицованные листовым железом и алюминием (дюралем) с противоположных сторон.

На фиг.2 представлена схема устройства для очистки сточных вод по второму варианту ("Фонтан").

Устройство для очистки сточных вод от шестивалентного хрома и тяжелых цветных металлов содержит корпус 1, коническое днище 2, расположенную по центральной оси корпуса трубу 3, гидрофорсунки 4.

Способ осуществляют следующим образом.

Сточные воды, содержащие хром, медь, цинк, никель, олово и др. поступают на предварительную фильтрацию для удаления механических взвесей, а затем подаются на очистку от ионов металлов. Удаление их осуществляется в установке для очистки сточных вод, в которую загружают отходы механической обработки сплава алюминий-магний и сталей в виде стружки или лома различных размеров от 10 до 50 мм2. Количество загружаемого материала зависит от габаритов устройства, но обязательным условием является такое соотношение к раствору, при котором очищающий материал возвышается над исходным раствором.

Габариты очистного устройства, в свою очередь, зависят от необходимой степени очистки воды, требующейся для последующего использования.

На выходе из очистного сооружения сточные воды анализируются на остаточное содержание ионов хрома и тяжелых металлов.

Примеры осуществления способа представлены в табл.1 и 2. Из приведенных данных видно, что заявляемый способ может быть осуществлен при любом значении рН и обеспечивает любую требуемую степень очистки. Из приведенных конкретных примеров видно также, что необходимая и достаточная степень очистки будет достигаться при всех линейных скоростях водопотока, не превышающих 1,65 см/сек, после чего вода может быть повторно использована для оборотного водоснабжения фабрики.

Предлагаемый способ очистки сточных вод может быть осуществлен в двух вариантах устройства.

Устройство по первому варианту типа "Лабиринт" работает следующим образом.

Кольцевые камеры 3, расположенные в корпусе 1, заполняются кусковым металлическим ломом сплава алюминий-магний, перемешанного с железной стружкой 1: 1. Исходная сточная вода с имеющейся на фабрике скоростью поступает по трубе в периферийную камеру и проходит через остальные десять кольцевых камер, равномерно заполняя свободный объем между кусками лома.

При протекании через кольцевые камеры, заполненные металлическим ломом сплава алюминий-магний с железной стружкой, ионы металлов, находящиеся в сточной воде, вступают в реакцию и выпадают в осадок в виде гидроксидов. Очищенная вода с суспендированными гидроксидами выходит через коническое днище корпуса, имеющее в центре кольцеобразное углубление с двумя выпускными отверстиями 5.

Устройство по второму варианту типа "Фонтан" работает следующим образом.

Исходная сточная вода с имеющейся скоростью поступает в корпус 1, наполненный металлоломом сплава алюминий-магний с железной стружкой, через гидро- форсунки 4, расположенные по периметру корпуса и в центре. С помощью гидрофорсунок осуществляется распыление сточной воды над находящимся в корпусе материалом. При их контакте происходит взаимодействие примесей с алюминием, магнием и железом с образованием гидроксидов металлов, а очищенная вода удаляется через выходное отверстие в центре конического днища 2 корпуса 1.

Использование заявляемых изобретений по сравнению с известными позволяет значительно повысить эффективность очистки сточных вод в результате непрерывности процесса и исключения допол- нительного загрязнения воды вторичными химическими веществами, а также снижения трудозатрат, поскольку заявляемые устройства не требуют персонального обслуживания. Кроме того, предлагаемый способ позволяет проводить процесс очистки в более широком диапазоне рН, нормализуя его в интервале 6-8 как от рН 2, так и от рН > 14. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ очистки сточных вод от хрома и тяжелых цветных металлов, включающий пропускание сточной воды через металлический восстановитель на основе алюминия и железа, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют отходы механической обработки алюмомагниевых сплавов в смеси с железной стружкой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размер частиц восстановителя составляет 10 - 50 мм2.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что линейная скорость водопотока не превышает 1,65 см/с.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановитель берут в количестве, обеспечивающем возвышение его над очищаемой водой.

5. Устройство для очистки сточных вод от хрома и тяжелых цветных металлов, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, отличающееся тем, что корпус снабжен кольцевыми камерами, расположенными таким образом, что образуют между собой лабиринт, при этом стенки камер изнутри облицованы листовым железом и дюралем с противоположных сторон.

6. Устройство для очистки сточных вод от хрома и тяжелых цветных металлов, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем и расположенную по центральной оси корпуса трубу, отличающееся тем, что корпус и труба снабжены гидрофорсунками, равномерно размещенными по периметру корпуса и трубы, при этом стенки корпуса изнутри облицованы железом.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru