СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МОЧЕВИНЫ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МОЧЕВИНЫ


RU (11) 2160710 (13) C1

(51) 7 C02F1/02, C02F1/76, C02F1/02, C02F101:38, C02F103:36 

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

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

(21) Заявка: 2000112086/12 
(22) Дата подачи заявки: 2000.05.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.05.17 
(45) Опубликовано: 2000.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 186891 A1, 14.11.1966. RU 2052390 C1, 18.08.1989. RU 2104951 C1, 20.02.1998. EP 0053410 A1, 09.06.1982. EP 0417829 A1, 20.03.1991. US 5205927 A, 27.04.1993. WO 92/18426 A1, 29.10.1992. EP 0538848 A1, 28.04.1993. JP 52- 44560 B, 14.08.1973. US 4168299 A, 18.09.1979. DD 0207188 A, 22.02.1984. DE 2735892 B2, 17.06.1981. 
(71) Заявитель(и): Закрытое акционерное общество "Агро-Череповец" 
(72) Автор(ы): Новиков Б.В.; Лапин В.А.; Иоганн Л.А.; Капитула И.И.; Савенков А.В.; Пущин С.И. 
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "Агро-Череповец" 
Адрес для переписки: 162610, Вологодская обл., г. Череповец, территория ОАО "Череповецкий "Азот" 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МОЧЕВИНЫ 

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано в химической промышленности для очистки сточных вод производства мочевины. Сущность изобретения состоит в том, что сточные воды после гидролиза и десорбции подвергают озонированию при рН 6,5-8,5, температуре 20-25°С, а озон берут в количестве 2-7 единиц на единицу мочевины по массе. Способ обеспечивает ликвидацию сточных вод предприятия и доведение их до требований химически очищенной воды, например, для питания котлов среднего давления Р-4 МПа (40 кгс/см2). 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к очистке сточных вод, содержащих мочевину, в частности сточных вод производства мочевины, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ очистки сточных вод производства мочевины путем гидролиза очищаемых стоков при нагреве и давлении. При этом гидролиз ведут в присутствии фосфорной кислоты, а полученный раствор обрабатывают спиртом или кетоном с последующим отделением осадка (авт. св. N 239863, МКИ C 02 F 1/52, опубл. 1969 г.) Этот способ сложен по технологии и не обеспечивает глубокой очистки сточных вод, позволяющей повторное ее использование.

Известен способ очистки сточных вод от мочевины путем сорбции ее на сильнокислотных катионитах, например КУ-2, с последующей их регенерацией сильными неорганическими кислотами (авт. св. N 451641, М.Кл. C 02 C 5/08, опубл. 1974 г.) Этот способ требует использования дорогостоящих ионообменных смол, большого количества фосфорной кислоты для регенерации и приводит к образованию сточных вод при отмывке ионообменных смол от регенерационных растворов (количество мочевины в сточных водах - 2,73 г/дм3, аммиака - 20 г/дм3).

Известен способ очистки сточных вод производства мочевины, включающий смешение циркулирующего и свежего потоков сточных вод с воздухом, испарение, брызгоотделение и выброс воздуха с водяными парами в атмосферу, при этом свежий поток сточных вод предварительно смешивают с потоком воздуха, входящим из зоны испарения (авт. св. N 732212, М.Кл, C 02 C 5/00, опубл. 1980 г.).

Известен способ очистки сточных вод производства мочевины путем гидролиза очищаемых стоков методом термического разложения при повышении давления в колонном аппарате каскадного типа при температуре 150-262oC и давлении 1,5-5,0 МПа. Используют последовательные ступени каскада в количестве 4-30 (патент RU N 2056408, М.Кл. C 07 C 273/04, опубл. 1996 г.) Этот способ энергоемкий (используются высокие температуры).

Известен наиболее близкий к предложенному способ очистки сточных вод производства мочевины путем гидролиза очищаемых стоков при нагреве и давлении: при температуре 180-200oC, давлении 15-20 атм, с последующей отдувкой паром аммиака и двуокиси углерода. Сточные воды с содержанием аммиака 0,5 г/л поступают на отдувку аммиака с помощью азота или воздуха при атмосферном давлении и температуре 100oC. Остаточное содержание аммиака составляет 0,03-0,06 г/л (авт. св. N 186891, М.Кл. 4 C 02 F 1/04, опубл. 1966 г., прототип).

Данный способ не обеспечивает эффективной очистки сточных вод, что исключает их повторное использование в системе оборотного водоснабжения или в качестве питательной воды для котлов.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки сточных вод от мочевины с целью дальнейшего их использования, например, для питания котлов среднего давления Р-4 МПа (40 кгс/см2).

Эта задача решается тем, что в способе очистки сточных вод от мочевины путем гидролиза и десорбции очищаемых стоков при нагреве и давлении сточных воды после гидролиза и десорбции подвергают озонированию при pH 6,5-8,5, температуре 20-25oC, а озон берут в количестве 2-7 единиц на единицу мочевины по массе.

Способ осуществляется следующим образом: сточные воды, содержащие аммиак и мочевину, поступают в десорбер первой ступени, где при температуре 130-145oC, давлении 0,28-0,35 МПа из раствора происходит выделение диоксида углерода, аммиака и воды. Далее сточная вода из нижней части десорбера первой ступени направляется в гидролизер, в нижнюю часть которого подается острый пар высокого давления. В гидролизере при температуре не более 190oC и давлении 1,5-1,8 МПа происходит разложение (гидролиз) мочевины, аммиака и диоксида углерода. Жидкая фаза поступает в десорбер второй ступени, где из раствора отгоняются аммиак и диоксид углерода. Сточная вода на выходе из узла десорбция-гидролиз содержит мочевину с массовой концентрацией 10-30 мг/дм3 и аммиак с массовой концентрацией 10-15 мг/дм3. Далее сточные воды подвергают озонированию при pH 6,5-8,5, температуре 20-25oC в количестве 2-7 единиц озона на 1 единицу мочевины. Количество необходимого озона и pH озонирования установлены экспериментально. При этих условиях идет глубокое окисление мочевины до свободного азота:

CO(NH4)2--->NH4+---> NO2---->NO3---->N2,

при этом аммиак не окисляется, что не является препятствием для использования окисленной озоном сточной воды в качестве питательной воды для котлов Р-4МПа (40 кгс/cм2), т.к. при подаче питательной воды на котлы ее предварительно амминируют, т. е. вводят аммиак для связывания углекислоты; при необходимости аммиаком поднимают pH питательной воды или конденсаторов, используемых в качестве питательной воды для котлов, до 8,5-9,0 (Ф.И. Беллан "Водоподготовка", г. М.: Энергия, 1979 г.

Сточные воды после очистки имеют следующее качество:

Хлориды - Отсутствие

Щелочность - Не более 700 мг-экв/дм3

Жесткость - Не более 10 мкг/экв дм3

Солесодержание - Не более 100 мг/дм3

Аммиак - Не более 10 мг/дм3

Мочевина - Отсутствие

что позволяет использовать сточные воды в качестве питательной воды для котлов Р-МПа (40 кгс/см2).

Испытания проводились на лабораторной установке, оборудованной необходимыми средствами измерения: редуктором давления, измерителем озона, измерителем влажности, ротаметром.

В ходе эксперимента регистрировались концентрация озона на входе в реактор и остаточная концентрация озона на выходе из реактора.

В процессе озонирования меняли концентрацию озона в озоно-воздушной смеси, давление в реакторе и pH. Испытания проводились при температуре 20-25oC.

Пример 1.

Сточные воды производства мочевины после десорбции и гидролиза с pH 8,05, содержанием аммиака 9,8 мг/дм3 в течение 4-х минут обработали озоно-воздушной смесью с концентрацией озона 20 мг/дм3. Расход озоно-воздушной смеси задавали 42 л/ч, давление в реакторе 0 кг/см2. Качество воды после озонирования: pH 8,0; содержание мочевины - отсутствие; содержание аммиака - 9,8 мг/дм3. В данном опыте для 100% окисления 1 части мочевины потребовалось 5 частей озона по массе.

Пример 2.

Сточные воды производства мочевины после десорбции и гидролиза с pH 7,5, с содержанием аммиака 9,8 мг/дм3 и мочевины 14 мг/дм3 в течение 8-ми минут обработали озоно-воздушной смесью с концентрацией озона 12 мг/дм3. Расход озоно-воздушной смеси задавали 42 л/ч, давление в реакторе 0,5 кгс/см2. Качество воды после озонирования: pH 7,3; содержание мочевины - отсутствие; содержание аммиака - 9,8 мг/л. Для 100%-ного окисления 1 части мочевины потребовалось 7 частей озона по массе.

Пример 3.

Сточные воды производства мочевины после десорбции и гидролиза с pH 11, содержанием аммиака 9,8 мг/дм3, мочевины - 14 мг/дм3 в течение 14 мин обработали озоно-воздушной смесью. Для получения pH 11 сточные воды предварительно обработки NaOH. Расход озоно-воздушной смеси задавали 42 л/ч, давление в реакторе - 0,5 кг/см2. Качество воды после озонирования: pH 11; содержание мочевины - 14 мг/дм3; содержание аммиака - 7 мг/дм3. При pH 11 степень очистки от мочевины равна 0, т.е. оптимальное значение pH для окисления мочевины в сточных водах методом озонирования составляет 6,5-8,5.

Из примеров видно, что в сравнении с прототипом степень очистки сточных вод от мочевины по предлагаемому способу составляет 100%, что позволяет решить проблему сточных вод предприятия путем их ликвидации и повторного использования сточных вод в качестве питательной воды для котлов Р-4 МПа (40 кгс/см2).

Испытания проводились в НПО "Техозон" г. Дзержинска Нижегородской области.

В производстве мочевины ЗАО "Агро-Череповец" намечено внедрение данного способа утилизации сточных вод. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки сточных вод от мочевины путем гидролиза и десорбции очищаемых стоков при нагреве и давлении, отличающийся тем, что сточные воды после гидролиза и десорбции подвергают озонированию при рН 6,5 - 8,5, температуре 20 - 25oC, а озон берут в количестве 2 - 7 единиц на единицу мочевины по массе.