СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ


RU (11) 2081839 (13) C1

(51) 6 C02F1/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(21) Заявка: 95111925/25 
(22) Дата подачи заявки: 1995.07.11 
(45) Опубликовано: 1997.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1606462, кл. C 02 F 1/06, 1990. The chemical response following base application to Little Simon Pond, New-York State. McAvoy, Drero C. Ris. J. Water Pollit Control Fed. - 1989, 61(9-10), р. 1552 - 1563. 
(71) Заявитель(и): Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РФ 
(72) Автор(ы): Макаров В.Н.; Кременецкая И.П.; Корытная О.П. 
(73) Патентообладатель(и): Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РФ 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ 

Изобретение относится к способам очистки воды и может быть использовано для очистки водоемов от загрязнений ионами металлов и неорганическими кислотами. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве реагента для обработки воды используют карбонатит с содержанием карбоната кальция 75 - 86 мас.% при суммарном содержании карбонатов в реагенте 80 - 95 мас.% и расходе реагента 0,05 - 10,0 кг/м3, а крупность частиц выбирают таким образом, чтобы их максимальная величина составляла не более 0,2 мм, а минимальная обеспечивала время оседания частицы на дно водоема в течение не более 1 ч. При этом минимальная крупность частиц реагента составляет 0,01 - 0,03 мм. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемое изобретение относится к способам очистки воды и может быть использовано при очистке водоемов от загрязнений ионами металлов и неорганическими кислотами вследствие кислотных дождей, аварийных сбросов горнодобывающих предприятий и неконтролируемого вторичного загрязнения из заскладированных горнопромышленных отходов.

Известен способ очистки воды (а.с. СССР 1606462, C 02 F 1/66, опубл. БИ N 42, 1990), включающий введение нейтрализующего реагента известкового молока, перемешивание, последующее отделение осадка от жидкой фазы, уплотнение и обезвоживание осадка. Для увеличения скорости осветления воды дозу нейтрализующего реагента делят на 3 5 равных частей, каждую из которых вводят в течение 2-2,5 с при общем времени перемешивания 6 мин. Такой способ позволяет существенно повысить скорость свободного осаждения образующейся твердой фазы. Данное изобретение предназначено для очистки воды от неорганических кислот, ионов железа и алюминия.

Однако такой способ неприемлем для открытых природных водоемов. Прежде всего, в открытых водоемах практически невозможно организовать перемешивание, вследствие чего локальная концентрация реагента может превысить допустимый уровень и неблагоприятно воздействовать на экосистему водоема. Кроме того, такой способ очистки эффективен при высоких концентрациях загрязняющих веществ. При низких концентрациях последних, близких к ПДК, частицы образующихся твердых продуктов чрезвычайно тонкодисперсны и скорость их оседания значительно снижается. Так как в природных водоемах исключается возможность отделения и удаления образовавшихся твердых продуктов, при реализации указанного способа существует опасность вторичного загрязнения вследствие волнения и изменения pH среды.

Известен способ очистки воды адсорбцией на частицах кальцита, используя фракцию мельче 150 мкм при расходе реагента от 2 до 120 гл. Способ позволяет практически полностью очищать сточные воды от ионов тяжелых металлов Hg, Cd, для природных водоемов, так как предполагает проведение очистки при повышенных температурах (90-95oC).

Наиболее близким является способ очистки воды открытых водоемов с использованием карбоната кальция (The chemical response following base application to Little Simon Pond, New York State. McAvoy, Drew C. Res. J. Water Pollut. Control Fed. 1989, 61(9-10), 1552-1563). Способ заключается в том, что воду обрабатывают CaCo3 с заданной крупностью частиц от 14 до 40 мкм. Этим способом удалось достичь запланированные характеристики воды, в частности, pH более 6,5. Применение частиц различной крупности позволяет достичь пролонгированного эффекта в нижних слоях изменение характеристик воды было отмечено через 2 месяца после обработки. Предусмотренная способом крупность частиц карбоната кальция эффективна при очистке от загрязнений неорганическими кислотами; большая удельная поверхность реагента позволяет достичь необходимого эффекта при минимальных его расходах.

При всех достоинствах способа, его простоте и надежности он не рассчитан на очистку от загрязненний ионами металлов. При глубине водоема более 1 м и наиболее мелкие частицы карбоната кальция могут полностью раствориться, а образовавшиеся твердые продукты реакции гидроксиды и гидрокарбонаты железа и тяжелых металлов из-за высокой дисперстности будут длительное время находится во взвешенном состоянии, что создает опасность вторичного загрязнения.

Предлагаемое изобретение направлено на глубокую очистку открытых водоемов от ионов металлов и неорганических кислот и исключение вторичного загрязнения, обусловленного внесением реагента.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе очистки воды водоемов путем обработки воды реагентом с заданной крупностью частиц, содержащим карбонат кальция, согласно изобретению в качестве реагента используют специальным образом подготовленный карбонатит с содержанием карбоната кальция 75-86 мас. при суммарном содержании карбонатов в реагенте 80-95 мас. и расходе реагента 0,05-10,00 кг/м3, а крупность частиц выбирают таким образом, чтобы их максимальный размер составлял не более 0,2 мм, а минимальный обеспечивал время оседания частицы на дно водоема в течение не более 1 ч.

Другое отличие состоит в том, что минимальный размер частиц реагента составляет 0,01-0,03 мм.

Применение в качестве нейтрализующего реагента карбонатита обусловлено тем, что чистый карбонат кальция дорогостоящий и в ряде регионов дефицитный продукт. Карбонатит же представляет собою вскрышную породу и применение его позволяет повысить полноту использования недр и снизить нагрузку на окружающую среду. Однако в сыром виде карбонатит непригоден в качестве реагента из-за низкого содержания в нем карбонатов и большого количества примесей. В неподготовленном карбонатите содержание карбонатов составляет от 70 до 80% в том числе до 5% карбоната магния.

В связи с тем, что применение реагентных методов обогащения недопустимо, предварительная подготовка карбонатита базируется на различиях в дробимости и измельчаемости карбонатов и минералов-примесей и их магнитных свойствах и включает в себя несколько стадий дробления, измельчения, классификации и сухую магнитную операцию.

Нижний предел содержания суммы карбонатов в реагенте (80%) определяется тем, что при большем количестве примесей возникает опасность вторичного загрязнения водоема и снижается эффективность реагента. В то же время, получение более чистых продуктов требует применения флотационных методов обогащения, что в данном случае недопустимо из-за загрязнения продукта флотореагентами.

Значительная примесь в сумме карбонатов MgCO3, входящего в состав доломита CaMg(CO3)2, заметно снижает активность реагента: доломит медленнее взаимодействует со слабыми кислотами и солями. Кроме того, при взаимодействии доломита с сульфатами одним из продуктов реакция является легко растворимый сульфат магния. Небольшая примесь доломита (до 10% что эквивалентно 5% MgCO3) не оказывает влияния на процесс очистки, так как реагент берется с избытком и расходуется не полностью, а в процессе оседания на дно водоема в реакцию вступает только карбонат кальция. Доломит же, наряду с остатками кальцита, обеспечивает слабощелочную реакцию в иле.

Крупность реагента обусловлена необходимостью того, чтобы твердые продукты реакции вместе с непрореагировавшими остатками карбонатного зерна увлекались в осадок, а образующаяся при волнении взвесь быстро оседала. Для обеспечения этого условия необходимо, чтобы время оседания наиболее мелких частиц не превышало 1 ч. При глубине водоема 1 м и меньше минимальный размер частиц -0,01 мм, при глубине 5 м и менее, но более 1 м -0,02 мм, при глубине выше 5 м -0,03 мм. Крупные частицы (0,1-0,2 мм) оседают на дно водоема значительно быстрее и, попадая в осадок, создают устойчивую слабощелочную среду в иле и придонных слоях воды.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную карбонатитовую породу дробят до крупности мельче 20 мм и отделяет фракцию мельче 0,5 мм. В эту фракцию переходит большая часть некарбонатных минералов глинистых продуктов, гидроксидов железа, образовавшихся в коре выветривания, а также значительная часть апатита. Крупную фракцию после классификации по крупности подвергают сухой магнитной сепарации, в процессе которой удаляют магнетит и пиротин. При необходимости немагнитную фракцию додрабливают до крупности менее 3-5 мм, классифицируют по классу -0,5 мм и крупный класс снова подвергает сухой магнитной сепарации. Немагнитный продукт измельчает до крупности не более 0,2 мм и классифицируют по крупности, например, с помощью воздушного сепаратора, на два класса. Нижний предел крупности выбирают в зависимости от глубины очищаемого водоема. Полученный таким образом реагент досушивают до влажности не более 1% (во избежание окомкования) и рассеивают над поверхностью очищаемой воды.

Расход реагента (0,05-10,00 кг/м3) определяют исходя из степени загрязнения водоема и эффективности его применения.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. 50 кг карбонатитовой породы, содержащей 74,1 мас. суммы карбонатов кальция и магния, дробят до крупности мельче 20 мм и отсеивают фракцию мельче 0,5 мм. Крупную фракцию рассеивают на классы -20 +10 мм, -10 +5 мм, -5 +3 мм и -3 мм и раздельно подвергают сухой магнитной сепарации. Немагнитные продукты объединяют и измельчают до крупности -0,2 мм и классифицируют по крупности на два класса: -0,2 +0,01 мм и -0,01мм. Получают 39 кг карбонатного реагента с содержанием суммы карбонатов 87,5% в том числе карбоната кальция 83,0%

2 м3 раствора сульфата никеля с концентрацией 3 мг/л обрабатывают 20 кг карбонатита (расход 10 кг/м3). Концентрация никеля в растворе после очистки составила 0,74 мг/л.

Пример 2. 50 кг карбонатитовой породы, содержащей 70,2 мас. суммы карбонатов кальция и магния, дробят до крупности мельче 20 мм и отсеивают фракцию мельче 0,5 мм. Крупную фракцию рассеивают на классы -20 +10 мм, -10 +5 мм, -5 +3 мм и -3 мм и раздельно подвергают сухой магнитной сепарации. Немагнитные продукты объединяют и измельчают до крупности -0,2 мм и классифицируют по крупности на два класса: -0,2 +0,03 мм и -0,03 мм. Получают 34 кг реагента с содержанием суммы карбонатов 83,1 мас. в том числе 78,9 мас. карбоната кальция. 3 м3 раствора сульфата никеля с концентрацией 2,71 мг/л обрабатывают 12 кг карбонатита (расход 4 кг/м3). Концентрация никеля в растворе после очистки составляет 1,07 мг/л.

Пример 3-7. Процесс очистки ведут с использованием карбонатита, полученного по примеру 1.

Пример 8 и 9. Процесс очистки ведут с использованием карбонатита, полученного по примеру 2.

Данные по очистке растворов предоставлены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить нейтрализацию вод открытых водоемов при их закислении, а также уменьшить содержание ионов металлов с исключением вторичного загрязнения, обусловленного внесением реагента. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ очистки воды открытых водоемов путем обработки воды реагентом, содержащим карбонат кальция, с различной крупностью частиц, отличающийся тем, что в качестве реагента используют карбонатит с содержанием карбоната кальция 75 86 мас. при суммарном содержании карбонатов в реагенте 80 95 мас. и расходе реагента 0,05 10,00 кг/м3, а крупность частиц выбирают так, чтобы их максимальная величина составляла не более 0,2 мм, а минимальная обеспечивала время оседания частицы на дно водоема в течение не более 1 ч.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что минимальная крупность частиц реагента составляет 0,01 0,03 мм.




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