СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ


RU (11) 2042645 (13) C1

(51) 6 C02F1/62, C02F1/28 

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

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

(21) Заявка: 5048046/26 
(22) Дата подачи заявки: 1992.03.12 
(45) Опубликовано: 1995.08.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент Франции 2630099, МКИ C 02F 1/28, 1/62, 1989. Авторское свидетельство СССР N 1379252, МКИ C 02F 1/28, 1988. 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна 
(72) Автор(ы): Демидов Ю.В.; Серебряков В.Н.; Бруер Г.Г.; Ковалев В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 

Способ используется для очистки сточных вод от тяжелых металлов. Сущность изобретения: в качестве сорбента применяют центрифугат микробной переработки углей. Сорбент окисленный уголь характеризуется содержанием активных карбоксильных групп не менее 4 мг-экв/г, емкостью катионного обмена 103 148 мг/экв/100 г и содержанием иммобилизованных микроорганизмов 5,5 10,4 млрд/г. Использование сорбента в количестве 100 250 г на 1 г металла позволяет снизить до ПДК остаточные концентрации тяжелых металлов в сточной воде. В качестве микроорганизмов используют смесь микробных культур Acinetobacter coaleoauficus, Pseudomonas denitrificaus, Pseudomonas londa в весовом соотношении 1 1 1, причем в процессе иммобилизации сначала к углю добавляют фосфоритовую муку в количестве 1 г на 50 г угля и после перемешивания вводят гашеную известь до pH 7. 1 з.п.ф-лы, 3 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к очистке сточных вод от тяжелых металлов с помощью органических сорбентов.

В качестве биологических сорбентов используют микроорганизмы, иммобилизованные на носителе.

Недостатком этих способов является отсутствие у носителей способности к достаточной сорбции тяжелых металлов.

С экономической точки зрения наиболее перспективны сорбенты, получаемые из отходов производства и некондиционных материалов.

Известен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов с помощью органического сорбента, получаемого путем химического окисления угля. Внедрение этого способа имеет лучшую перспективу на предприятиях угольной промышленности, на которых уголь является продуктом производства. Доступность исходного сырья позволяет получать сорбенты в количествах, достаточных для очистки большого объема сточных вод на предприятиях угольной промышленности.

Недостатком способа является невысокая эффективность сорбции при высоких исходных концентрациях тяжелых металлов в сточной воде вследствие низкой емкости сорбента.

Известен способ очистки сточных вод от металлов с помощью дрожжей Laccharomyces carlsbergensis, иммобилизованных на фильтр-картоне, который является отходом производства.

Способ характеризуется совместным извлечением металлов носителем и микроорганизмами с сохранением эффективности извлечения металлов при очистке высококонцентрированных сточных вод. Особенность комбинированного биологического сорбента заключается в том, что носитель не является питательным субстратом для роста микроорганизмов. Расширение объема производства сорбента вызывает дополнительные затраты, связанные с использованием питательного субстрата для наращивания микробной биомассы. Поэтому недостатком способа является трудность его реализации на предприятиях с большим объемом сточных вод вследствие дефицита сорбента и затрат на его приобретение или производство.

Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод от тяжелых металлов при использовании угольного сорбента за счет увеличения эффективности сорбции и емкости сорбента.

Сущность изобретения заключается в том, что для очистки сточных вод от тяжелых металлов в качестве сорбента используют центрифугат микробной переработки углей. Сорбция тяжелых металлов осуществляется частицами углей и иммобилизованными на них микроорганизмами. Переработка углей в сорбент проводится с помощью этих же микроорганизмов, а их иммобилизация осуществляется одновременно с переработкой. В качестве сырья для производства сорбента используют бурые рядовые и некондиционные окисленные угли, а также окисленные каменные угли. Увеличение эффективности сорбции и емкости сорбента достигается за счет улучшения сорбционных свойств углей при их микробной переработке и участия микроорганизмов в сорбции металлов.

Способ осуществляют следующим образом.

В отстойник со сточной водой вносят сорбент в количестве 100-250 г на 1 г растворенного в воде металла. Перемешивание полученной суспензии происходит при совместной ее подаче и с помощью воздуха, подаваемого в отстойник из компрессора в течение 15-20 мин. Продолжительность отстаивания определяют по прозрачности надосадочной жидкости, которую сравнивают со стандартом на фотоэлектроколориметре. После отстаивания очищенную надосадочную жидкость сливают, а оставшийся сорбент регенерируют или сжигают.

Получение сорбента проводят следующим образом.

Окисленный бурый уголь Бородинского месторождения, имеющий следующие характеристики, Ad 10,6, Vdat 51,2, Cdat= 58,8, Hdat 4,2, Ndat 1,1, Sd 0,2, Wr32,5, измельчают на мельнице до размера 0-300 мкм и загружают в реактор в количестве 400-470 г (в пересчете на сухой вес) на 1 л воды. Добавляют фосфоритовой муки из расчета 1 г на сухой 50 г угля. Содержимое реактора перемешивают с помощью механической мешалки в течение часа, затем гашеной известью доводят рН пульпы до 7. В качестве инокулята используют смесь микробных культур Acinetobacter coa leoauticus, Pseudomonas denitrificaus, Pseudomonas Londa в соотношении по весу 1:1:1. В реактор добавляют инокулят из расчета 1 г инокулята на 1 кг угля (в пересчете на сухой вес). В последующих циклах наработки сорбента в качестве инокулята используют остаток угольной пульпы от предыдущего цикла в количестве 1/5 от рабочего объема реактора.

В полученном продукте определяют содержание активных карбоксильных групп, емкость катионного обмена и содержание микроорганизмов. Необходимое время для получения продукта в реакторе составляет 21-28 ч. Полученный продукт центрифугируют и осадок высушивают при 60оС до постоянного веса. Полученный сорбент представляет собой порошок черного цвета и характеризуется следующими показателями: содержание активных карбоксильных групп не менее 3 мг/экв/г, емкость катионного обмена 103-148 мг-экв/100 г, содержание микроорганизмов 5,5-10,4 млрд/г.

П р и м е р 1. В колбы наливают по 100 мл модельного раствора, содержащего различные концентрации ионов меди, цинка, марганца и свинца и добавляют 1 г сорбента. Содержимое колб перемешивают и отстаивают 24 ч. Затем сорбент отделяют от воды фильтрованием и в фильтрате определяют остаточные концентрации тяжелых металлов атомно-абсорбционным методом.

Данные, приведенные в табл.1, показывают, что емкость сорбента при поглощении тяжелых металлов возрастает с увеличением исходной концентрации металлов и достигает наибольшего значения по меди 190,1 мг/г, цинку 183,2 мг/г, марганцу 180,1 мг/г и свинцу 182,0 мг/г. Остаточные концентрации металлов в растворе при исходной концентрации 10 мг/л не превышают ПДК. Снизить до ПДК более высокие остаточные концентрации можно путем поэтапной очистки. В известном способе емкость сорбента составляет 22,38 мг/г.

П р и м е р 2. В колбы наливают по 100 мл модельных растворов, содержащих по 32 мг/л ионо-меди, цинка, марганца и свинца, и добавляют различные количества сорбента 50, 100, 150, 200, 250, 313,5 г на 1 г металла. Содержимое колб перемешивают и отстаивают 24 ч. Затем сорбент отделяют от воды фильтрованием и в фильтрате определяют остаточные концентрации тяжелых металлов.

Влияние дозировок сорбента на эффективность очистки воды от тяжелых металлов представлено в табл.2.

Данные, приведененные в табл.2, показывают, что в одноэтапной очистке для снижения концентраций металлов до ПДК требуется 100-250 г сорбента на 1 г металла.

При дозировках сорбента, меньших 100 г на 1 г металла, остаточные концентрации всех металлов превышают ПДК. Данные, приведенные в табл.2, показывают, что для достижения ПДК необходима дозировка сорбента по меди 100 г/г, по цинку 150 г/г, по марганцу 250 г/г, по свинцу 250 г/г. Нижний предел дозировки сорбента 100 мг/г определяется сорбцией меди, а верхний предел 250 г/г сорбцией марганца и свинца.

При внесении сорбента в количестве 312,5 г на 1 г меди известный способ обеспечивает очистку воды с 32 мг/г до 1,1 мг/л, а предлагаемый способ с 32 мг/л до 0,023 мг/л, что ниже ПДК, равной 0,1 мг/л (табл.2). Преимущество предлагаемого способа проявляется также в более экономичном потреблении сорбента, по известному способу очистка воды до уровня меди 1,1 мг/л требует внесения 312,5 г сорбента на 1 г металла, а по предлагаемому способу не более 100 г/г. Кроме того, в качестве питательной среды по известному способу требуются дорогостоящие и дефицитные продукты, а по предлагаемому уголь, имеющийся в достаточном количестве и по доступной цене.

П р и м е р 3. В отстойник наливают техногенную сточную воду разреза "Назаровский" и добавляют сорбент в количестве 100 г на 1 г металла. Содержимое отстойника перемешивают воздухом, подаваемым из компрессора, в течение 15 мин и отстаивают. Через определенные промежутки времени определяют остаточные концентрации металлов в воде. Применение сорбента наиболее эффективно при очистке сточной воды от цинка и свинца (табл.3). Существенное снижение концентрации цинка с 0,012 мг/л до 0,0018 г/л наблюдается через 9 суток отстаивания. К 49-му часу отстаивания цинк в воде не обнаруживается. Свинец в воде не обнаруживается через 9 ч отстаивания, а концентрация марганца к этому времени снижается до 0,003 мг/л. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий сорбцию на носителе с иммобилизованными микроорганизмами, отличающийся тем, что в качестве носителя используют окисленный уголь, а в качестве микроорганизмов - смесь микробных культур Acinetobacter coaleoauficus, Pseudomonas denitrificaus, Pseudomonas Londa в массовом соотношении 1 1 1, причем в процессе иммобилизации сначала к углю добавляют фосфоритовую муку в количестве 1 г на 50 г угля и после перемешивания вводят гашеную известь до pH 7.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сорбент вносят в количестве 100-250 г на 1 г металла, содержащегося в сточной воде.




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