Способ очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ и микроорганизмов

Способ очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ и микроорганизмов

Реферат

Изобретение может быть использовано при очистке природных и сточных вод от твердых диспергированных веществ, в частности в водоподготовке питьевой воды, на лесоперерабатывающих, резинотехнических и металлообрабатывающих предприятиях, а также при очистке хозбытовых сточных вод.

Известен способ очистки сточных и природных вод, содержащих твердую фазу, путем добавления в них коагулянтов сульфата алюминия, хлорида железа и гадроксохлорида алюминия (Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. С.222).

Однако, при использовании этих компонентов для очистки маломутных вод требуется дополнительное применение флокулянтов.

Известно совместное применение гадроксохлорида алюминия (ГОХА) и флокулянта для очистки природных и сточных вод (Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987. С.204).

Но при совместном использовании ГОХА и флокулянта рекомендуют их раздельное введение, что, во-первых, усложняет технологическую схему очистки воды, во-вторых, введение флокулянта в камеру смешения требует дополнительного перемешивания, что приводит к разрушению сетки продуктов гидролиза ГОХА и, как следствие, к прекращению седиментации.

В качестве прототипа выбран способ очистки природных и сточных вод смесью коагулянта и флокулянта при одновременном их введении в камеру смешения (Соломенцева И.М., Баран А.А., Куриленко О.Д. Влияние неорганических электролитов на флокуляцию дисперсий марганцевых руд полиакриламидом // Физико-хим. механика и лиофильность дисперсных систем. - 1975. - Вып. 7, 68-72 с.).

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата способа очистки по прототипу, является использование двух компонентов, что экономически не выгодно как на стадии их получения и транспортировки, так и на стадии применения.

В предлагаемом изобретении решается важнейшая задача - разработка экономически выгодного способа очистки природных и сточных вод от твердых диспергированнных веществ и уплотнение выделенной дисперсной взвеси, что может быть использовано на предприятиях лесоперерабатывающей, бумажной, резиновой промышленности, а также при очистке хозбытовых стоков и в водоподготовке.

При реализации предлагаемого способа очистки сточных вод получают следующий технический результат: повышается степень очистки от твердых диспергированных веществ, увеличивается скорость седиментации в 5-10 раз, обезараживается от микроорганизмов.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе очистки сточных и природных вод от взвешенных частиц, заключающемся в добавлении водорастворимого реагента, перемешивании и отстое, в качестве реагента используют продукт взаимодействия, полученный путем взаимодействия коллоидного раствора гидроксохлорида алюминия (ГОХА) с вязкостью 90-180 Па·с с гексаметилентетраамидом (ГМТА), взятым в соотношении 1:(0,01-0,10) в количестве 0,5-10 мл/л 10% рабочего раствора полученного продукта.

Эффект улучшения технико-экономических показателей процесса очистки природной и сточной воды, содержащей твердые диспергированные вещества и патогенные микроорганизмы, происходит за счет гидролиза ГОХА и ГМТА, входящих в полученный реагент, который обладает коагуляционными, флокулирующими и дезинфицирующими свойствами.

Наличие в продукте ГМТА приводит к увеличению скорости коагуляции за счет того, что при гидролизе ГОХА выделяется ион водорода, который связывается молекулой ГМТА в комплекс с образованием четырехзарядного иона [С₆Н₁₂(Н+)₄]⁴⁺. Этот ион обладает высокой коагулирующей активностью из-за большого заряда.

Применение предлагаемого реагента для очистки природной и сточной воды определяется соотношением ГОХВ и ГМТА в готовом продукте, причем при малой концентрации не проявляются преимущества ГОХА и наблюдается стабилизация дисперсной фазы в воде за счет большой концентрации ГМТА. Кроме этого избыточное содержание ГМТА в продукте приводит к тому, что при получении питьевой воды будет превышена ПДК по этому веществу. При большом содержании ГОХА практически не проявляются свойства ГМТА при коагуляции дисперсной фазы в воде. Кроме этого практически исчезает дезинфицирующее действие продукта.

Способ осуществляется следующим образом.

Жидкий коллоидный раствор ГОХА с динамической вязкостью 90-180 Па·с получают растворением алюминия металлического алюминия в 10% хлороводородной кислоте.

Полученный коллоидный раствор ГОХА с соответствующей динамической вязкостью переводят в твердое состояние путем добавления при перемешивании ГМТА. Твердый продукт неограниченно растворяется в воде.

Для очистки воды его используют в виде 10% рабочего раствора.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В этом примере обусловлено применение в качестве коагулянта продукта взаимодействия коллоидного раствора ГОХА с динамической вязкостью 180 Па·с с ГМТА в массовом соотношении (1:0,01). Через 40 минут раствор переходит в твердое состояние. Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается природная вода с мутностью 40 мг/л и добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 1. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Пример 2. В этом примере обусловлено применение в качестве коагулянта продукта взаимодействия коллоидного раствора ГОХА с динамической вязкостью 140 Па·с с ГМТА в массовом соотношении (1:0,05). Через 90 минут раствор переходит в твердое состояние. Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается природная вода с мутностью 40 мг/л и добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл.1. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Пример 3. В этом примере обусловлено применение в качестве коагулянта продукта взаимодействия коллоидного раствора ГОХА с динамической вязкостью 90 Па·с с ГМТА в массовом соотношении (1:0,1). Через 2 часа раствор переходит в твердое состояние. Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается сточная хозбытовая вода с мутностью 150 мг/л и микробным числом 2000 шт/см³, добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 2. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Пример 4. В этом примере приводятся данные по очистке природной воды с мутностью 40 мг/л и микробным числом 200 шт/см³ по прототипу. Продукт по прототипу получен путем смешения ГОХА с полиакриламидом (ПАА) в соотношении ГОХА:ПАА (1:0,53). Из полученного продукта готовят 10% рабочий раствор.

В цилиндр емкостью 1 л наливается природная вода с мутностью 40 мг/л и добавляют рабочий раствор в количестве, указанном в табл. 3. Измеряли скорость седиментации продуктов коагуляции. После отстоя в течение 1,5 часа определялись мутность и микробное число.

Таблица 1Влияние состава продуктов взаимодействия ГОХА с ГМТА и их концентрации на очистку природной воды.
По примеру	Доза вводимого продукта, мл/л	Соотношение ГОХА:ГМТА в продукте	Мутность очищенной воды, мг/л	Микробное число*, шт/см3	Скорость седиментации, мм/мин
1	0,5		5,0	150	2
	1,0	1:0,01	1,4	90	3
	2,0		0,5	40	5
	5,0		0,12	20	7
2	0,5		4,2	100	2
	1,0	1:0,5	1,3	75	5
	2,0		0,4	21	7
	5,0		0,1	0	10

Таблица 2Влияние продуктов взаимодействия ГОХА с ГМТА и его концентрации на очистку стоков хозбытовой воды
По примеру	Доза вводимого продукта, мл/л	Соотношение ГОХА:ГМТА в продукте	Мутность очищенной воды, мг/л	Микробное число шт/см3	Скорость седиментации, мм/мин
	0,5		5,0	500	4
3	1,0	1:0,10	1,3	200	7
	2,0		0,8	100	9
	5,0		0,6	40	12
	10,0		0,3	0	8

Таблица 3Очистка природной воды по прототипу
По примеру	Доза вводимого продуктов, мл/л	Мутность очищенной воды, мг/л	Микробное число шт/см3	Скорость седиментации, мм/мин
	1,0	2,8	180	1,5
4	2,0	1,4	170	2,0
	5,0	5,2	168	2,5

Из приведенных примеров следует, что использование предлагаемого способа очистки сточных и природных вод с помощью продуктов взаимодействия гидроксохлорида алюминия с гексаметилентетраамином по сравнению с прототипом дает лучшую степень очистки по мутности, более высокую скорость седиментации и значительную противомикробную активность.

Способ очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ и микроорганизмов, включающий введение реагента, перемешивание и отделение образующегося осадка отстаиванием, отличающийся тем, что в качестве реагента используют продукт, полученный взаимодействием коллоидного раствора гидроксохлорида алюминия с динамической вязкостью 90-180 Па·с с гексаметилентетрамином в массовом соотношении 1:(0,01-0,1) в количестве 0,5-10,0 мл/л 10%-ного рабочего раствора полученного продукта.