Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ - Патент РФ 2186036
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к очистке сточных вод от солей металлов, особенно производственных сточных вод предприятий химической, металлургической, коксохимической, машиностроительной и других отраслей промышленности. Способ осуществляют таким образом, что сточные воды в катионообменнике подвергают аэрированию, а в анионообменнике - окислению, причем сточные воды в катионообменнике аэрируют воздухом, а в анионообменнике окисляют озоном или хлорной водой. Сточные воды через катионообменник и анионообменник пропускают со скоростью 0,1-30 м/ч. Устройство для осуществления очистки сточных вод от солей металлов включает последовательно установленные катионообменник с загрузкой в виде гранулированного торфа и анионообменник с загрузкой, причем в катионообменнике загрузка выполнена в виде последовательно расположенных слоев, образованных из нетканого волокнистого материала на основе природных волокнистых веществ и высушенного гранулированного торфа, который расположен между слоями нетканого волокнистого материала, а в анионообменнике загрузка выполнена из нетканого волокнистого материала, под которым размещена фильтровальная зернистая загрузка. Высушенный гранулированный торф и нетканый волокнистый материал предварительно обрабатывают раствором минеральной кислоты - 0,01-1, а затем формуют путем последовательной укладки материалов. В катионообменнике высота высушенного гранулированного торфа составляет от 40 до 4000 мм, а высота каждого слоя нетканого волокнистого материала составляет от 2 до 40 мм. Высушенные гранулы торфа выполнены размером от 1 до 10 мм. В анионообменнике высота слоя нетканого волокнистого материала составляет от 2 до 2000 мм, а высота слоя фильтровальной зернистой загрузки - от 10 до 4500 мм. Фильтровальная зернистая загрузка выполнена, например, из кварцевого песка, гравия, гранитного щебня, антрацита, керамзита или дробленых горелых пород, с диаметром частиц от 0,2 до 70 мм. Нетканый волокнистый материал фрактальной структуры получен путем осаждения суспензии из природных волокнистых веществ, например древесной целлюлозы сульфитной или сульфатной варки, хлопкового линта, камвольного кнопа. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки и увеличение фильтроцикла ионообменных фильтров. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2186036
Класс(ы) патента: C02F1/42, B01J47/04, C02F1/42, C02F101:20, C02F103:16
Номер заявки: 2001107336/12
Дата подачи заявки: 19.03.2001
Дата публикации: 27.07.2002
Заявитель(и): Тверской государственный технический университет
Автор(ы): Косов В.И.; Баженова Э.В.
Патентообладатель(и): Тверской государственный технический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к очистке сточных вод от солей металлов, особенно производственных сточных вод предприятий химической, металлургической, коксохимической, машиностроительной и других отраслей промышленности.
Наиболее известным способом, предлагающим повторное использование очищенной воды, является ионный обмен. Ионный обмен позволяет обессоливать воду с одновременной очисткой ее от ионов металлов и других токсичных примесей. Он обладает достаточной универсальностью и мало чувствителен к изменениям в производственных процессах. Сущность данного способа очистки состоит в последовательном пропускании водного раствора солей тяжелых металлов через катионообменник в H+ -форме и анионообменник в OH- -форме с последующей их регенерацией. В качестве ионитов (катионитов и анионитов) используются нерастворимые в воде высокомолекулярные соединения, обладающие ионообменными свойствами [Гребенюк В. Д., Соболевская Т.Т., Махно А.Г. Состояние и перспективы развития методов очистки сточных вод гальванических производств //Химия и технология. - 1989. - т. 11, 5 - С. 407-421].
Известно устройство для осуществления очистки сточных вод от солей металлов в виде последовательно установленного катионообменника и анионообменника, в котором катионообменная загрузка выполнена из ионита Н+-форме и анионообменная загрузка - из ионита в ОН--форме. В процессе очистки сточных вод регенерация анионообменника проводится 2-4%-ными растворами едких щелочей, а регенерация катионообменника 2 -6%-ными растворами минеральных кислот [Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. - Л.: Химия, 1983. - 295 с.].
Общим недостатком данного способа очистки и устройства для его осуществления является использование синтетических смол - дорогих искусственных материалов, производство которых сопряжено с загрязнением окружающей среды вредными веществами.
Известно, что использование торфа, как природного материала и волокнистых нетканых материалов на природной основе, обладающих сорбционно-ионообменными свойствами, в качестве загрузок в ионообменных колонках, позволяет заменить дорогие синтетические смолы, на доступные и широко распространенные в различных регионах местные материалы.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технологической сущности и достигаемому эффекту очистки является способ очистки сточных вод от солей металлов путем последовательного пропускания водного солевого раствора рН 4,0-6,5 со скоростью 5,5 м/ч через катионообменник с загрузкой из гранулированного торфа и анионообменник [Извлечение ионов тяжелых металлов из сточных вод гальванических производств гранулированным торфом /Л.Р. Чистова, Л. М. Рогач, Т.В. Соколова, В.С. Пехтерева //Торфяная промышленность. - 1990. - 2 - С. 25-28].
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство, выполненное в виде последовательно установленного катионообменника с загрузкой из гранулированного торфа и анионообменника с загрузкой. Гранулированный торф в катионообменнике располагается на слое активированного угля. Рабочая емкость такого устройства по катионам металлов составляет 220 г-экв/м3. Предусматривается регенерация загрузки из гранулированного торфа раствором серной кислоты с расходом 0,1 г-экв/л. При ухудшении рабочих характеристик гранулированный торф выгружается из фильтра и далее используется в качестве коммунально-бытового топлива для нужд малой энергетики [Извлечение ионов тяжелых металлов из сточных вод гальванических производств гранулированным торфом /Л.Р. Чистова, Л.М. Рогач, Т.В. Соколова, В. С. Пехтерева //Торфяная промышленность. - 1990. - 2 - С. 27-28].
Недостатком данного способа очистки и устройства для его осуществления является невысокая обменная емкость загрузки по катионам металлов. Также, не предусматривается защита фильтровальной загрузки от биологического обрастания, так как наряду с растворенными солями тяжелых металлов в сточной воде могут находиться органические загрязнения.
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки сточных вод и продление фильтроцикла ионообменных фильтров при использовании природных сорбционно-ионообменных материалов.
Поставленная задача достигается тем, что сточные воды в катионообменнике подвергают аэрированию, а в анионообменнике - окислению. Причем сточные воды в катионообменнике аэрируют воздухом, а в анионообменнике окисляют озоном или хлорной водой. Сточные воды через катионообменник и анионообменник пропускают со скоростью 0,1-30 м/ч.
Устройство для осуществления очистки сточных вод от солей металлов, включающее последовательно установленные - катионообменник с загрузкой в виде гранулированного торфа, и анионообменник с загрузкой, согласно изобретения, в катионообменнике загрузка выполнена в виде последовательно расположенных слоев, образованных из нетканого волокнистого материала на основе природных волокнистых веществ и высушенного гранулированного торфа, который расположен между слоями нетканого волокнистого материала, а в анионообменнике загрузка выполнена из нетканого волокнистого материала, под которым размещена фильтровальная зернистая загрузка. Причем высушенный гранулированный торф и нетканый волокнистый материал предварительно обработаны раствором минеральной кислоты - 0,01-1 н. раствором соляной или серной кислоты, а затем сформованы путем последовательной укладки материалов. В катионообменнике высота высушенного гранулированного торфа выполнена от 40 до 4000 мм, а высота каждого слоя нетканого волокнистого материала выполнена от 2 до 40 мм. Причем высушенные гранулы торфа выполнены размером от 1 до 10 мм. В анионообменнике высота слоя нетканого волокнистого материала выполнена от 2 до 2000 мм, высота слоя фильтровальной зернистой загрузки - от 10 до 4500 мм. Кроме того, слой фильтровальной зернистой загрузки выполнен, например из кварцевого песка, гравия, гранитного щебня, антрацита, керамзита или дробленых горелых пород, с диаметром частиц от 0,2 до 70 мм. Нетканый волокнистый материал фрактальной структуры получен путем осаждения суспензии из природных волокнистых веществ, например древесной целлюлозы сульфитной или сульфатной варки, хлопкового линта, камвольного кнопа.
Очистка сточных от солей металлов и устройство для ее осуществления выполняются следующим образом. Так как в образовании катионообменника используется предварительно высушенный гранулированный торф, полученный методом окатывания, то это дает следующие преимущества. Преимущества состоят в том, что для получения гранулированного торфа используется верховой торф высокой степени разложения, по сравнению с низинным торфом, он имеет однородную структуру пор с меньшими размерами. В процессе окатывания торфа и последующего высушивания в производственных условиях при складировании россыпью, улучшаются его физико-механические свойства, увеличивается его насыпная плотность, уменьшается набухаемость, возрастают прочностные свойства природного сорбента, становится однородным фракционный состав. При этом сохраняются: естественная пористость торфа (порозность 85-87%), сорбционная активность (емкость) и ионообменные свойства. Причем сорбционные характеристики предварительно высушенного гранулированного торфа возрастают при уменьшении размера фракций. При среднем размере фракций от 1 до 10 мм гранулированный торф имеет высокую поглотительную способность при наименьшем гидравлическом сопротивлении фильтрату. Кроме того, при использовании торфяных гранул с другими размерами фракций может привести к резкому ухудшению сорбционно-фильтровальных свойств торфяной загрузки. Целесообразно также, перед использованием гранулированный торф обрабатывать, например 0,01-1 н. раствором соляной или серной кислоты, для полного удаления из него природно-сорбированных ионов и легкогидролизуемых соединений, что приводит к увеличению обменной емкости катионообменной загрузки.
Также, для увеличения сорбционно-ионообменной емкости катионита, целесообразно использовать нетканый волокнистый материал на природной основе, состоящий из отходов целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности. При этом такой нетканый волокнистый материал желательно получать путем осаждения суспензии, после дозирования и смешения исходных компонентов (наполнителя и связующего). Причем суспензию осаждают на сетчатую перегородку тремя равными частями с разными скоростями, соответствующими выбранному режиму давления. При этом происходит полное связывание волокон наполнителя связующим компонентом за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. Вследствие чего, получается фильтровальный материал объемного действия с высокой сорбционно-активной емкостью, имеющий фрактальную структуру, характеризующуюся закономерным уменьшением размеров пор от входа к выходу фильтруемой воды (пористостью на входе - 90,8-92,7%, на входе - 83,8-84,1%). При этом целесообразно в качестве исходных компонентов использовать природные волокнистые вещества, например древесную целлюлозу сульфитной или сульфатной варки (в качестве связующего), хлопковый линт, камвольный кноп (в качестве наполнителя). Причем получается фильтровальный материал практически стойкий во всех полярных и неполярных средах, за исключением концентрированных минеральных кислот и некоторых активных комплексообразователей, а также механически прочный при высоких динамических нагрузках. Кроме того, данный материал обладает незначительной обменной емкостью по отношению к катионам металлов до 50 г-экв/м3 и значительной емкостью по отношению к анионам - до 500 г-экв/м3. Желательно перед использованием, нетканый волокнистый материал обрабатывать, например 0,01 - 1 н. раствором соляной или серной кислоты для, полного удаления из него сортированных в процессе получения катионов.
Для получения высокой эффективности очистки сточных вод целесообразно в катионообменнике обработанную торфяную гранулированную загрузку располагать между слоями обработанного нетканого волокнистого материала с высотой загрузки торфа от 40 до 4000 мм и высотой каждого слоя нетканого волокнистого материала от 2 до 40 мм. Так как преимуществом заключения торфяной гранулированной загрузки между слоями волокнистого нетканого материала является то, что верхний слой этого материала помимо фильтровальных и сорбционно-ионообменных функций выполняет роль равномерного распределения обрабатываемой воды на поверхности адсорбента, а нижний слой - предотвращает вынос частиц торфяных гранул в фильтрат. За счет задерживания взвешенных веществ и органических примесей верхним слоем волокнистого материала, т.е. на начальной стадии фильтрования, основной ионообменный слой - обработанный гранулированный торф не засоряется, что приводит к увеличению прохождения ионообменных процессов, а в целом к увеличению рабочей емкости катионообменного фильтра. При этом высота слоев загрузки диктуется особенностями конструкций катионообменных установок, а также содержанием ионов металлов и других загрязнений в исходной сточной воде, подвергаемой очистке.
Целесообразно с экологической и технологической точки зрения в качестве анионообменных материалов использовать материалы на природной основе. Таким материалом является выше описанный нетканый волокнистый материал. Из-за наличия в данном материале недостатка, характеризующегося прогибанием в направлении потока жидкости (при фильтровании через него стоков), желательно этот материал располагать на поддерживающей основе. Поэтому в анионообменной установке, заранее обработанный раствором минеральной кислоты нетканый волокнистый материал укладывается высотой от 2 до 2000 мм на слой фильтровальной зернистой загрузки. Причем фильтровальная зернистая загрузка высотой от 10 до 4500 мм может состоять, например, из кварцевого песка, гравия, гранитного щебня, антрацита, керамзита или дробленых горелых пород, с диаметром частиц от 0,2 до 70 мм.
Также для повышения эффективности очистки, желательно сточные воды рН 4,0-6,5 пропускать через катионообменник со скоростью 0,1-30 м/ч. При несоблюдении данного диапазона рН обрабатываемой воды возникают негативные явления, связанные с повышением ХПК в фильтрате. Получаемый после прохождения через катионообменную установку, фильтрат кислой реакции среды (рН 2,5-6,0) пропускают через анионообменник с целью нейтрализации очищаемых стоков и снижения в них содержания анионов. При прохождении очищаемых стоков со скоростью 0,1-30 м/ч через выше описанный анионообменник, в них снижается содержание анионов и остаточное содержание катионов. В результате чего, очищенные от солей металлов стоки имеют нейтральную реакцию среды (рН 6,5-8,5) и сниженное содержание анионов.
С целью предотвращения биологического обрастания ионообменников и дезинфекции обрабатываемых стоков, целесообразно в катионообменнике сточные воды подвергать аэрированию воздухом, в анионообменнике - окислению озоном или хлорной водой. Благодаря аэрации и двухступенчатому последовательному фильтрованию, а также вводу окислителя в фильтровальный слой загрузки анионообменника не происходит обрастания сорбционно-фильтровальных загрузок, и таким образом не возникает вторичного загрязнения обрабатываемых стоков. Кроме того, при вводе окислителя происходит минерализация органических веществ (они содержатся в очищаемой сточной воде наряду с растворенными солями металлов), которые в этом состоянии хорошо задерживаются пористой загрузкой.
Преимуществом также является то, что гранулированный торф и нетканый волокнистый материал практически не разрушаются при длительной эксплуатации. Десятикратная регенерация торфяной гранулированной загрузки 0,01-2,5 н. раствором минеральной кислоты не приводит к значительной потере его сорбционно-ионообменной емкости. Однако дальнейшее использование торфяной гранулированной загрузки нецелесообразно, так как длительное ее использование сопровождается постепенным понижением способности очищать воду. Также торфяную гранулированную загрузку вместе с нетканым волокнистым материалом, который изготавливается из отходов промышленности, рекомендуется утилизировать путем получения качественного коммунально-бытового топлива для нужд малой энергетики. Кроме того, для фильтровальной зернистой загрузки рекомендуется предусматривать водовоздушную или водяную промывку.
Желательно растворы, образующиеся при регенерации гранулированного торфа, подвергать электрохимической или реагентной обработке с целью извлечения металлов из элюатов.
Изобретение поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема устройства ионообменников для осуществления ими очистки стоков.
Устройство выполнено следующим образом, оно включает: корпус 1 катионообменника, внутри которого расположены армированные сетки 2, между слоями 3 из обработанного нетканого волокнистого материала располагается слой ионообменной загрузки 4 из обработанных торфяных гранул. Внутри верхней части корпуса 1 катионообменника расположены патрубки 5, 6 распределительной или дренажной системы для подачи воздуха, исходной воды или регенерационного раствора и сбора отработанной промывочной воды, а в нижней части - патрубок 7 распределительной и дренажной системы для подачи промывочной воды и сбора обработанной воды или отработанного регенерационного раствора. Патрубок 7 для сбора обработанной воды связан трубопроводом 8 отвода обработанной воды из корпуса 1 катионообменника. Трубопровод 8 связан с трубопроводом 10 подачи воды в корпус 11 анионообменника. Внутри корпуса 11 анионообменника расположена армированная сетка 12, а также анионообменный слой 13 из обработанного нетканого волокнистого материала, располагаемого на слое 14 из фильтровальной зернистой загрузки. Снаружи боковой части корпуса 11 анионообменника расположен карман фильтра 15. Внутри корпуса 11 анионообменника расположены: в верхней части - патрубок 16 распределительной или дренажной системы для подачи обрабатываемой воды и сбора отработанной промывочной воды; в средней и нижней части - патрубки 17 распределительной системы для подачи окислителя; в нижней части - патрубок 18 распределительной и дренажной системы для подачи промывочной воды и сбора обработанной воды. Дренажные системы нижней части ионообменных фильтров состоят из перфорированных патрубков 7, 18 с поддерживающим гравийным слоем с размерами зерен от 1 до 40 мм.
Способ очистки сточных вод от солей металлов осуществляется следующим образом: исходную воду по трубопроводу 19 подают низходящим потоком в корпус 1 катионообменника через патрубок 5 распределительной системы. Также, в верхнюю часть по трубопроводу 20 и патрубку 6 распределительной системы подают воздух. После насыщения воздухом, исходная вода, пройдя через армированную сетку 2, поступает для очистки на слои 3, 4 катионообменной загрузки. Поочереди, пройдя через все слои катионообменной загрузки, исходная вода обрабатывается. Далее обработанную воду, пройденную через армированную сетку 2, собирают и по патрубку 7 дренажной системы, а затем трубопроводу 8 отводят из корпуса 7 катионообменника. Путем перекачки жидкости насосом 9, обработанную воду по трубопроводу 10 подают низходящим потоком в корпус 11 анионообменника. В корпусе анионообменника обрабатываемая вода, пройдя через карман фильтра 15, патрубок 16 распределительной системы и армированную сетку 12, поступает для очистки на слой анионообменной загрузки 13. Проходя через слой анионообменной загрузки 13, данная вода обрабатывается. Далее для дальнейшей обработки, она проходит через слой 14 из фильтровальной зернистой загрузки, куда по трубопроводу 21 и патрубку 17 распределительной системы подают окислитель. Затем окончательно обработанную воду собирают и по патрубку 18 дренажной системы, и далее трубопроводу 22 отводят из корпуса анионообменника.
После окончания фильтроцикла ионообменных фильтров, предусматривают регенерацию и промывку их сорбционно-ионообменной загрузки. В корпусе 1 катионообменника ионообменные свойства загрузки восстанавливают путем подачи сверху вниз регенерационного раствора по трубопроводу 23 в патрубок 5 распределительной системы. Затем, пройдя через катионообменную загрузку 3, 4, отработанный регенерационный раствор собирают, и по патрубку 7 дренажной системы и трубопроводу 24 отводят из корпуса 1 катионообменника. Для промывки корпуса 1 катионообменника промывные воды восходящим потоком подают по трубопроводу 24 в патрубок 7 распределительной системы. Далее пройдя через катионообменную загрузку, отработанные промывочные воды собирают, и по патрубку 5 дренажной системы и по трубопроводу 23 отводят из корпуса 1 катионообменника. Аналогично, для промывки корпуса 11 анионообменника промывные воды восходящим потоком подают по трубопроводу 25 в патрубок 18 распределительной системы. Далее пройдя через анионообменную загрузку, отработанные промывочные воды собирают, и по патрубку 16 дренажной системы, а затем через карман фильтра 15 отводят по трубопроводу 26 из корпуса 11 анионообменника.
Лучший вариант осуществления способа.
Катионообменную загрузку 3, 4 получают следующим образом.
Берут верховой торф высокой степени разложения (25%), влажностью 82% в количестве 1 кг и гранулируют его на тарельчатом грануляторе методом окатывания. Полученные таким образом шарообразные торфяные гранулы со средним размером 4 мм подвергают сушке в производственных условиях при складировании россыпью. Затем торфяные гранулы влажностью 13% обрабатывают 0,1 н. раствором соляной кислоты путем перемешивания в естественных условиях в течение 12 часов. После окончания обработки торфяные гранулы отделяют от раствора кислоты путем сливания раствора через сито с диаметром отверстий 1 мм. Таким образом, получают ионообменную загрузку 4.
Также берут нетканый волокнистый материал, состоящий из хлопкового пуха и отходов целлюлозы, и нарезают его на куски с площадью, соответствующей площади размера фильтровальной колонки диаметром 40 мм. Затем данные куски нетканого волокнистого материала подвергают обработке также 0,1 н. раствором соляной кислоты в течение 12 часов путем замачивания. После окончания обработки раствор соляной кислоты отделяют от обрабатываемого материала путем сливания. Таким образом, получают обработанный нетканый волокнистый материал для слоя 3 катионообменной загрузки.
Далее формируют катионообменную загрузку путем последовательной укладки компонентов в фильтровальной колонке диаметром 40 мм. При этом берут 50 г ионообменной загрузки 4 из обработанных торфяных гранул располагают их между слоями 3 из обработанного нетканого волокнистого материала. К фильтровальной колонке подводят распределительную систему трубопроводов 20, 6 для подачи в загрузку воздуха интенсивностью 3 м33. Таким образом, получают корпус фильтра 1 с катионообменной загрузкой объемом 100 см3.
Далее, для получения слоя 13 из анионообменной загрузки берут нетканый волокнистый материал, а затем нарезают и обрабатывают его по выше описанному способу получения обработанного нетканого волокнистого материала для слоя 3 катионообменной загрузки.
Также, для получения слоя 14 из фильтровальной зернистой загрузки, берут кварцевый песок диаметром зерен от 0,5 до 2 мм и гравий диаметром зерен от 2 до 5 мм и промывают их дистиллированной водой от различных загрязнений, и потом высушивают при температуре до 100oС.
Затем формируют слой 13 из анионообменной загрузки путем последовательной укладки компонентов в фильтровальной колонке диаметром 40 мм. При этом берут 2,8 г обработанного нетканого волокнистого материала и располагают его слоями на слой 14, загруженного на высоту 10 см из обработанного кварцевого песка и гравия. К фильтровальной колонке подводят распределительную систему трубопроводов 17, 21 для подачи в загрузку окислителя (озона) расходом 5 мг/л. Таким образом, получают корпус 11 фильтра с анионообменной загрузкой объемом 150 см3.
После сформирования устройства из корпусов 1, 11 фильтров с катионообменной и анионообменной загрузками проводят очистку сточных вод гальванических, вискозных производств и автотранспортного предприятия. С этой целью сточные воды количеством 10 л с реакцией среды рН 5,2 пропускают последовательно низходящим потоком со скоростью 5 л/ч•дм2 через предлагаемое устройство, а затем исследуют эффективность очистки стоков от имеющихся в них загрязнений. При этом очищаемые сточные воды до фильтрования содержали следующие виды загрязнений (по концетрации): взвешенные вещества - 240 мг/л, ХПК - 315 мгО/л, БПК5 - 120 мгО/л, цветность - 335 град., катионы металлов: Fе - 8,2 мг/л, Zn - 6,1 мг/л, Сu - 1,8 мг/л при солевом фоне Nа2SO4 - 1,9 г/л.
Результаты очистки сточных вод в сравнении с прототипом приведены в таблице. Анализ результатов исследования показывает, что по сравнению с прототипом ионообменная емкость устройства по катионам металлов предлагаемого способа очистки превышает 3,4 раза. Это свидетельствует о продлении времени фильтроцикла предлагаемых ионообменников. Степень извлечения из растворов солей катионов металлов, снижения взвешенных веществ, ХПК, БПК5, цветности также выше.
Таким образом, заявляемые способ очистки и устройство ионообменников, обладающие высокой поглотительной емкостью, высокой механической прочностью и хорошей проницаемостью, являются экологически безопасными и достаточно доступными для реализации в производственных условиях на имеющихся типовых установках. Также данное изобретение может быть успешно применено на существующих установках по очистке производственных сточных вод и доочистке городских стоков.
Формула изобретения: 1. Способ очистки сточных вод от солей металлов, включающий доведение сточных вод до рН 4,0-6,5 и затем последовательное пропускание водного раствора через катионообменник из гранулированного торфа и анионообменник, отличающийся тем, что сточные воды в катионообменнике подвергают аэрированию, а в анионообменнике - окислению.
2. Способ очистки по п. 1, отличающийся тем, что сточные воды в катионообменнике аэрируют воздухом.
3. Способ очистки по п. 1, отличающийся тем, что сточные воды в анионообменнике окисляют озоном или хлорной водой.
4. Способ очистки по п. 1, отличающийся тем, что сточные воды через катионообменник и анионообменник пропускают со скоростью 0,1-30 м/ч.
5. Устройство для осуществления очистки сточных вод от солей металлов, включающее последовательно установленные катионообменник с загрузкой в виде гранулированного торфа и анионообменник с загрузкой, отличающееся тем, что в катионообменнике загрузка выполнена в виде последовательно расположенных слоев, образованных из нетканого волокнистого материала на основе природных волокнистых веществ и высушенного гранулированного торфа, который расположен между слоями нетканого волокнистого материала, а в анионообменнике загрузка выполнена из нетканого волокнистого материала под которым размещена фильтровальная зернистая загрузка.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что высушенный гранулированный торф и нетканый волокнистый материал предварительно обработаны раствором минеральной кислоты, а затем сформованы путем последовательной укладки.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что ионообменные материалы обработаны 0,01-1н раствором соляной или серной кислоты.
8. Устройство по п. 5 и 6, отличающееся тем, что в катионообменнике высота высушенного гранулированного торфа выполнена от 40 до 4000 мм, а высота каждого слоя нетканого волокнистого материала выполнена от 2 до 40 мм.
9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что высушенные гранулы торфа выполнены размером от 1 до 10 мм.
10. Устройство по п. 5 и 6, отличающееся тем, что в анионообменнике высота слоя нетканого волокнистого материала выполнена от 2 до 2000 мм, высота слоя фильтровальной зернистой загрузки - от 10 до 4500 мм.
11. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что слой фильтровальной зернистой загрузки выполнен, например, из кварцевого песка, гравия, гранитного щебня, антрацита, керамзита или дробленых горелых пород, с диаметром частиц от 0,2 до 70 мм.
12. Устройство по пп. 5 и 6, отличающееся тем, что нетканый волокнистый материал фрактальной структуры получен путем осаждения суспензии из природных волокнистых веществ, например древесной целлюлозы сульфитной или сульфатной варки, хлопкового линта, камвольного кнопа.