PL126576B1 - Method of chemically processing sewages containing also dissolved organic impurities - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób chemicznej obróbki scieków zawierajacych talkze rozpusz¬ czone zanieczyszczenia organiczne, przez dodanie do scieków substancji zawierajacych huminiany metali alkalicznych, dodanie co najmniej jednej soli kwasu mineralnego i/lub metalu dwu i/lub trójwartosciowego, oddzielenie otrzymanego osadu od oczys.zcz.onej wody i trafctowanie i saczenie o- sadu.Scieki sa zwykle oczyszczane za pomoca wapna lub kwasnych soli metali, albo kombinacji tych zwiazków. W ostatnim dziesiecioleciu równolegle z szybkim rozwojem przemyslu zwiazków organicz¬ nych nastapil wzrost zainteresowania organiczny¬ mi polielektrolitami. Syntetyczne polielektrolity sa organicznymi zwiazkami wielkoczasteczkowymi o ciezarze czasteczkowym 100 000 — 10 000 000, za¬ wierajacymi grupy funkcyjne anionowe, kationo¬ we lub niejonowe.Ostatnio opublikowano szereg metod chemicz¬ nej przeróbki scieków, w których stosowane sa rózne srodki czyszczace. Wedlug opisu patentowe¬ go Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 171 805 do scieków wprowadza sie polielektrolit na bazie a- krylamidu, o ciezarze czasteczkowym powyzej 10 000, po czym otrzymany szlam oddziela sie od oczyszczonej wody w odstojniku. Zastosowanie w tym celu naturalnego zwiazku wielkoczasteczko¬ wego, kwasu ligminosulfonowego, przedstawiono w brytyjskim opisie patentowym nr 1 092 628. Wed- 10 20 25 30 lug tego opisu kwas lignosulfonowy dodaje sie do scieków kwasnych, po czym otrzymany szlam od¬ dziela sie od oczyszczonej wody w aparacie flo¬ tacyjnym.Znane metody posiadaja nastepujace wady: — nadaja sie przede wszystkim do usuwania sub¬ stancji plywajacych, a usuwanie zanieczyszczen rozpuszczalnych nastepuje w niewielkim stop¬ niu, nawet gdy uzyte sa wielkoczasteczkowe po¬ lielektrolity; — metody, w których stosuje sie kwas lignosulfo¬ nowy wymagaja zapewnienia trudnej do utrzy¬ mania standardowej jakosci tego kwasu odzna¬ czaja sie niska wydajnoscia, to znaczy wysoka zawartoscia zanieczyszczen w oczyszczonej wo¬ dzie, oraz wysokim kosztem oczyszczania; — stosowanie wielkoczasteczkowych polielektroli- tów jest niezwykle kosztowne.Sposób wedlug wynalazku stanowi udoskonalo¬ na metode chemicznej przeróbki scieków zawie¬ rajacych takze rozpuszczone zanieczyszczenia or¬ ganiczne, który nie posiada wyzej wymienionych wad znanych procesów. Sposobem wedlug wynalaz¬ ku otrzymuje sie wode o wysokim stopniu czysto¬ sci oraz latwy do odwodnienia szlam. Szlam ten moze byc wykorzystany do uprawy roslin, kib jako wypelniacz. Ponadto, sposób ten nadaje sie do oczyszczania scieków zawierajacych substancje or¬ ganiczne.3 Sposobem wedlug wynalazku do scieków zawie¬ rajacych takze zanieczyszczenia organiczne dodaje sie huminiany metali alkalicznych zawierajace równiez nieodzyskane zwiazki wegla w ilosci 0,2—2,0 kg/ms. W celu ich oczyszczenia lub w sciekach lub ich czesci wytwarza sie odpowiednie huminiany metali alkalicznych w znany sposób, doprowadzajac wtedy wartosc pH ponizej 4,0 za pomoca kwasu mineralnego, korzystnie kwasu siarkowego, solnego, fosforowego lub innego do¬ wolnego kwasu mineralnego lub po dodaniu hu¬ minianu metalu alkalicznego albo jego wytworze¬ niu dodaje sie do mieszaniny sól metalu dwu lub trójwartosciowego, korzystnie siarczan glinowy, siarczan zelazowy i/lub chlorek zelazowy w ilosci 0,2 — 1,2 kg/m* oddziela od czystej wody wytwo¬ rzony osad przez flotacje, ewentualnie po dodaniu 5—50 mg/l typowego dodatku flotacyjnego i/lub amonowo czynnego polielektrolitu, szlam kondyc- jonuje sie i ewentualnie odsacza, a oczyszczona wode kieruje do zbiornika lub bezposrednio do miejsca uzycia.Okreslenie „huminian metalu alkalicznego" od¬ nosi sie do soli kwasów huminowych z metalami alkalicznymi. Kwasy huminowe sa to allomelaniny wystepujace w ziemi, weglu i torfie, powstajace w wyniku rozkladu substancji organicznych, a zwlaszcza roslin martwych. Kwasy te stanowia mieszanine wielkoczasteczkowych kompleksów za¬ wierajacych polimeryczne struktury fenolowe o- raz grupy karboksylowe, hydroksylowe, aminowe, chinonowe, hydrochinonowe, ketonowe i eterowe.Analiza chemiczna kwasów huminowych wykazu¬ je obecnosc okolo 54f/t wegla, 37^/s tlenu, 4f/« azo¬ tu i 5% wodoru. Ciezar czasteczkowy tych kwasów zalezy w znacznym stopniu od surowca, z którego zostaly otrzymane, metody wytwarzania, wartosci pH oraz czasu przechowywania. Kwasy huminowe wyodrebnia sie na ogól ze wspomnianych surow¬ ców przez obróbke alkaliczna, a nastepnie zakwa¬ szenie, które powoduje stracenie nierozpuszczal¬ nych w wodzie kwasów huminowych.Kwasy huminowe o szczególnie wysokim ciezarze czasteczkowym wyodrebnia sie z wegli pochodza¬ cych z epoki Focenu, wtedy gdy po obróbce alka¬ licznej stracanie kwasem prowadzi sie przy nis¬ kiej wartosci pH. Ciezar czasteczkowy kwasu huminowego otrzymanego przez stracanie przy wartosci pfi 6,5 wynosi zaledwie otok) jedna trzecia ciezaru czasteczkowego kwasu stracanego przy wartosci £H 4. Dodatek elefcitroliitów, protein i tluszczów zwieksza 13—30 kropnie pozorny cie¬ zar czasteczkowy kwasów humanowych. Przykla¬ dowo, ciezar czasteczkowy kwasu huminowego wyodrebnionego z wejgla eocenowego przy wartos¬ ci pH 6,5 wynosi 5000, a w obecnosci dodatku chlorku sodowego wzór wzrasta do 75000.Kwasy huminowe znajduja zastosowanie w wie¬ lu dziedzinach jak przemysl farmaceutyczny, prze¬ mysl rolny i inne.Huminiany sa solami slabego kwasu i mocnych 576 4 zasad, które w wyniku hydrolizy daja roztwór al¬ kaliczny.Sposobem wedlug wynalazku alkaliczne hu¬ miniany, korzystnie potasu i/lub sodu dodaje sie do 5 scieków korzystnie w ilosci 0,2—2,0 kg/ms.Szlam oddziela sie od oczyszczonej wody typo¬ wa metoda flotacji. Powietrze do oczyszczanej wo¬ dy wprowadza sie równolegle z powstawaniem klaczków i ewentualnie dodaje równiez 5—50 io mg/l typowego dodatku flotacyjnego i/lub amono¬ wo czynnego polielektrolitu.Wedlug nastepnej odmiany sposobu do szlamu sciekowego dodaje sie jako srodek kondycjonuja- cy perlit w ilosci 2—6 kg/m*, i/lub termiczne kon- 15 dycjonowanie prowadzi sie w temperaturze 80—120°C w ciagu 3-^20 minut.Material zawierajacy huminiany metali alkalicz¬ nych wytwarza sie calkowicie lub czesciowo w sciekach ogólnie znanymi metodami. 20 Sposób wedlug wynalazku opiera sie na stwier¬ dzeniu, ze po zmieszaniu scieków zawierajacych zanieczyszczenia organiczne z huminianem metali alkalicznych, korzystnie potasu lub sodu, w wa¬ runkach alkalicznych, grupy elektroujemne (—OH, —COOH itd.) huminianu skierowane sa do elek- trodódatnich grup zanieczyszczen tworzac zwiazek wielkoczasteczkowy, w którym poszczególne jed¬ nostki polaczone sa wzajemnie mostkami wodoro¬ wymi i wiazaniami Van der Waalsa. Makrocza¬ steczki zawieraja wode hydratacyjna oraz rozpu¬ szczone substancje organiczne.Gdy roztwór doprowadzi sie do odczynu kwas¬ nego lub doda sie sól metalu dwu- i/lub trójwar- tosciowego, wówczas elektrododatnie grupy zanie¬ czyszczen, np. —NH, NHi itd, przylaczaja protony tworzac stabilne wiazania kowalencyjne i wytra¬ caja sie. makroczasteczki zawierajace kwasy hu¬ minowe, jony metali i zanieczyszczenia. Tak otrzy- , many szlam oddziela sie nastepnie od oczyszczonej wody typowymi metodami, korzystnie przez flo¬ tacje, zaleznymi od ciezaru wlasciwego zanie¬ czyszczen.Nizej podane przyklady ilustruja wynalazek nie ograniczajac jego zakresu.Sposób opisany w przykladach prowadzi sie w urzadzeniu przedstawionym na fig. 1, Przyklad I. Do reaktora 1 odwaza sie eoce- nowy wegiel brunatny o zawartosci 20f/§ wody i w 20*/t popiolu. Nastepnie dodaje sie 20*/t wago¬ wych, w przeliczeniu na sucha mase, zmielonego wodorotlenku potasowego (maksymalna wielkosc ziaren 20 mm) oraz 250^/t wagowych wody z kra¬ nu. Calosc miesza sie, przy czym temperatura mieszaniny wzrasta od okolo 18°C do okolo 60°C wskutek wydzielania sie ciepla hydratacji wodorotlenku potasowego! Mieszanine pozostawia sie na 12 godzin, po czym rozciencza do trzykrot¬ nie wiekszej objetosci woda z kranu, otrzymujac roztwór huminianu metalu alkalicznego, o zawar¬ tosci resztkowej wegla 35 g/h Scieki róznego po¬ chodzenia wprowadza sie do aparatu flotacyjnego 4 ze zbiornika 2 za pomoca pompy 3. Roztwór hu¬ minianu metalu alkalicznego zawierajacego takze w nierozpuszczone czastki wegla, wprowadza sie do5 126 576 6 przewodu rurowego 5 za pomoca pompy 6. Kwas siarkowy potrzebny do doprowadzenia wartosci pH do 3,0—3,2 wprowadza sie ze zbiornika 7 tak¬ ze do przewodu rurowego 5 za pomoca pompy 8.Bezposrednio przed skierowaniem do aparatu flo¬ tacyjnego 4 do przewodu 5 wprowadza sie 15—30^/t wagowych wody, uprzednio wysyconej po¬ wietrzem pod cisnieniem 4453 hektopaskali w zbiorniku 9. Pozostaly szlam i oczyszczona wode odprowadza sie oddzielnie z aparatu flotacyjne¬ go 4.Stwierdzono na podstawie doswiadczen, ze reak¬ cje te przebiegaja natychmiastowo, tak ze po do¬ daniu huminianu metalu alkalicznego i kwasu i/lub soli dwu- lub trójwartosciowego metalu, makro¬ czasteczki wytwarzaja sie juz na odcinku prze¬ wodu rurowego odpowiadajacym 20—30-krotnej je¬ go srednicy, przy typowej szybkosci przeplywu wynoszacej 0,5—2 m/sek. Zatem dodatkowe mie¬ szalniki, flokulatory i tym podobne urzadzenia nie sa potrzebne.Oczyszczanie scieków z rzezni, o chemicznym zuzyciu tlenu 2500—3500 mg/l, przez dodanie 0,&— 0,7 g/1 huminianu metalu alkalicznego i 0,6—1^0 g/l kwasu siarkowego daje czysta wode i szlam o nastepujacej charakterystyce: woda oczyszczona — chemiczne zuzycie tlenu 200—250 mg/l, biolo¬ giczne zuzycie tlenu 60—100 mg/l, zawartosc tlusz¬ czów 6—10 mg/l; szlam + ilosc: 3—4*/o wagowych, zawartosc suchej masy'5-^/t.Scieki od swini, o chemicznym zuzyciu tlenu l2 00d^l6 000Tng/l, oczyszczone przez dodanie 1—1,2 g/l huminianu metalu alkalicznego i l',2—4,5 g/l kwasu siarkowego daja oczyszczona wode o che¬ micznym zuzyciu tlenu 1200—1500 mg/l i szlam (14—18*/* objetosciowych) o zawartosci 5—6*/t su¬ chej masy.Przyklad II. Postepuje sie w sposób opisa¬ ny w przykladzie 1, ale wprowadza sie siarczan glinowy lub chlorek zelazowy z pojemnika 7 do przwodu rurowego 5 i dodaje do scieków 10—30V§ wody nasyconej powietrzem pod cisnieniem 4453 hektopaskali. Otrzymuje sie nastepujace wyniki.A. Scieki: chemiczne zuzycie tlenu 400—600 mg/l, zawartosc fosforu 7—15 mg/l, zawartosc azotu 30—50 mg/l, substancje plywajace 100—250 mg/l.Reagenty: 0,2—0,6 g/l huminianu metalu alkalicz¬ nego, 0,1—0,4 g/l siarczanu glinowego.Oczyszczona woda: chemiczne zuzycie tlenu 60— 70 g/l, zawartosc fosforu 0,3—0,5 mg/l, zawartosc azotu 8—10 mg/l, substancje plywajace 10—25 mg/l.B. Scieki: z rzezni, chemiczne zuzycie tlenu 3500 mg/l, zawartosc azotu 20—30 mg/l, zawartosc fos¬ foru 30—40 mg/l.Reagenty: 0,6—1,0 g/l huminianu metalu alkalicz¬ nego 0,8—1,2 g/l siarczanu zelazawego lub chlorku zelazowego.Oczyszczona woda: chemiczne zuzycie tlenu 200—300 mg/l, zawartosc azotu 20—30 mg/l, zawar¬ tosc fosforu 0,1—0,5 mg/l.Przyklad III. Postepuje sie w sposób opisa¬ ny w przykladzie I. Otrzymany szlam ogrzewa sie do wrzenia za pomoca pary kontrolujac warunki cieplne. Mieszanine pozostawia sie na 5 minut; schladza do temperatury 40°C, po czym saczy pod zmniejszonym cisnieniem. Wydajnosc filtru wyno¬ si powyzej 30 kg/m^godzine. Odsaczony placek szlamowy zawiera 22—28*/# suchej masy i moze byc wykorzystany jako nawóz i daje takie same wy- 5 niki jak huminian metalu alkalicznego., z którego zostal otrzymany.Przyklad IV. Postepuje sie w sposób opisa¬ ny w przykladzie III, ale dodaje sie do szlamu 5—6 g/l perlitu jako srodka kondycjonujacego i io prowadzi saczenie przy natezeniu przeplywu 50— — kg/m*.godzine. Zawartosc suchej masy w od¬ saczonym placku szlamowym przekracza 30f/t.Przyklad V. Do biologicznie oczyszczonych scieków, umieszczonych w aparacie przedstawio- 15 nym na fig. 1, dodaje sie 0,2 kg/m3 huminianu so¬ du i 0,2 kg/mf siarczanu glinowego. Szlam oddziela sie od wody przez sedymentacje. Charakterystyka procesu: Scieki | chemiczne zuzycie tlenu | zawartosc azotu | zawartosc fosforu | substancje plywajace 70 mg/l 27 mg/l 6 mg/l 70 mg/l woda oczyszczona 24 mg/l 6 mg/l 0,4 mg/l 25 mg/l Sposób wedlug wynalazku posiada nastepujace 30 zalety — do oczyszczania stosuje sie tylko tanie latwo dostepne reagenty, huminian mozna latwo wytworzyc w miejscu stosowania, koszty opera¬ cyjne sa niskie; poniewaz makroczasteczki zawie¬ rajace kwas huminowy: huminiany oraz zanieczy- 3- szczenia powstaja w sciekach samorzutnie, po ich zakwaszeniu lub dodaniu soli metalu, przy czym zamiast polaczen adsorpcyjnych powstaja praw¬ dziwe wiazania chemiczne, wydajnosc rozdzialu jest wysoka i poza substancjami plywajacymi u- M suwana jest znaczna czesc zanieczyszczen organicz¬ nych; — jezeli poziom zanieczyszczen w sciekach jest niski, np. scieki komunalne, ze wzgledu na wysoka wydajnosc tego sposobu oczyszczona woda moze byc kierowana bezposrednio do naturalnych ciagów wodnych bez dodatkowego biologicznego oczyszczania; — ze wzgledu na to, ze w sposobie tym usuwana jest równiez wiekszosc substancji or¬ ganicznych, jak zwiazki zawierajace fosfor i azot odpowiedzialne za eutrofizacje, dzieki czemu nie M jest konieczne oczyszczanie trzeciego stopnia i o- czyszczana woda moze byc zawrócona do wód sto¬ jacych, bez obawy wystapienia etrtropizacji; — o- czyszczona wode w razie potrzeby mozna latwo poddac dalszemu oczyszczaniu w typowych syste- H mach biologicznych; — sposób ten moze byc z po¬ wodzeniem wykorzystany do oczyszczania trzeciego stopnia wód oczyszczonych biologicznie, oddzielony szlam mozna wykorzystac jako nawóz.Zastrzezenia patentowe co 1. Sposób chemicznej przeróbki scieków zawie¬ rajacych takze rozpuszczone zanieczyszczenia orga¬ niczne, przez dodanie óo scieków substancji zawie- w rajacych huminiany metali alkalicznych, dodanie7 126 576 8 co najmniej jednej soli 'kwasu (mineralnego i/lub metalu dwu i/lub trój-wartosciowego, oddzielenie o- trzymanego osadu od oczyszczonej wody i przez traktowanie i saczenie osadu, znamienny tym, ze huminian metalu alkalicznego zawierajacy rów¬ niez nieodzyskane awiazki wegla dodaje sie do scie¬ ków w ilosci 0,2—2,0 km/m8 w celu ich oczyszcze¬ nia lulb, ze w sciekach lub ich czesci wytwarza sie odpowiednie huminiany metali alkalicznych w zna¬ ny sposób doprowadzajac wtedy wartosc pH po¬ nizej 4,0 za pomoca kwasu (mineralnego, korzyst¬ nie kwasu siarkowego, solnego, fosforowego lub innego dowolnego kwasu mineraHnego i po dodaniu huminianu metalu alkalicznego albo jego wytwo- 10 rzeniu dodaje sie do mieszaniny sól metalu dwu- lub trójwartosciowego, korzystnie siarczan glino¬ wy, siarczan zelazawy i/luib chlorek zelazowy w ilosci 0,2—«1,2 kg/m8, oddziela od czystej wody wy¬ tworzony osad przez flotacje, ewentualnie po do¬ daniu 5^50 mg/l typowego dodatku flotacyjnego i/lub anionowo czynnego polielektrolitu. Osad kon- dycjonuje sie i ewentualnie odsacza, a oczyszczona wode kieruje do zbiornika lub do miejsca uzycia. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako srodek kondycjonujacy dodaje sie perlit w ilosci 2—6 kg/m8 szlamu i/lulb prowadzi sie termi¬ czne kondycjonowanie w temperaturze 80—120°C w ciagu 3—a0 minut. szlam oczyszczo¬ na woda Sklad: B. ZjGiaL < Druk: Pracownia Poligraficzna UP PRL Cena 100 zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe co 1. Sposób chemicznej przeróbki scieków zawie¬ rajacych takze rozpuszczone zanieczyszczenia orga¬ niczne, przez dodanie óo scieków substancji zawie- w rajacych huminiany metali alkalicznych, dodanie7 126 576 8 co najmniej jednej soli 'kwasu (mineralnego i/lub metalu dwu i/lub trój-wartosciowego, oddzielenie o- trzymanego osadu od oczyszczonej wody i przez traktowanie i saczenie osadu, znamienny tym, ze huminian metalu alkalicznego zawierajacy rów¬ niez nieodzyskane awiazki wegla dodaje sie do scie¬ ków w ilosci 0,2—2,0 km/m8 w celu ich oczyszcze¬ nia lulb, ze w sciekach lub ich czesci wytwarza sie odpowiednie huminiany metali alkalicznych w zna¬ ny sposób doprowadzajac wtedy wartosc pH po¬ nizej 4,0 za pomoca kwasu (mineralnego, korzyst¬ nie kwasu siarkowego, solnego, fosforowego lub innego dowolnego kwasu mineraHnego i po dodaniu huminianu metalu alkalicznego albo jego wytwo- 10 rzeniu dodaje sie do mieszaniny sól metalu dwu- lub trójwartosciowego, korzystnie siarczan glino¬ wy, siarczan zelazawy i/luib chlorek zelazowy w ilosci 0,2—«1,2 kg/m8, oddziela od czystej wody wy¬ tworzony osad przez flotacje, ewentualnie po do¬ daniu 5^50 mg/l typowego dodatku flotacyjnego i/lub anionowo czynnego polielektrolitu. Osad kon- dycjonuje sie i ewentualnie odsacza, a oczyszczona wode kieruje do zbiornika lub do miejsca uzycia.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako srodek kondycjonujacy dodaje sie perlit w ilosci 2—6 kg/m8 szlamu i/lulb prowadzi sie termi¬ czne kondycjonowanie w temperaturze 80—120°C w ciagu 3—a0 minut. szlam oczyszczo¬ na woda Sklad: B. ZjGiaL < Druk: Pracownia Poligraficzna UP PRL Cena 100 zl PL