PL235073B1 - Sposób odsalania chromowych ścieków garbarskich w procesie nanofiltracji - Google Patents

Abstract

Sposób odsalania, chromowych ścieków garbarskich w procesie nanofiltracji, charakteryzuje się tym, że najpierw chromowe ścieki garbarskie (nadawę) poddaje się wstępnemu zatężeniu w procesie nanofiltracji, przy czym permeat zbiera się w zbiorniku koncentratu soli (Z2), następnie wstępnie zatężony chromowy ściek przemywa się wodą w celu jego odsolenia, przy czym permeat częściowo zbiera się w zbiorniku koncentratu soli, częściowo zaś w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli (Z3), po czym odsolony ściek poddaje się końcowemu zatężeniu z wytworzeniem regeneratu chromowego, przy czym permeat zbiera się w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odsalania chromowych ścieków garbarskich w procesie nanofiltracji.

W procesie wyprawy skór powstają duże ilości silnie zasolonych ścieków zawierających chrom. Znane stosowane technologie usuwania chromu z garbarskich ścieków chromowych zapewniają zadawalające wyniki, niestety, nawet przy całkowitym wyeliminowaniu chromu, w ściekach pozostają sole w bardzo dużych stężeniach. Utrudnia to istotnie ich dalsz e biologiczne oczyszczanie oraz możliwości ich recyrkulacji. Rozwiązaniem jest użycie procesu nanofiltracji. Wstępnie oczyszczone, chromowe ścieki garbarskie w procesie nanofiltracji rozdziela się na dwa strumienie, z których permeat, stanowiący roztwór soli wykorzystuje się jako zregenerowaną kąpiel piklującą. Koncentrat, stężony roztwór chromu, ponownie bezpośrednio wykorzystuje się w procesie garbowania lub poddaje dalszemu zatężaniu, którego celem jest strącenie chromu i wydzielenie go ze ścieku. Celem wstępnego oczyszczania chromowych ścieków garbarskich jest usunięcie zawiesiny, tłuszczy i białka.

Znane są ze stanu techniki propozycje zatężania chromowych ścieków garbarskich z wykorzystaniem nanofiltracji. Dla osiągnięcia wysokiego stopnia zatężenia ch romu przedstawione rozwiązania wymagają jednak ściśle określonego składu wejściowego nadawy (ścieku) oraz stosowania wysokich ciśnień transmembranowych (powyżej 14-16 bar). Utrudnia to automatyzację procesu oraz wpływa niekorzystnie na jego ekonomikę.

Sposób odsalania, chromowych ścieków garbarskich w procesie nanofiltracji, według wynalazku charakteryzuje się tym, że najpierw chromowe ścieki garbarskie (nadawę) poddaje się wstępnemu zatężeniu w procesie nanofiltracji, przy czym permeat zbiera się w zbiorni ku koncentratu soli, następnie wstępnie zatężony chromowy ściek przemywa się wodą w celu jego odsolenia, przy czym permeat częściowo zbiera się w zbiorniku koncentratu soli, częściowo zaś w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli, po czym odsolony ściek poddaje się końcowemu zatężeniu z wytworzeniem regeneratu chromowego, przy czym permeat zbiera się w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli. Korzystnym jest jeśli retentat zawraca się do zbiornika nadawy oraz prowadzi się proces wstępnego zatężania ścieku chromowego do uzyskania od 50% do 80% stopnia redukcji objętości ścieku, korzystnie do uzyskania 60% stopnia redukcji objętości ścieku. Korzystnym jest także jeśli prowadzi się proces odmywania soli doprowadzając do wstępnie zatężonego ścieku chromowego wodę, korzystnie rozcieńczony roztwór soli będący produktem diafi ltracji poprzedniej partii garbarskich ścieków chromowych. Korzystnym jest również jeśli w zbiorniku koncentratu soli zbiera się permeat do momentu obniżenia stężenia soli we wstępnie zatężonym śc ieku chromowym od 30% do 70% w stosunku do jego stężenia początkowego, korzystnie do momentu obniżenia stężenia soli w ścieku o 50% w stosunku do jego stężenia początkowego. Korzystnym jest też jeśli pozostały permeat zbiera się w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli do momentu obniżenia stężenia soli we wstępnie zatężonym ścieku chromowym od 4 do 0 g/dm³, korzystnie do momentu obniżenia stężenia soli we wstępnie zatężonym ścieku chromowym do 2 g/dm³. Korzystnym jest także jeśli odsolony ściek chromowy poddaje się końcowemu zatężeniu do uzyskania od 70% do 95% stopnia redukcji objętości nadawy, korzystnie do uzyskania 90% stopnia redukcji objętości nadawy oraz jeśli stosuje się poliamidowy, zwojowy filtr membranowy, korzystnie filtr nanofiltracyjny o 99% współczynniku retencji MgSO4. Korzystnym jest również jeśli proces prowadzi się pod ciśnieniem od 0,5 do 4 MPa, korzystnie 1 MPa i przepływie koncentratu 1200 dm ³/h oraz jeśli proces prowadzi się w temperaturze od 2 do 45°C, korzystnie od 25 do 40°C a także jeśli proces prowadzi się przy pH w zakresie od 2 do 6, korzystnie od 3,0 do 4,5.

Zaletą wynalazku jest recyrkulacja chromu oraz zamknięcie obiegu soli w procesie wyprawy skór poprzez odsolenie i zatężenie chromu w ściekach garbarskich za pomocą nanofiltracji metodą diafiltracji.

Sposób odsalania wstępnie oczyszczonych, chromowych ścieków garbarskich w procesie nanofiltracji metodą diafiltracji będący przedmiotem wynalazku, wykorzystuje proces nanofiltracji (NF), w którym po wstępnym zatężaniu ścieku następuje jego odsalanie poprzez przepłukiwanie wodą, a następnie końcowe zatężanie chromu. Osiągany poziom zatężenia chromu w ściekach gwarantuje otrzymanie regeneratu chromowego, który może zostać ponownie użyty w procesie garbowania/dogarbowania skór oraz roztworu soli, który może zostać ponownie użyty w procesie piklowania skór.

PL 235 073 Β1

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie realizacji sposobu odsalania chromowych ścieków garbarskich według wynalazku, dla większej jasności opisanym powołując się na oznaczenia uwidocznione na rysunku, który przedstawia schemat instalacji, w której zrealizowano sposób według wynalazku. Na rysunku tym użyto następujących oznaczeń: NF - nanofiltracyjny moduł membranowy, Z1 - zbiornik nadawy (ścieku)/zbiornik regeneratu chromowego, Z2 - zbiornik koncentratu soli, Z3 - zbiornik rozcieńczonego roztworu soli (roztworu przemywającego), P1 pompa procesowa, P2 - pompa podająca, M - manometr, ZW1, ZW2, ZW3, ZW4, ZW5, ZW6 zawory.

W przykładzie realizacji sposobu odsalania chromowych ścieków garbarskich według wynalazku nadawę w ilości 100 dm³ umieszczono w zbiorniku (Z1) (poziom I). Nadawę stanowił wstępnie oczyszczony garbarski ściek chromowy o składzie przedstawionym w tabeli 1. Za pomocą pompy (P1) nadawę kierowano na moduł nanofiltracyjny (NF), gdzie poddawano ją wstępnemu zatężaniu na poliamidowej, nanofiltracyjnej membranie zwojowej o 99% współczynniku retencji MgCM. Proces ten prowadzono pod ciśnieniem 1,0 MPa i przy przepływie koncentratu 1200 dm³/h. Koncentrat zawracano do zbiornika (Z1). Permeat, będący koncentratem soli, zbierano w zbiorniku (Z2), Wstępne zatężanie prowadzono do uzyskania 60% stopnia redukcji objętości nadawy (poziom II).

Następnie rozpoczęto etap odsalania ścieku polegający na doprowadzaniu wody (zawór ZW2 otwarty) w ilości równej ilości uzyskiwanego permeatu (poziom roztworu w zbiorniku Z1 był stały i odpowiadał poziomowi II) do wstępnie zatężonego ścieku cyrkulującego w węźle membranowym. Do momentu obniżenia stężenia soli w ścieku o połowę w stosunku do jego stężenia początkowego, permeat zbierano w zbiorniku (Z2). Następnie zamknięto zawór (ZW3) i otwarto jednocześnie zawór (ZW4). Poprzez otwarty zawór (ZW4) kierowano permeat do zbiornika (Z3). Proces wymywania soli prowadzono do momentu obniżenia jej stężenia w ścieku chromowym do poziomu około 2 g/dm³. W kolejnym etapie zamknięto zawór (ZW2) i rozpoczęto zatężanie końcowe, przy czym koncentrat zawracano do zbiornika (Z1), permeat, będący rozcieńczonym roztworem soli, zbierano w zbiorniku (Z3). Końcowe zatężanie prowadzono do uzyskania 90% stopnia redukcji objętości nadawy (poziom III).

W efekcie otrzymano 10 dm³ koncentratu - stanowiącego regenerat chromowy o składzie przedstawionym w tabeli 1. Przygotowany w ten sposób roztwór - regeneratu chromowego - umożliwia jego recyrkulację do procesu garbowania/dogarbowania skór. Końcowa ilość permeatu zebranego w zbiorniku (Z2) - stanowiącego koncentrat soli (tabela 1) wynosiła 80 dm³. Roztwór ten został wykorzystany do procesu piklowania skór. Końcowa ilość permeatu zebranego w zbiorniku (Z3) stanowiącego rozcieńczony roztwór soli (tabela 1) wynosiła 70 dm³. Zawartość zbiornika (Z3) została wykorzystana - zamiast świeżej wody - jako roztwór przemywający na etapie diafiltracji kolejnej partii chromowego ścieku garbarskiego. Takie rozwiązanie, z częściową recyrkulacją permeatu, ogranicza zużycie wody w proponowanej metodzie.

Tabela 1. Skład nadawy, uzyskanej sposobem według wynalazku, regeneratu chromowego oraz zregenerowanego koncentratu soli.

Parametr	Nadawa (wstępnie oczyszczony garbarski ściek chromowy)	Regenerat chromowy	Koncentrat soli	Rozcieńczony roztwór soli
Chrom, g/dm	1,16	3,98	0,03	0,01
Chlorki g/dm3	10,63	0,43	10,77	1,27

Podczas realizacji sposobu odsalania według wynalazku membrana była zamknięta w ciśnieniowej, polimerowej obudowie z włókna szklanego. Charakterystykę membrany zastosowanej w przykładzie wykonania wynalazku przedstawiono w tabeli 2.

PL 235 073 Β1

Tabela 2. Charakterystyka membrany nanofiltracyjnej stosowanej do odsalania chromowych ścieków garbarskich według sposobu opisanego w wynalazku.

	Membrana NF
Producent	TRISEP Corporation
Powierzchnia aktywna	7,2 m2
Temperatura maksymalna	2 - 45°C
Ciśnienie maksymalne	4,1 MPa
Zakres pH dla ciągłej pracy membrany	2-11

Kryterium wyboru membrany była wymagana odporność chemiczna oraz współczynnik retencji soli dający możliwość osiągnięcia założonej jakości regeneratu chromowego przy zachowaniu zadawalającej efektywności procesu.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odsalania chromowych ścieków garbarskich w procesie nanofiltracji znamienny tym, że najpierw chromowe ścieki garbarskie (nadawę) poddaje się wstępnemu zatężeniu w procesie nanofiltracji, przy czym permeat zbiera się w zbiorniku koncentratu soli, następnie wstępnie zatężony chromowy ściek przemywa się wodą w celu jego odsolenia, przy czym permeat częściowo zbiera się w zbiorniku koncentratu soli, częściowo zaś w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli, po czym odsolony ściek poddaje się końcowemu zatężeniu z wytworzeniem regeneratu chromowego, przy czym permeat zbiera się w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli.
2. 2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że retentat zawraca się do zbiornika nadawy.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że prowadzi się proces wstępnego zatężania ścieku chromowego do uzyskania od 50% do 80% stopnia redukcji objętości ścieku, korzystnie do uzyskania 60% stopnia redukcji objętości ścieku.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że prowadzi się proces odmywania soli doprowadzając do wstępnie zatężonego ścieku chromowego wodę, korzystnie rozcieńczony roztwór soli będący produktem diafiltracji poprzedniej partii garbarskich ścieków chromowych.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że w zbiorniku koncentratu soli zbiera się permeat do momentu obniżenia stężenia soli we wstępnie zatężonym ścieku chromowym od 30% do 70% w stosunku do jego stężenia początkowego, korzystnie do momentu obniżenia stężenia soli w ścieku o 50% w stosunku do jego stężenia początkowego.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że pozostały permeat zbiera się w zbiorniku rozcieńczonego roztworu soli do momentu obniżenia stężenia soli we wstępnie zatężonym ścieku chromowym od 4 do 0 g/dm³, korzystnie do momentu obniżenia stężenia soli we wstępnie zatężonym ścieku chromowym do 2 g/dm³.
7. 7. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że odsolony ściek chromowy poddaje się końcowemu zatężeniu do uzyskania od 70% do 95% stopnia redukcji objętości nadawy, korzystnie do uzyskania 90% stopnia redukcji objętości nadawy.
8. 8. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że stosuje się poliamidowy, zwojowy filtr membranowy, korzystnie filtr nanofiltracyjny o 99% współczynniku retencji MgSCU.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że proces prowadzi się pod ciśnieniem od 0,5 do 4 MPa, korzystnie 1 MPa i przepływie koncentratu 1200 dm³/h.

   PL 235 073 Β1
10. 10. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze od 2 do 45°C, korzystnie od 25 do 40°C.
11. 11. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że proces prowadzi się przy pH w zakresie od 2 do 6, korzystnie od 3,0 do 4,5.