Очистка сточных вод от тяжелых металлов и взвешенных веществ рудообогатительного предприятия

Поставленный технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу, включающему пропускание сточной воды через смесь аминокарбоксильного катионита и низкоосновного анионита полимеризационного типа, взятых в катионной и анионной форме, используют смесь полимерных сорбентов, представляющую собой продукт совместной обработки гидразингидратом в присутствии сульфата гидразина и гидразида уксусной кислоты при температуре 102°С в течение двух часов смеси равных количеств вторичных полимеров, этилендиамина,дивинилсульфида, акрилонитрила, метилакрилата стирола при соотношении группировок дивинилсульфид : этилендиамин : акрилонитрил : стирол : гидразид акриловой кислоты - 1:1:1:1:1.
По данному способу сорбцию ведут на сорбенте, полученном с помощью смешения равных количеств вторичных полимеров метилакрилата, дивинилсульфида, этилендиамина, акрилонитрила, стирола с последующей обработкой гидразингидратом в присутствии сульфата гидразина и гидразида уксусной кислоты при температуре 102°С в течение двух часов (гидразинолиз). При этом получают смесь вторичных полимеров при соотношении группировок дивинилсульфид : этилендиамин : акрилонитрил : стирол : гидразид акриловой кислоты - 1:1:1:1:1. Отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что очищаемую воду пропускают через смесь полимерных сорбентов, представляющих собой продукт совместной обработки гидразингидратом в присутствии сульфата гидразина и гидразида уксусной кислоты при температуре 102 С в течение двух часов смеси равных количеств вторичных полимеров метилакрилата, стирола, дивинилсульфида, акрилонитрила, этилендиамина, содержащую группировки дивинилсульфид, стирол, акрилонитрил, этилендиамин, гидразид акриловой кислоты в соотношении 1:1:1:1:1. Как происходит очистка воды на таком полимерном сорбенте неизвестно. Технология способа заключается в том, чтобы очищаемый водный раствор, содержащий загрязнители, в том числе соли тяжелых металлов и органические загрязнители, пропускают в колонке через смесь полимерных сорбентов, представляющую собой продукт совместной обработки гидразингидратом в присутствии сульфата гидразина и гидразида уксусной кислоты при температуре 102°С в течение двух часов смеси равных количеств вторичных полимеров метилакрилата, дивинилсульфида, этилендиамина, акрилонитрила, стирола, содержащую дивинилсульфидные, этилендиаминовые, акрилонитрильные, стирольные, гидразида акриловой кислоты группировки в соотношении 1:1:1:1:1, обменная емкость которого по Fe3+ составляет 280 ± 5 мг/г [15].
Технический результат, который достигается вышеизложенной совокупностью существенных признаков, объясняется тем, что в смеси полимеризационной ионообменной смолы появляется расширенный набор активных группировок =S,- С≡N,- СНСH(NH2)2,- C(O)NHNH2, - NH2, которые взаимодействуют друг с другом, создают электростатический и комплексообразующий эффект за счет полярности и структурируют эффективные надмолекулярные образования, обеспечивая активную очистку воды от смеси ионов металлов за счет комплексообразования и хемосорбции, что приводит к значительному улучшению технологии очистки в присутствии органических загрязнителей (нефтепродукты).
Также проявляется комплексная активность сорбента за счет более полного использования свойств нитрильных -С≡N, сульфидных =S, амино -NH2 и гидразидных группировок -NHNH2. Данный полимерный сорбент малочувствителен к колебаниям температуры в пределах 1-90°С, рН среды, концентрации солей и других загрязнителей, не теряет механической прочности в цикле работа - регенерация. Набор активных группировок позволяет эффективно очищать воду от широкого набора ионов металлов: Сu2+, Fe2+, Ni2+, Zn2+, Cr3+, Cr6+, Fe3+, Co3+, Hg1+.
При этом из воды удаляются загрязнения, и она становиться чистой, пригодной для использования в водообороте.
Пример Модельный раствор, содержащий ионы Cu2+, Ni2+, Zn2+, Fe2+, в виде солей (противоионы Сl‐, SO4 2‐) и органические загрязнители (1,25 мг/л) пропускают снизу со скоростью 5 л/ч через колонку высотой 100 мм и диаметром 11,3 мм, наполненную полимерным сорбентом - продуктом гидразинолиза смеси равных количеств вторичных полимеров метилакрилата, дивинилсульфида, этилендиамина, акрилонитрила и стирола, содержащим дивинилсульфидные, этилендиаминовые, акрилонитрильные, стирольные, гидразида акриловой кислоты группировки в соотношении 1:1:1:1:1, имеющего статическую обменную емкость по Fе3+ 280 ± 5 мг/г.
Сверху колонки имеется слой мелкого гравия и решетчатая перегородка для предотвращения уноса сорбента. На выходе из колонки периодически отбираются пробы и осуществляется их анализ стандартными методами. Остаточное содержание загрязнителей в воде после очистки соответствует гигиеническим требованиям к качеству воды централизованных систем водоснабжения (СанПиН 2.1.4.559-96). Активация полимерного сорбента в цикле работа - регенерация осуществляется 10% - ным водным раствором серной кислоты (H2SO4) противотоком. Результаты реализации способа в сравнении с прототипом приведены в таблице. Отсюда можно сделать вывод, что нужно учитывать каждый признак заявляемой совокупности, так как они влияют на достижение поставленной задачи, а именно повышение степени очистки водных растворов от комплекса загрязнителей в широком диапазоне температур, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявляемого технического решения [1].
Способ является полезным для решения экологических задач водоочистки, особенно на стадии тонкой очистки воды, создания замкнутого технологического водооборота и питьевого водоснабжения.
Также рассмотрим, какие параметры необходимо учитывать при установке сооружений реагентной очистки сточных вод.
Реагентные установки для коагулирования и биогенной подпитки состоят из комплекса сооружений, включающего оборудование и емкости для разгрузки реагентов, их складирования, приготовления реагента, дозирования и введения его в обрабатываемую среду.
Коагулянт в растворных баках принимается 10-17 %-ной концентрации в пересчете на безводный Al2(S04)3. Для установок с расходом до 5 т/сут коагулянта по товарному продукту вместимость рабочих растворных баков рассчитывают на суточный его расход. Число растворных баков должно быть не менее двух.
Продолжительность полного цикла приготовления раствора коагулянта (загрузка, растворение, отстаивание, перекачка, очистка поддона) при температуре воды до 10 °С составляет 10-12 ч, при 4 °С – 6-8 ч. Для установок с расходом до 5 т/сут сухой коагулянт доставляют в контейнерах или насыпью в автотранспорте. В зависимости от этого выбирают конструкцию разгрузочного устройства, люков растворных баков и определяют их вместимость. Коагулянт в зависимости от условий доставки хранят в сухом виде в контейнерах или в виде концентрированного раствора в баках-хранилищах, куда его перекачивают из растворных баков.
Баки-хранилища рассчитывают на хранение не менее 15-суточного расхода раствора коагулянта 10-17 %-ной концентрации. Коагулянт подают из растворных баков, в которых его доводят до 4-10 %-ной концентрации, в пересчете на безводный A12(S04)3.
Концентрированный раствор перемешивают с водой в расходных баках лопастными мешалками, воздухом или циркуляционными насосами. Частота вращения вала мешалки 20-30 об/мин; площадь лопастей 0,1-0,2 м2 на 1 м3 объема раствора в баке; диаметр лопасти – 0,4-0,45 диаметра бака. Интенсивность подачи воздуха 3-5 л/(с-мг). По площади баков воздух распределяется через дырчатые трубы или шланги из кислотостойких материалов. Диаметр отверстий (направленных вниз) в стенках воздухораспределительных труб принимают 3-4 мм. На отверстиях находятся резиновые кольца, обеспечивающие защиту их от засорения.
Расходных баков используется обычно более двух. Объем этих баков выбирают, основываясь на общем количестве расходуемого коагулянта по товарному продукту на очистной станции:
− до 2 т/сут – на 24 ч;
− 3 – 16 т/сут – 24 ч;
− 5 – 12 т/сут – 14 ч;
− 10 – 8 т/сут – 12ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из анализа научно-технической литературы следует, что при производственной деятельности рудообогатительной фабрики, образуются сточные воды, с высоким содержанием ионов тяжелых металлов, таких как медь, свинец, железо, цинк и взвешенных частиц. Также кислотность среды сточных вод отклоняется от нейтральной, а жесткость зачастую сильно повышается.
Производственные сточные воды представлены в основном отходами флотации, гравитации, магнитной сепарации и шламовыми водам, отводимыми с фабрик. Количество их зависит от мощности обогатительной фабрики и колеблется в пределах 100-1000 м3/ч.
Чаще всего для очистки сточных вод используется несколько способов: с использованием основного оборудования и доочистка сточных вод.
Показано, что для достижения поставленных целей (в отношении очистки сточных вод) на рудообогатительной фабрике эффективнее всего использовать реагентную очистку сточных вод ионообменным методом с добавлением фильтра от взвеси. В качестве оборудования для доочистки сточных вод выбраны каркасно-засыпные фильтры, а также использование процессов коагуляции и флокуляции.
Исходя из параметров и требований к очистным сооружениям разработана схема и чертеж установки, мощность которой составляет 7,2 кВт, а затрачиваемое электропитание 50 Гц.
Также необходимо учитывать, что для достижения тех или иных целей при очистке, необходимо использовать установленный реагент.
А также способы нужно учитывать, что каждый из способов ионообменной очистки сточных вод, направлен на удаление из сточных вод, тех или иных элементов.
Согласно данным таблиц, расчетов и графических материалов показана обоснованность необходимости применения комплекса мероприятий, направленных на очистку сточных вод рудообогатительной фабрики.


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СанПиН 2.1.4.559-96 Санитарные нормы и правила. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
Алексеев, Е. В. Основы технологии очистки сточных вод флотацией / Е.В. Алексеев. - М.: АСВ, 2016. - 407 c.
Алексеев, Е.В. Основы технологии очистки сточных вод флотацией. Монография, научное издание / Е.В. Алексеев. - М.: Ассоциация строительных вузов (АСВ), 2014. - 786 c.
Алексей, Орлов Методы предварительной, финишной и глубокой очистки воды: моногр. / Орлов А., Образцов С., Тимченко С. - М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2015. - 220 c.
Бейгельдруд, Г.М. Технология очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов / Г.М, Бейгельдруд – М. : Строиздат, 2014 - 445 с.
Воронов, Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод / Ю.В. Воронов. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2013. - 704 c.
Долина Л.Ф. Сточные воды предприятий горной промышленности и методы их очистки – Днепропетровск, 2000.- 61 с.
Комарова Л.Ф. Инжженерные методы защиты окружающей среды. Техника защиты атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений, Кормина Л.А. – Учебное пособие: Барнаул, 2000. – 95 с.
Перелыгин, Ю. П. Реагентная очистка сточных вод и утилизация отработанных растворов и осадков гальванических производств : учеб. пособие / Ю. П. Перелыгин, О. В. Зорькина, И. В. Рашевская, С. Н. Николаева. – Пенза: ПГУ, 2013. – 80 с.
Журавлева Л.Л. Гидроэкология: Исследование процессов очистки сточных вод / Л.Л. Журавлева // Инженерная экология. - 2017.-№4.- С.25-33.
Мичуков, М. Бесхлорный способ обеззараживания сточных вод / М. Мичуков, Н. Лукичева // Экология и жизнь. – 2018. - N 8 - С. 35-39.
Разумов К.А., Перов В.А. Проектирование обогатительных фабрик - М.: Наука, 1995 . - 622 с
Смирнов Е.М. Исследование и разработка процессов очистки и повторного использования сточных вод производства двуокиси титана и железосодержащих пигментов// Е. М. Смирнов.-Л.,1978.-254 с.
Филатова Е.Г. Обзор технологий очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, основанных на физико-химических процессах/ Иркутский исследовательсий технический университет – Иркутск, 2015 г. – С. 97-109
Беляев, Д.С. Методы и сооружения для очистки промышленных вод [Электронный http://pnu.edu.ru/media/filer_public/2013/05/21/ochistka-sv_posobie.pdf дата обращения: 16.02.2022)
Свитцов А.А. Основы Проектирования производств, использующих мембранное разделение: учебное пособие./ А.А. Свитцов. – М. РХТУ им. Менделеева, 2015 – 219 с. [Электронный ресурс]. – URL: http://membranemsk.ru/Osnoviproektirovania.pdf (дата обращения: 16.02.2022)
Приложение 1
Технологическая схема установки










Приложение 2














Лист 32 Изм. Лист № докум. Подп. Дата






Инв. № подл.

Подп. и дата

Взам. Инв. №

Инв. № дубл.

Подп. и дата