Коагуляционная очистка вод с утилизацией отходов в виде стройматериалов

(51) 04 28/36 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ коагулянта, содержащего шестивалентное железо в виде феррата натрия и сульфат алюминия. Оба компонента коагулянта получены из отходов. Отработанный коагулянт утилизируют совместно с различными твердыми промышленными отходами и органическими отходами растительного происхождения. В результате использования недорогих,многотоннажных и доступных вторичных материалов достигаются значительные технические,экономические и экологические эффекты.(72) Сарсенов Арыстан Сарсенова Мадина Арыстановна Исакулов Баизак Разакович(73) Сарсенов Арыстан Исакулов Баизак Разакович Сарсенова Мадина Арыстановна(54) КОАГУЛЯЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВОД С УТИЛИЗАЦИЕЙ ОТХОДОВ В ВИДЕ СТРОЙМАТЕРИАЛОВ(57) Предложен безотходный способ очистки и обеззараживания загрязненных вод при помощи Изобретение относится к областям приготовления и применения коагулянтов, очистки природных и сточных вод от загрязняющих веществ, обладающих восстановительными свойствами (нефтепродукты,гумус, красители и др.). Способ предназначен также для уничтожения патогенных микроорганизмов, а также утилизации железосодержащего шлама, полученного после коагуляции загрязненных вод. Широко известны способы очистки вод коагуляция гидроксидом железапутем осаждения взвешенных примесей (Балезин С.А. Практикум по физической и коллоидной химии. - М. Просвещение - с.271. (с.221),Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах. Справочник - Л. Химия,1979 - с. 176. (с. 11-12, где в качестве реагента применяются водорастворимые соли железа или алюминия. Недостатком этого метода очистки является безвозвратная потеря металлов, а также недостаточно полное обеззараживание очищаемых стоков от патогенной микрофлоры. Известны также химические методы получения коагулянтов (сульфатов и хлоридов алюминия) из отходов производства или глин, содержащих оксид алюминия (Жаппарова М.Ж. и др. Инновационный патент РК 2008/0797.1 (15.07.09) бюл. 7. Жаппарова М.Ж. и др. Инновационный патент РК 2008/0798.1 (15.06.09) бюл. 6. путем растворения измельченного сырья в растворах кислот. Кроме того,известны электрохимические(Безотходные технологии с использованием феррата натрия и калия. Патент РФ (реагент Фернел). Поиск в//-2.) способы получения соединений шестивалентного железа в виде ферратов калия и натрия которые обладают достаточно сильными(аналогично озону) окислительными, и следовательно дезинфицирующими свойствами. Однако, эти свойства ферратов не используются для борьбы с патогенной микрофлорой,присутствующей, например, в канализационных сточных водах или в фильтрационных водах твердобытовых отходов (ТБО). В этих работах продукты разложения ферратов (гидроксиды железа) не утилизируются в составах строительных материалов,что не улучшает их как экологическое, так и экономические показатели процесса. С другой стороны, из аналогов изобретения известно (Патурьев В.В., Вольгушин А.Н. Сера и перспективы применения серного бетона // Бетон и железобетон - 1985, 5, с. 16-17) что неорганические и органические отвальные хвосты промышленности,включающие оксиды металлов, кварц, серу, золы. песок,кубовые остатки крекинга нефти,грунты,нефтебитуминозные породы и т. п., эффективно могут применяться при производстве стройматериалов(Патент США. Состав серного бетона и способ производства изделий на его основе/ Р.П. Фернел - 4 опубл. 17.08.2003). Но эти методы длительны,трудоемки, не утилизируют отходы и не содержат в своем составе вещества окислительного характера,которые могут уничтожать опасные микроорганизмы. В частности в прототипе изобретения (Патент РФ 2276119. Сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий. Опубл. 16.01.2004) предложена сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий,состоящая из отвальных хвостов (массовый процент) 2 - 38,56 А 23 - 2,3 23 - 37,0 СаО - 10,0- 2,0- 1,0 С - 0,12 Со - 0,016- 3842 дициклопентадиен 24 указанные отвальные хвосты 3842, кварцевый песок - остальное. Недостатком этой смеси в дополнении к недостаткам аналогов является высокий удельный вес и относительно высокая стоимость дициклопентадиена,входящего в состав сырьевой смеси. С целью устранения указанных недостатков,используют технический эффект, связанный с тем, что недостатки указанных выше способов устраняются в комплексе. Технический и эколого-экономические эффекты,достигаемые при использовании предлагаемого метода заключаются в следующем А) применением в составе коагулянта феррата натрия, в котором железонаходится в максимально окисленном состоянии, что способствует разрушению вредных примесей в реакциях окислениявосстановления. При этом уничтожаются также опасные патогенные микроорганизмы. В результате образования свободного газообразного кислорода и гидроксидов металлов продукты реакции не являются токсичными 42410 Н 284332 Феррат натрия получают анодным растворением железного лака в 0,1 нпри 1013, по схеме реакции- 6 е 24, где железо находится в шестивалентном состоянии. Б) коагулянт - сульфат алюминия, содержащий кремнезем, получают из отходов керамического производства растворением в 90 24 при 1015 минутном нагреве острым паром. При этом достигается боле чем 90-95 извлечение А 23 и решается проблема утилизации производственного отхода. Это вдет к более комплексному использованию минерального сырья и улучшению экономических показателей процесса. В) отработанный коагулянт, с целью более полного использования растительного и минерального сырья,улучшения технико-технологических и экологоэкономических показателей технологии, утилизируют в составе легких бетонов (арболттов). Техническим результатом является - повышение степени химической и бактериологической очистки(т.е. увеличение эффективности) процесса и более комплексного использования минерального сырья. Применение промышленных отходов ведет к снижению себестоимости технологических операций и используемых материалов, а также к улучшению экологической обстановки в регионе. Отработанный железосодержащий сорбент утилизируют в составе сырьевой смеси для получении стройматериалов, т.е. данный способ является фактически безотходным. Технология очистки вод включает стадии получения и применения сильного окислителя соединения железав виде водного раствора феррата натрия (24), который получают анодным растворением отхода металлического железа(металлолома) в щелочной среде с рН 10. Раствор окислителя - феррата натрия применяют совместно с коагулянтом, полученным из отхода керамического производства (фарфор, фаянс) и состоящим из оксидов алюминия и кремния. Обеззараживающие,окислительные и отбеливающие свойства предлагаемого коагулянта основаны на саморазложении ферратов в нейтральной и слабокислой среде с окислением воды и выделением газообразного кислорода который и обладает указанными свойствами 424 10 Н 28 ОН 4332 Гидроксид железасовместно с гидроксидом алюминия и оксидом кремния более эффективно коагулируют загрязняющие вещества из водной фазы,вследствие большей скорости седиментации по сравнению с отдельно взятыми гидроксидом алюминия,так как железо более тяжелый химический элемент, а гидроксид алюминия,обладая амфотерными свойствами является полиамфолитом. Отработанный коагулянт, с целью его более полного комплексного использования и защиты биосреды утилизируется в составе многокомпонентной сырьевой смеси, содержащей отходы производства для изготовления строительных изделий. С целью получения более легкого и дешевого бетона, с лучшими теплоизоляционными свойствами, в состав смеси вводят органические отходы растительного происхождения шелуху,лузгу,скорлупу,измельченные стебли тростника, древесные стружки,опилки и т.п. Описано, что обработанные щелочами дробленые растительные отходы приобретают свойства необратимого извлечения из загрязненных вод соединений хрома и бора. Хром- и борсодержащие целлюлоза приобретает лучшую механическую и химическую устойчивость (аналогично эффекту дубления кожи). Предлагаемый метод можно применять в области промышленной экологии очистки, обеззараживания и дезинфекции вод, а также в технологии получения стройматериалов, в частности, для получения легкого бетона (арболита), в составе которого имеются дробленные растительные отходы. Следует отметить, что введение отходов растительного происхождения (тростник и др.) ведет к одновременному уменьшению удельного расхода вяжущего вещества (цемента) и увеличению тепло- и звукоизоляционных свойств арболитобетона. Арболит, отвечающий ГОСТ 19222-73 Арболит и изделия из него, имеет марки 5, 10, 15, 25, 35. Арболит марок 5 и 10 является теплоизоляционным материалом,а марок 15, 25 и 35 используется как конструкционнотеплоизоляционный материал. По нашим данным, прочность образцов арболита(101010) см составляет 2,5-2,8 МПа, то есть не ниже марки 25. Это позволяет рекомендовать его для малоэтажного строительства в качестве стенового материала (см. фиг.). Пример. 1) Отход металлического железа (металлолом) подвергают анодному растворению в 0,1 нпри плотности тока 0,5-2,0 А/дм 2 до концентрации 24 2-3 г/л (в расчете на железо) 2) Производственные отходы (или природные глины), содержащие оксид алюминия А 23 растворяют в 90 24 при нагреве острым паром в течение 10 мин, до достижения 90 извлечения алюминия и получения раствора сульфата алюминия 24. Нерастворившуюся часть и раствор разделяют фильтрованием 3) Смесью растворов 24 и 2(4)3 в мольном соотношении А 11, коагулируют загрязненные сточные воды с дозой железоалюминиевого коагулянта 0,1-0,5 г на 1 литр очищаемой воды 4) Очищенную воду и шлам (отработанный коагулянт) разделяют фильтрованием 5) Отфильтрованную чистую воду используют в качестве оборотной технической воды, а отработанный коагулянт сушат и утилизируют совместно с дробленными органическими растительными отходами при массовом соотношении неорганической и органической части от 2,01,0 до 2,51,0 в составе арболитобетона. В состав неорганической части вводят производственные отходы шламы, пиритные огарки,серу и др. в количестве 5-15, а также вяжущие вещества - цемент и гипс в различном соотношении. Таким образом,предлагается способ коагуляционной очистки и обеззараживания сточных вод путем использования смеси феррата натрия(24), полученного анодным растворением (рН 10) и сульфата алюминия, полученного растворением при нагревании в 90 24 отходов производства или глин, а последующую утилизацию отработанного коагулянта проводят в составе легкого бетона(арболита), состоящего из вяжущего, а также неорганических и растительных отходов в соотношении 2,01,0-2,51,0. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Коагуляционная очистка вод с утилизацией отходов в виде стройматериалов, отличающийся тем, что используют смесь двух веществ феррата натрия 24,полученного анодным растворением металлического железа рН 10 и сульфата алюминия,полученного растворением отходов производства или глин, при нагревании в 90 24, а последующую утилизацию отработанного коагулянта, проводят в составе легкого бетона арболита, состоящего из вяжущего, а также неорганических и растительных отходов в соотношении 2,01,0 - 2,51,0.