3.2 Коагулянт из красного шлама

В 1997 в технологии очистки сточных вод был получен коагулянт из красного шлама. Сущность изобретения: красный шлам глиноземного производства обрабатывают 3–5% соляной кислотой. Полученный твердый остаток обрабатывают 50–55% серной кислотой. Полученную пульпу фильтруют и к полученному раствору добавляют концентрированную серную кислоту до ее общего содержания в растворе 25–50%. Полученный раствор выдерживают 10–20 ч. и отделяют полученный осадок. Осадок представляет собой неорганический коагулянт, содержащий компоненты в мас.%: смесь А12(SO4)3*nН2О, где n=6, 12, 14 и А12(SO4)3*Н2SO4 *12Н2O в пересчете на А12O3-2–10, FеSO4* Н 2O в пересчете на Fе2O3 – 2–10, Н 2SO4 общая – 40–60 (в том числе Н2SО4 свободная-20–40) и Н2O кристаллизационная до 100%. Полученным коагулянтом обрабатывают щелочные сточные воды [9,11]. Примерные результаты обработки сточных вод приведены в таблице 2

Таблица 2 – Результаты обработки промышленных сточных вод коагулянтом из красного шлама

В настоящее время из научно-технической и патентной литературы известен коагулянт в состав, которого входят цинкофосфатный шлам, триэтаноламин, полиакриламид, соляная кислота и вода при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: цинкофосфатный шлам 15–20, соляная кислота 5–15, борная кислота 0,3–0,5, триэтаноламин 1–3, полиакриламид 1, вода – остальное. Предложенный коагулянт для очистки сточных вод обладает пониженной токсичностью и себестоимостью [10].

3.3 Коагулянт – активированный кальций-алюминат

В 2000 году Караваном С.В., Хрипуном М.К. и Мюндом Л.А. был изобретен коагулянт – активированный кальций-алюминат, который содержит соединения: алюминия, оксид кремния, оксид кальция, оксид железа, оксид натрия, оксид магния и диоксид серы. Получают его обработкой шлама – промежуточного продукта производства глинозема, причем обработку ведут 2%-ным водным раствором бикарбоната натрия и сульфата натрия в соотношении 1:1 в течение не менее 5 мин с последующим отделением, высушиванием и измельчением осадка. Очистку сточных и природных вод ведут активированным кальций-алюминатом в виде водной суспензии в количестве не менее 3 мг/дм3 при перемешивании не менее 0,1 мин. Этот новый коагулянт фактически является в большей степени адсорбентом и при этом на поверхности частиц суспензии происходит адсорбция, растворенных в воде, как ионов тяжелых металлов, так и их гидроксидов и основных солей. Частицы дисперсной фазы суспензии являются центрами хлопьеобразования и одновременно утяжелителями, благодаря чему происходит ускорение процесса коагуляции и как следствие в целом повышается эффективность очистки вод. Поскольку алюминий вводится в виде практически нерастворимых соединений, отсутствует остаточное содержание ионов алюминия, что приводит к повышению степени очистки обрабатываемой воды. Технический результат, достигаемый коагулянтом для очистки природных и сточных вод, способом его получения и использования, состоит в получении высококачественной питьевой воды для сохранения здоровья и долголетия человека, в эффективной и надеждой очистке сточных вод с целью обеспечения экологической безопасности человека и окружающей среды [12].

3.4 Коагулянты из природных минералов

Изучены способы получения коагулянтов из бокситов, каолинов, глин и других минералов, содержащих алюминий, суть которых заключается в разложении этих минералов серной кислотой с последующей кристаллизацией готового продукта. Однако эти способы сложные и трудоемкие [11,12].

3.5 Новые алюминий содержащие коагулянты

Из уровня техники известны способы очистки природных и сточных вод алюминий содержащими коагулянтами. Способ очистки природных и сточных вод, основанный на использовании в качестве коагулянта водного раствора сульфата алюминия, выбранного в качестве прототипа. Однако этот способ имеет некоторые недостатки, связанные со следующими отрицательными факторами при его использовании:

– низкая эффективность очистки воды при пониженных температурах (ниже 4°С);

– увеличение солевого фона очищаемой воды;

– повышение содержания сульфатов;

– снижение щелочности и водородного показателя;

– увеличение коррозионной активности

– значительное количество остаточного алюминия в очищенной воде.

Все эти факторы в целом приводят к сокращению срока службы сетей и водоводов и снижению их пропускной способности.

Известен способ очистки природных и сточных вод с использованием алюминий содержащего коагулянта, наиболее близкий по составу к предлагаемому изобретению и выбранный в качестве прототипа.

Недостатками этого способа являются сложность дозирования коагулянта за счет необходимости непрерывного и постоянного перемешивания для предотвращения выпадения в осадок частиц дисперсной фазы [5,15].

Гидроксохлорид алюминия (ГХА) марки Б – коагулянт нового поколения, предназначен для подготовки питьевой воды при обработке поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий, бытовых и городских стоков.

Применение гидроксохлорида алюминия позволяет интенсифицировать процесс водоподготовки и улучшить качество воды. Очень эффективен при обработке воды с температурой 0–9°C.

Гидроксохлорид алюминия марка Б выпускают в виде твердого продукта. Внешний вид твердого продукта – пластинки и гранулы неопределенной формы различного размера белого или желтого цвета; срок хранения 3 года.

Плюсы гидроксоалюминия в сравнении с традиционным реагентом (сульфатом алюминия) Снижение расхода товарного реагента в 8–10 раз; Уменьшение времени коагуляции в 1,5–3,0 раза; Возможность эффективно очищать воду в широком диапазоне температур, включая диапазон 0,5–9 градусов Цельсия; Значительное уменьшение или полное отсутствие остаточного алюминия в очищенной воде; Исключение или резкое снижение образующихся гипсовых отложений в технологическом оборудовании и трубопроводах; Позволяет отказаться от применения флокулянтов[14].

3.6 Новый коагулянт-флокулянт МПГС (минеральный полиреагентный гель-сорбент)

Предложен новый коагулянт-флокулянт минеральный полиреагентный гель-сорбент (МПГС) вместо используемых сейчас крайне малоэффективных сернокислых алюминия и железа. МПГС может использоваться при водоподготовке для очистки поверхностных вод, а также очистки сточных вод ТЭЦ и очистки обратной воды по горячему контуру, которая возвращается в котлы теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Водоподготовка крайне затруднена из-за сложности загрязнений воды по химическому и дисперсному составу.

Примеси, загрязняющие поверхностную воду, содержат ультрадисперсные частицы кремнезема, оксидов железа, глины, ила гуминовых соединений и т.д. По степени дисперсности они делятся на:

– грубодисперсные (размеры частиц более 100 нм)

– коллоиднодисперсные (размеры частиц от 1 до 100 нм)