Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб очистки водного фільтрату звалищ твердих побутових відходів, що включає термообробку фільтрату при підвищених температурі і тиску в реакторі закритого типу, який відрізняється тим, що процес здійснюють при надкритичному стані води фільтрату у присутності природного цеоліту.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що термообробку водного фільтрату здійснюють при температурі 374-390 °C і тиску 225-235 атм.

3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як природний цеоліт використовують шабазит або морденіт, або клиноптилоліт при масовому співвідношенні водний фільтрат:цеоліт, рівному 1:(0,04-0,10).

Текст

Реферат: Винахід належить до області обробки води, промислових і побутових стічних вод, зокрема до очистки води фільтрату звалищ твердих побутових відходів від органічних і мінеральних забрудників, завданням якого є підвищення ефективності очистки висококонцентрованого водного фільтрату від важкорозчинних завислих органічних і мінеральних речовин різної природи. Запропоновано спосіб очистки водного фільтрату, який полягає в термообробці фільтрату при надкритичному стані води фільтрату у присутності природного цеоліту. UA 102164 C2 (12) UA 102164 C2 UA 102164 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області обробки води, промислових і побутових стічних вод, зокрема до очистки води фільтрату міських звалищ твердих побутових відходів від органічних і мінеральних забрудників, і може бути використаний для захисту довкілля від забрудників різної природи. Відомий спосіб очистки рідини (SU, патент 952773 МПК С02F1/50, С02F103: 02, опубл. 23.08.1982 р., Бюл. № 31) [1]. Суть способу полягає в наступному. Рідину заздалегідь підігрівають в теплообмінному апараті до температури 50-60 °C. Потім температуру рідини 2 доводять до 120-140 °C і витримують впродовж 3-5 хв. при тиску 3-5 кг/см . Далі очищену рідину охолоджують послідовно до температури 60-70 °C, а потім до 18-20 °C. Після чого охолоджену рідину зливають у відповідну ємність або водойму. Як випливає з технічної суті відомого способу [1] його реалізація при очищенні висококонцентрованого фільтрату звалищ твердих побутових відходів (ЗТПВ), що містить ряд стійких органічних і мінеральних забрудників, не забезпечує достатній ступінь очистки внаслідок низьких величин температури і тиску. Відомий спосіб термічного знезараження і очистки стічних вод (РФ патент 2264989, МПК С02F1/02, опубл. 27.11.2005 р., Бюл. № 32) [2]. Спосіб реалізується таким чином. Вихідну стічну воду заздалегідь нагрівають в теплообмінному апараті до температури 20-30 °C. Потім стічну воду додатково підігрівають в трубному просторі автоклава. Процес очищення підігрітої стічної води здійснюють при нагріві в міжтрубному просторі автоклава до температури 110-120 °C при тиску 0,3-0,5 МПа впродовж 1-2 годин. Після чого проводять охолодження очищеної стічної води в міжтрубному просторі автоклава. Далі стічну воду піддають електрокаталітичній і реагентній обробці з подальшим охолодженням до температури 20-30 °C. Охолоджену воду направляють у водойму. Відомий спосіб [2] призначений для локального очищення стічних вод підприємств біологічної промисловості, лікувальних установ, туберкульозних лікарень. Параметри процесу обробки стічних вод відомого способу [2], а саме, недостатньо висока температура і тиск не можуть забезпечити деструкцію стійких органічних і мінеральних забрудників, що знаходяться у водному фільтраті ЗТПВ. Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб здійснення хімічних реакцій при підвищених температурі і тиску (РФ патент 2182037, МПК В01J3/00, В01J10/00 опубл. 10.05.2002 г., Бюл. № 13) [3]. Суть способу [3] полягає в наступному. Проведення хімічних перетворень органічних сполук (гідроліз, гідратація, дегідратація) здійснюють при їх надкритичному (НК) стані (надкритичний флюїд). Згідно з (Горбатый Ю.Е., Бондаренко Г.В. Сверхкритическое состояние воды // Сверхкритические флюиды: Теория и практика. - М., Т. 2, № 2, 2007. - С. 5-19) [4], надкритичні флюїди - це нова форма агрегатного стану речовини, в яку здатні переходити багато органічних і неорганічних речовин, досягши певної температури і тиску. Тому надкритичним явищем називають стан речовини, при якому зникають відмінності між рідкою і газовою фазами. Вода в надкритичному стані (НК-вода) за своїми характеристиками займає проміжне положення між рідиною і газом. Переваги НК-води обумовлені, передусім, низькою в'язкістю і одночасно високою дифузійною здатністю, що дозволяє проводити хімічні перетворення і розчиняти неполярні сполуки, у тому числі і тверді речовини. Наприклад, реакцію дегідратації (розкладу) мурашиної кислоти проводять в автоклавах при надкритичному стані води (Ткр.=374 °C, Ркр.=225 атм) [3]. В процесі реакції дегідратації утворюються продукти, що не конденсуються, але які впливають на протікання реакції. При зниженні температури процесу нижче критичної, газоподібні продукти періодично виводяться з технологічного циклу. Нами була досліджена можливість використання відомого способу здійснення хімічних реакцій в надкритичному флюїді - воді [3] для очищення водного фільтрату звалищ твердих побутових відходів (ЗТПВ) сел. Пирогово, висококонцентрованого за органічними та мінеральними забрудниками. Склад фільтрату ЗТПВ, що очищається, характеризувався наступними фізико-хімічними показниками: - біхроматною окисністю, що характеризує вміст розчинених у воді органічних і мінеральних 3 речовин - ХСК, мгО/дм (хімічне споживання кисню), яка знаходиться в межах 3800-4000,0 3 мгО/дм (Лурье Ю.В. Унификованные методы анализа вод. - Μ.: Химия, 1972. - С. 261-263) [5]; коефіцієнтом світлопропускання (А, %), що характеризує ступінь прозорості води, який становить 4,0-6,0 %. При цьому прозорість води, яка визначена на приладі КФК-2 (колориметр фотоелектричний концентраційний), обумовлена вмістом різних забарвлених і завислих органічних і мінеральних речовин [5], с. 235-236. Очищенню піддавали водний фільтрат ЗТПВ, що характеризується показниками ХСК, 3 мгО/дм =4000,0 і коефіцієнтом світлопропускання-А=6,0 %. 1 UA 102164 C2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для цього в реактор автоклава закритого типу вводили фільтрат ЗТПО у кількості 1 дм , герметично закривали і поміщали в термошафу. Включали обігрів до досягнення значень критичної температури для води (Ткр.=374 °C і тиску Ркр.=225 атм) і витримували впродовж 30 хв. Після закінчення часу термообробки обігрів відключали. При зниженні температури до значень 20-25 °C робили розгерметизацію реактора і зливали термооброблений об'єм фільтрату ЗТПВ в накопичувальну ємність. Потім робили визначення основних параметрів. 3 Величина ХСК, мгО/дм , очищеної води фільтрату при цьому знаходилися в межах 1250,0 3 мгО/дм . Ступінь очистки фільтрату ЗТПВ досягав: Ст(хск)=[(ХСКвих.-ХСКоч.)/ХСКвих.]×100 %= =[(4000,0-1250,0)/4000,0]×100 %=68,75 %. При цьому показники коефіцієнта світлопроникності (А, %) склали 58,0 % (табл. 1, пр. 18). Як випливає з отриманих даних, при недостатньо високому ступені очистки водного фільтрату ЗТПВ (Ст(хск)=68,75 %) він характеризується також низькими показниками коефіцієнта світлопропускання (А, %=58,0 %), внаслідок наявності в об'ємі термообробленого фільтрату завислих органічних і мінеральних речовин різної природи. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб очистки водного фільтрату ЗТПВ шляхом термообробки його в реакторі закритого типу при надкритичному стані води фільтрату у присутності сорбенту, що забезпечило б досягнення необхідного технічного результатупідвищення ефективності процесу очистки висококонцентрованого фільтрату стічних вод, який містить органічні і мінеральні забрудники різної природи, за рахунок збільшення глибини видалення компонентів водного об'єму, а також спрощення процесу очистки. Для вирішення поставленої задачі запропоновано спосіб очистки водного фільтрату звалищ твердих побутових відходів (ЗТПВ), що включає термообробку фільтрату при підвищених температурі і тиску в реакторі закритого типу, в якому, згідно з винаходом, процес здійснюють при надкритичному стані води фільтрату при температурі 374-390 °С і тиску 225-235 атм, у присутності природного цеоліту на основі шабазиту або морденіту, або клиноптилоліту при масовому співвідношенні водний фільтрат:мінерал, рівному 1:(0,04-0,1). Суть пропонованого способу очистки водного фільтрату ЗТПВ полягає в наступному. Проведення процесу очищення водного фільтрату, що передбачає термообробку останнього в реакторі закритого типу при надкритичному стані води фільтрату, у присутності природного цеоліту, забезпечує підвищений ступінь очистки висококонцентрованих стічних вод від розчинених і завислих органічних і мінеральних речовин. Це досягається, як ми вважаємо, за рахунок повнішого протікання процесів диспергування і розчинення твердоподібних компонентів фільтрату, що сприяє ініціюванню окислювально-відновних реакцій, сорбції колоїдної зависі на поверхні цеоліту і повнішому освітленню термообробленого фільтрату. Необхідно зазначити, що заявлені умови процесу очистки фільтрату ЗТПВ забезпечують підвищену глибину протікання циклу деструкції різних органічних і мінеральних речовин і не вимагають періодичного зниження температури реакції для його переривання. Це приводить до спрощення технології очищення. Таким чином, сукупність суттєвих ознак способу очистки водного фільтрату ЗТПВ, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату - підвищення ефективності очистки висококонцентрованого водного фільтрату ЗТПВ від важкорозчинних завислих органічних і мінеральних речовин за показниками ХСК до 86,590,0 % і за величиною коефіцієнта світлопропускання (А, %) до 91-94,0 %, а також спрощення технології очистки. Спосіб реалізується наступним чином. Очищенню піддають висококонцентрований водний фільтрат звалищ твердих побутових відходів (ЗТПВ) з шламонакопичувача сел. Пирогово з наступними фізико-хімічними показниками: 3 - біхроматною окисністю (ХСК, мгО/дм ) - 3800-4000,0; - коефіцієнтом світлопропускання (А, %) - 4,0-6,0. Технологія очищення висококонцентрованого за органічними, мінеральними забрудниками водного фільтрату ЗТПВ полягає в його термообробці в реакторі закритого типу при підвищених (надкритичних) температурі і тиску (Ткр. - 374-390 °C; Ркр. - 225-235 атм) у присутності природних цеолітів Закарпатської області (у вигляді клиноптилоліту і шабазиту Сокирницького родовища та морденіту Водицького родовища). У змішувач завантажують водний фільтрат ЗТПВ і цеоліт з розміром частинок 3-5,0 мм при масовому співвідношенні водний фільтрат:цеоліт 1:(0,04-0,10), відповідно. Суміш перемішують впродовж 1-3 хв. Підготовлений таким чином водний фільтрат переносять в реактор автоклава 2 UA 102164 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 закритого типу, який потім поміщають в термошафу. Включають обігрів до досягнення надкритичних значень температури і тиску для води (Ткр. 374-390 °C і тиску Ркр. 225-235 атм) і витримують впродовж 30-40 хв. Після закінчення часу термообробки обігрів відключають. При зниженні температури автоклава до показників 20-25 °C роблять розгерметизацію реактора і переливають термооброблений фільтрат ЗТПВ в накопичувальну ємність. Ступінь очищення термообробленого водного фільтрату ЗТПВ від розчинених і завислих 3 органічних і мінеральних речовин визначають за зниженням значень ХСК, мгО/дм і розраховують з виразу: Ст(хск)=[(ХСК вих. - ХСК оч.)/ХСКвих.]×100 %, 3 де - ХСКвих. - значення біхроматної окисності вихідних стоків, мгО/дм ; 3 - ХПКоч. - значення біхроматної окисності очищених стоків, мгО/дм . Показник коефіцієнта світлопропускання (А, %), що характеризує ступінь прозорості води, визначають на приладі КФК-2 (колориметр фотоелектричний концентраційний). Приклад виконання за винаходом. Очищенню піддають висококонцентрований водний фільтрат звалищ твердих побутових відходів (ЗТПВ) з наступними показниками: 3 біхроматна окисність (ХСК) - становить 4000,0 мгО/дм , коефіцієнт світлопропускання (А, %) - дорівнює 6,0 %. Як природний цеоліт використовують клиноптилоліт Сокирницького родовища Закарпатської області із дисперсністю часток 3-5 мм. 3 У змішувач, обладнаний мішалкою, завантажують водний фільтрат ЗТПВ у кількості 1,0 дм і 70,0 г. клиноптилоліту з дисперсністю часток 3-5 мм при масовому співвідношенні водний фільтрат:цеоліт, рівному 1:0,07, відповідно. Суміш перемішують впродовж 2 хв. Підготовлений таким чином водний фільтрат переносять в реактор автоклава закритого типу, який потім поміщають в термошафу. Включають обігрів до досягнення надкритичних значень температури і тиску для води (Ткр. - 374 °C, Ркр. - 225 атм) і витримують впродовж 30 хв. Після закінчення часу термообробки обігрів відключають. При зниженні температури до 25 °C роблять розгерметизацію реактора і переливають термооброблений фільтрат ЗТПВ в накопичувальну ємність для проведення необхідних замірів. 3 Величина біхроматної окисності фільтрату при цьому досягає 520,0 мгО/дм . Ступінь очистки термообробленого водного фільтрату ЗТПВ від розчинених органічних і мінеральних речовин Ст(хск) досягає значень: Ст(хск) =[(4000,0-520,0)/4000,0]×100 %=87,0 %. При цьому величина коефіцієнта світлопропускання (А, %) дорівнює 92,0 %. Дані з ефективності очистки представлені в таблиці, пр. 1. Аналогічно прикладу виконання за винаходом були проведені досліди з високотемпературної очистки водного фільтрату ЗТПВ при різних величинах температури і тиску, а також при різних масових співвідношеннях водного фільтрату і цеоліту (клиноптилоліту, шабазиту, морденіту), які знаходяться як в заявленому діапазоні, так і при позамежних значеннях. Дані представлені в таблиці, приклади 1-16. Встановлено, що використання заявлюваних умов термообробки водного фільтрату в реакторі закритого типу при надкритичному (флюїдному) стані води, тобто в діапазоні температур 374-390 °C і тиску 225-235 атм, у присутності цеоліту при масовому співвідношенні водний фільтрат:цеоліт, рівному 1:(0,04-0,1), відповідно, забезпечує ступінь очистки (Ст(хск) водного фільтрату ЗТПВ від розчинених і завислих органічних і мінеральних речовин за 3 величиною ХСК, мгО/дм до 86,5-90,0 %, за величиною коефіцієнта світлопропускання (А, %) до 91-94,0 % (табл., пр. 1-12). При зниженні температури термообробки нижче заявлюваної межі, наприклад, 370 °C, що одночасно викликає пониження тиску в реакторній зоні до 215 атм, спостерігається зміна фізичного стану системи, який призводить до істотного зниження показників очищення водного фільтрату (Ст(хск)=72,0 %, А=69,0 %) (табл., пр. 13). Верхня межа температури і тиску в системі обмежена тим, що збільшення зазначених параметрів не призводить до підвищення ефективності процесу очищення і є економічно і технологічно недоцільним (табл. пр. 14). При співвідношенні водний фільтрат:цеоліт, нижче заявлюваної межі (1: 0,02), тобто при зниженій кількості цеоліту в системі, не досягається повнота хімічних перетворень компонентів водного фільтрату, що призводить до зниження показників очистки (Ст(хск)=79,5 %; А=73,0 %) (табл., пр. 15). 3 UA 102164 C2 5 10 15 Позамежне збільшення кількості цеоліту в системі, наприклад, при співвідношенні водний фільтрат:цеоліт, рівному 1:0,13, не сприяє підвищенню якості очистки водного фільтрату і призводить до перевитрат цеоліту (табл., пр. 16). Перевага запропонованого способу очистки водного фільтрату звалищ твердих побутових відходів, в порівнянні з відомим [3], полягає в досягненні підвищених показників очистки висококонцентрованого фільтрату ЗТПВ від розчинених і завислих органічних і мінеральних речовин. Ступінь очистки висококонцентрованого водного фільтрату ЗТПВ від розчинених органічних і мінеральних речовин підвищується з 68,7 % до 86,5-90,0 %, тобто на 17,8-21,3 %. Ступінь очистки від забарвлених і завислих органічних і мінеральних речовин, які характеризуються коефіцієнтом світлопропускання (А, %) досягає значень 91,0-94,0 %, що на 36,0-37,0 % перевищують показники відомого способу (54-58,0 %). Слід зазначити, що реалізація запропонованого способу очистки водного фільтрату ЗТПВ дозволяє спростити технологію очистки за рахунок усунення переривання процесу при надкритичному стані флюїду. Перевагою запропонованого способу очистки водного фільтрату ЗТПВ є можливість дезактивації високотоксичних компонентів та хімічних отруйних речовин водного фільтрату, [4]. Таблиця Умови термообробки № Тиск, атм. Природа цеоліта 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 374 382 390 374 390 374 382 390 374 390 374 390 225 230 235 225 235 225 230 235 225 235 225 235 клиноптил. -II-II-II-II-II-II-IIморденіт морденіт шабазит шабазит 13 14 15 16 370 400 382 382 215 250 230 230 клиноптил. -II-II-II 17 18 374 390 225 235 5 за винаходом 1:0,07 1:0,07 1:0,07 1:0,10 1:0,10 1:0,04 1:0,04 1:0,04 1:0,07 1:0,10 1:0,07 1:0,10 позамежні значення 1:0,07 1:0,07 1:0,02 1:0,13 за способом (3) Коефіцієнт світлопропускання, А, % 87,0 87,5 89,0 88,0 90,5 86,5 87,0 88,0 87,5 90,0 88,0 90,0 92,0 92,5 93,0 92,5 94,0 91,0 92,0 92,5 92,0 93,5 92,0 94,0 72,0 90,0 79,5 90,0 69,0 94,0 73,0 94,0 65,0 68,7 Мас. співвідношення водний фільтрат: цеоліт Температура, °C Показники Ступінь очистки, Ст(хск), % 6 54,0 58,0 7 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 1. Спосіб очистки водного фільтрату звалищ твердих побутових відходів, що включає термообробку фільтрату при підвищених температурі і тиску в реакторі закритого типу, який відрізняється тим, що процес здійснюють при надкритичному стані води фільтрату у присутності природного цеоліту. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що термообробку водного фільтрату здійснюють при температурі 374-390 °C і тиску 225-235 атм. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як природний цеоліт використовують шабазит або морденіт, або клиноптилоліт при масовому співвідношенні водний фільтрат:цеоліт, рівному 1:(0,04-0,10). 4 UA 102164 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Process for the treatment of hydrous filtrate of solid domestic waste dumps

Автори англійською

Honcharuk Vladyslav Volodymyrovych, Kucheruk Dmytro Dmytrovych, Yaremenko Valentyn Oleksiiovych, Samsoni-Todorov Oleksandr Olehovych, Vyhovska Iryna Anatoliivna

Назва патенту російською

Способ очистки водного фильтрата свалок твердых бытовых отходов

Автори російською

Гончарук Владислав Владимирович, Кучерук Дмитрий Дмитриевич, Яременко Валентин Алексеевич, Самсони-Тодоров Александр Олегович, Виговская Ирина Анатольевна

МПК / Мітки

МПК: C02F 11/18, B01J 3/00, C02F 1/02

Мітки: відходів, звалищ, твердих, фільтрату, побутових, спосіб, очистки, водного

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-102164-sposib-ochistki-vodnogo-filtratu-zvalishh-tverdikh-pobutovikh-vidkhodiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб очистки водного фільтрату звалищ твердих побутових відходів</a>

Подібні патенти