RU2785214C1 - Method for neutralization of acid mine water - Google Patents
Method for neutralization of acid mine water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785214C1 RU2785214C1 RU2022116801A RU2022116801A RU2785214C1 RU 2785214 C1 RU2785214 C1 RU 2785214C1 RU 2022116801 A RU2022116801 A RU 2022116801A RU 2022116801 A RU2022116801 A RU 2022116801A RU 2785214 C1 RU2785214 C1 RU 2785214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutralization
- mine water
- acid mine
- neutralizing
- wastewater
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 title abstract description 24
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 title abstract description 21
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 title abstract description 21
- 230000003472 neutralizing Effects 0.000 claims abstract description 40
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 27
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N Melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M NaHCO3 Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract 3
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 claims description 22
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 241000276438 Gadus morhua Species 0.000 claims 1
- 235000019516 cod Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- -1 sulfate ions Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 6
- YTOPFCCWCSOHFV-UHFFFAOYSA-N Tridemorph Chemical compound CCCCCCCCCCCCCN1CC(C)OC(C)C1 YTOPFCCWCSOHFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 108010028309 kalinin Proteins 0.000 description 5
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 5
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L Calcium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000003449 preventive Effects 0.000 description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910000628 Ferrovanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L Iron(II) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L Magnesium carbonate Chemical class [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N biuret Chemical compound NC(=O)NC(N)=O OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910021506 iron(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000011160 magnesium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical group [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано в охране окружающей среды при нейтрализации кислых шахтных вод угольных бассейнов, содержащих повышенные концентрации ионов металлов, особенно железа, и сульфат-ионов, например, кислых шахтных вод Кизеловского угольного бассейна.The invention can be used in environmental protection when neutralizing acid mine waters of coal basins containing high concentrations of metal ions, especially iron, and sulfate ions, for example, acid mine waters of the Kizelovsky coal basin.
Известен способ нейтрализации кислых сточных вод, содержащих серную кислоту, путем фильтрования через слой фильтрующего материала, содержащего двухкальциевые силикаты, в качестве которого используют пенобетон обычного твердения плотностью 500-800 кг/м3 фракции с размерами зерен 0,316-0,65 мм (патент РФ №2283815). Недостатком данного способа являются технологическая сложность приготовления бетона с размерами частиц нужной фракции, а также длительность операции фильтрования кислых сточных вод.There is a known method of neutralizing acidic wastewater containing sulfuric acid by filtering through a layer of filter material containing dicalcium silicates, which is used as ordinary hardening foam concrete with a density of 500-800 kg/m 3 fraction with a grain size of 0.316-0.65 mm (RF patent No. 2283815). The disadvantage of this method is the technological complexity of the preparation of concrete with particle sizes of the desired fraction, as well as the duration of the operation of filtering acidic wastewater.
Известны способы нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод, когда в качестве нейтрализующего реагента используют феррохромовый шлак. В первом способе нейтрализацию сточных проводят в две стадии - до величины рН 6-7 фильтрованием под разрежением 0,4-0,6 кгс/см2 через слой шлака толщиной 0,5-2,0 мм в течение 1 мин на первой стадии и до величины рН 8,5-9,5 нейтрализацией известковым молоком на второй стадии (патент РФ №2207324). Недостатками данного способа являются большой объем образующегося осадка, выпадающего на второй стадии нейтрализации при обработке известковым молоком, трудность его обезвоживания и длительность процесса нейтрализации. Во втором способе сточные воды нейтрализуют феррохромовым шлаком и подвергают фильтрованию под разрежением 0,03-0,06 МПа в течение 1-2 мин или давлением 0,1-0,3 МПа в течение 15-20 мин через слой феррохромового шлака толщиной 0,3-0,5 мм (патент РФ №2211191). Недостатками данного способа являются большой расход феррохромового шлака и трудности, связанные с удалением осадка из отстойников.Known methods for neutralizing acidic iron-containing wastewater, when ferrochrome slag is used as a neutralizing agent. In the first method, the neutralization of wastewater is carried out in two stages - up to a pH value of 6-7 by filtration under a vacuum of 0.4-0.6 kgf/cm 2 through a layer of slag 0.5-2.0 mm thick for 1 min at the first stage and to a pH value of 8.5-9.5 by neutralization with milk of lime in the second stage (RF patent No. 2207324). The disadvantages of this method are the large amount of sludge formed in the second stage of neutralization when treated with milk of lime, the difficulty of dehydration and the duration of the neutralization process. In the second method, wastewater is neutralized with ferrochrome slag and subjected to filtration under a vacuum of 0.03-0.06 MPa for 1-2 minutes or a pressure of 0.1-0.3 MPa for 15-20 minutes through a layer of ferrochromium slag with a thickness of 0. 3-0.5 mm (RF patent No. 2211191). The disadvantages of this method are the high consumption of ferrochromium slag and the difficulties associated with the removal of sediment from the settling tanks.
Известен способ обработки кислых железосодержащих растворов, в котором проводят нейтрализацию раствора и последующее осаждение ионов железа нейтрализующим реагентом - раствором гидроксида калия при рН 9-10, окисление образующегося гидроксида железа (II) до гидроксида железа (III) перекисью водорода, отделение осадка и его сушку (патент РФ №2019524). Недостатками данного способа являются использование дорогостоящих реактивов - гидроксида калия, перекиси водорода, а также сложность технологических операций.A known method of processing acidic iron-containing solutions, in which neutralization of the solution and subsequent precipitation of iron ions with a neutralizing reagent - a solution of potassium hydroxide at pH 9-10, oxidation of the resulting iron (II) hydroxide to iron (III) hydroxide with hydrogen peroxide, separation of the precipitate and its drying (RF patent No. 2019524). The disadvantages of this method are the use of expensive reagents - potassium hydroxide, hydrogen peroxide, as well as the complexity of technological operations.
Известен способ очистки кислых сточных вод, содержащих ионы металлов, путем нейтрализации щелочными водами с рН 10-12, в которые вводят гуминовые кислоты сапропеля и торфа для получения шлама, состоящего из хелатных соединений металлов с гуминовыми кислотами (патент РФ №2096349). Недостатком данного способа является технологическая сложность, связанная с необходимостью приготовления водных экстрактов гуминовых кислот из сапропеля и торфа.A known method of purification of acidic wastewater containing metal ions by neutralization with alkaline water with a pH of 10-12, which is injected with sapropel and peat humic acids to obtain a sludge consisting of metal chelate compounds with humic acids (RF patent No. 2096349). The disadvantage of this method is the technological complexity associated with the need to prepare aqueous extracts of humic acids from sapropel and peat.
Известен способ нейтрализации сточных вод, содержащих сульфат-ионы, с помощью щелочных реагентов, чаще всего извести, известкового молока, карбонатов кальция и магния (Яковлев С.В., Карелин А.Я., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. - М., Стройиздат, 1985, с. 104). Существенным недостатком данного способа является образование пересыщенного раствора гипса, выделение которого из раствора может продолжаться несколько суток, а также большой объем осадка, представляющего собой взвесь коллоидных частиц, вследствие чего осадок трудно уплотняется и обезвоживается.A known method of neutralizing wastewater containing sulfate ions using alkaline reagents, most often lime, milk of lime, calcium and magnesium carbonates (Yakovlev S.V., Karelin A.Ya., Laskov Yu.M., Voronov Yu.V. Purification of industrial wastewater - M., Stroyizdat, 1985, p. 104). A significant disadvantage of this method is the formation of a supersaturated gypsum solution, the release of which from the solution can last several days, as well as a large amount of sediment, which is a suspension of colloidal particles, as a result of which the sediment is difficult to compact and dehydrate.
Известны способы совместного применения щелочного реагента и флокулянта для ускорения осаждения образующихся в процессе нейтрализации частиц коллоидного размера для нейтрализации кислых сульфатсодержащих сточных вод (патент РФ №2355647) и очистки кислых шахтных и подотвальных вод, содержащих ионы тяжелых металлов (патент РФ №2386592). Недостатками данных способов являются использование дорогостоящих реактивов-флокулянтов, необходимость подбора флокулянтов, наиболее подходящих для данного типа сточных вод (Аксенов В.И., Ладыгичев М.Г., Ничкова И.И. и др. Водное хозяйство промышленных предприятий. Справочное издание. Книга 1. - М., Теплотехник, 2005, с. 322-323), а также длительность осуществления процессов вследствие невысокой скорости осаждения взвешенных веществ и их технологическая сложность, связанная с необходимостью отстаивания образовавшегося осадка.Known methods for the combined use of an alkaline reagent and a flocculant to accelerate the deposition of colloidal particles formed in the process of neutralization for the neutralization of acidic sulfate-containing wastewater (RF patent No. 2355647) and the purification of acidic mine and dump waters containing heavy metal ions (RF patent No. The disadvantages of these methods are the use of expensive flocculant reagents, the need to select flocculants that are most suitable for this type of wastewater (Aksenov V.I., Ladygichev M.G., Nichkova I.I. and others. Water management of industrial enterprises. Reference publication.
Известен способ нейтрализации кислых шахтных вод, в котором в качестве нейтрализующего реагента используют шлак, образующийся при производстве феррованадия силикоалюминотермическим методом, состоящий до 97 мас. % из частиц размером менее 2 мм и содержащий оксид кальция в количестве 53,0-60,0 мас. % и оксид магния в количестве 8,0-9,0 мас. %. Нейтрализацию осуществляют проточным методом, используя шлак в виде фильтрующей дамбы (патент РФ №2622132). Недостатком данного способа является технологическая сложность, связанная с необходимостью создания перед дамбой водоотводной канавы и накопительного пруда в качестве устройства для равномерной подачи воды.A known method of neutralizing acidic mine waters, in which slag is used as a neutralizing agent, which is formed during the production of ferrovanadium by the silicoaluminothermic method, consisting of up to 97 wt. % of particles smaller than 2 mm and containing calcium oxide in the amount of 53.0-60.0 wt. % and magnesium oxide in the amount of 8.0-9.0 wt. %. Neutralization is carried out by the flow method, using slag in the form of a filtering dam (RF patent No. 2622132). The disadvantage of this method is the technological complexity associated with the need to create in front of the dam drainage ditch and storage pond as a device for uniform water supply.
Известен способ очистки кислых шахтных вод, включающий подачу кислых шахтных вод и углесодержащего сорбента в натрий-форме и их смешивание до нейтрализации вод. Сорбент включает в себя бурый уголь, гидроксид натрия и технологическую воду (патент РФ №2319669). Недостатком данного способа являются его трудоемкость, связанная с необходимостью постоянного отвода отсорбированного металла на термическое окисление, и большие затраты на приготовление сорбента и очистку шахтных вод.A known method of purification of acidic mine waters, including the supply of acidic mine waters and carbon-containing sorbent in the sodium form and their mixing to neutralize the water. The sorbent includes brown coal, sodium hydroxide and process water (RF patent No. 2319669). The disadvantage of this method is its complexity associated with the need for constant removal of the sorbed metal for thermal oxidation, and high costs for the preparation of the sorbent and purification of mine water.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ нейтрализации кислых шахтных вод путем введения в стоки нейтрализующего реагента. В качестве нейтрализующего реагента используют пульпу из шлама отхода Березниковского содового завода, состоящую из мелкодисперсного карбоната кальция не менее 80 масс. % и приготовленную в смесителе с использованием воды из шахтного самоизлива, при этом пульпу подают дозированным сливом в зону реакции - канал самоизлива кислых шахтных вод - с последующей подачей очищенных стоков в отстойник (патент РФ №2293063 от 10.02.2007, Бюл. №4). Данный способ принят за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of the combination of features is a method for neutralizing acidic mine waters by introducing a neutralizing agent into the drains. As a neutralizing agent, a pulp from the waste sludge of the Berezniki soda plant is used, consisting of finely dispersed calcium carbonate of at least 80 wt. % and prepared in a mixer using water from the mine self-spill, while the pulp is fed by dosed drain into the reaction zone - the acid mine water self-spill channel - with subsequent supply of treated effluents to the sump (RF patent No. 2293063 dated 10.02.2007, Bull. No. 4) . This method is taken as a prototype.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа - способ нейтрализации кислых шахтных вод путем введения в стоки нейтрализующего реагента, подача нейтрализующего реагента с помощью известной установки из прототипа дозированным сливом в зону реакции и последующая подача очищенных стоков в отстойник.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the proposed method - a method of neutralizing acidic mine waters by introducing a neutralizing reagent into the drains, supplying a neutralizing reagent using a known installation from the prototype with a dosed drain into the reaction zone and subsequent supply of treated effluents to the sump.
Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются необходимость создания площадки для складирования шлама отхода Березниковского содового завода, и сложность осуществления процесса, связанная с необходимостью использования погружного насоса для подачи сточной воды в установку для приготовления пульпы, приготовления самой пульпы из шлама отхода Березниковского содового завода, обогрева корпуса смесителя установки для улучшения условий транспортировки пульпы по трубопроводам в холодный период года, проведения периодической профилактической промывки технологических линий подачи пульпы вследствие ее осаждения внутри технологических линий, а также длительность осуществления процесса - на стадию приготовления пульпы в смесителе установки требуется до 20 минут. Использование погружного насоса для подачи сточной воды в установку, работа смесителя для приготовления пульпы, а также обогрев корпуса смесителя установки ведут к повышенным энергетическим и финансовым затратам, которые также считаются недостатками данного способа.The disadvantages of the known method, taken as a prototype, are the need to create a platform for storing waste sludge from the Berezniki soda plant, and the complexity of the process associated with the need to use a submersible pump to supply wastewater to the plant for pulp preparation, preparing the pulp itself from the waste sludge from the Berezniki soda plant , heating the body of the mixer of the plant to improve the conditions for transporting the pulp through pipelines in the cold season, carrying out periodic preventive washing of the technological lines for supplying the pulp due to its deposition inside the technological lines, as well as the duration of the process - the stage of preparing the pulp in the mixer of the plant takes up to 20 minutes. The use of a submersible pump for supplying waste water to the plant, the operation of the mixer for pulp preparation, and the heating of the mixer body of the plant lead to increased energy and financial costs, which are also considered disadvantages of this method.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются упрощение способа нейтрализации кислых шахтных вод, удешевление его и сокращение времени проведения.The objectives to be solved by the claimed invention are the simplification of the method of neutralization of acidic mine waters, its reduction in cost and time reduction.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе нейтрализации кислых шахтных вод путем введения в стоки нейтрализующего реагента в качестве нейтрализующего реагента используют сточные воды производства меламина ПАО «Метафракс», результаты химического анализа которых представлены в таблице 1, при этом нейтрализующий реагент подают дозированным сливом в зону реакции - канал самоизлива кислых шахтных вод - с последующей подачей очищенных стоков в отстойник.The problem was solved due to the fact that in the known method of neutralizing acid mine waters by introducing a neutralizing reagent into the drains, wastewater from the melamine production of PJSC Metafrax is used as a neutralizing reagent, the results of the chemical analysis of which are presented in table 1, while the neutralizing reagent is supplied dosed discharge into the reaction zone - a channel for self-discharge of acid mine water - with subsequent supply of treated effluents to the sump.
Доставка нейтрализующего реагента осуществляется автотранспортом или по напорному трубопроводу непосредственно в установку. Рекомендуемое количество нейтрализующего реагента составляет 10 об. % от объема обрабатываемых кислых шахтных вод с начальным значением рН=3. Изменение значения рН обрабатываемых кислых шахтных вод в большую или меньшую сторону ведет к соответствующему изменению количества нейтрализующего реагента.Delivery of the neutralizing reagent is carried out by road or through a pressure pipeline directly to the unit. The recommended amount of neutralizing agent is 10 vol. % of the volume of treated acidic mine waters with an initial pH value of 3. Changing the pH value of the treated acid mine water up or down leads to a corresponding change in the amount of neutralizing agent.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа:Features of the proposed technical solution, different from the prototype:
1) в качестве нейтрализующего реагента используют сточные воды производства меламина ПАО «Метафракс»;1) as a neutralizing agent, wastewater from the melamine production of PJSC "Metafrax" is used;
2) отсутствует необходимость создания площадки для складирования нейтрализующего реагента;2) there is no need to create a site for storing a neutralizing agent;
3) отсутствует необходимость в работе погружного насоса для подачи сточной воды в установку;3) there is no need for a submersible pump to supply wastewater to the installation;
4) отсутствует необходимость в работе смесителей установки для приготовления пульпы, так как нейтрализующий реагент представляет собой жидкость;4) there is no need for the operation of the mixers of the pulp preparation plant, since the neutralizing agent is a liquid;
5) отсутствует необходимость обогрева корпуса смесителя установки для улучшения условий транспортировки пульпы по трубопроводам в холодный период года, так как нейтрализующий реагент представляет собой жидкость;5) there is no need to heat the body of the mixer of the installation to improve the conditions for transporting pulp through pipelines in the cold season, since the neutralizing agent is a liquid;
6) снижаются временные и трудозатраты на проведение периодической профилактической промывки технологических линий подачи пульпы вследствие ее осаждения внутри технологических линий, так как нейтрализующий реагент представляет собой жидкость, в связи с этим же снижается количество профилактических промывок и возрастают временные интервалы между ними;6) time and labor costs for carrying out periodic preventive washing of technological lines for supplying pulp are reduced due to its deposition inside the technological lines, since the neutralizing agent is a liquid, in connection with this, the number of preventive washings is reduced and the time intervals between them increase;
7) уменьшается длительность осуществления процесса в связи с отсутствием стадии приготовления пульпы в смесителе установки.7) the duration of the process is reduced due to the absence of the stage of pulp preparation in the plant mixer.
Отличительные признаки №№2-6 заявляемого технического решения обеспечивают упрощение технологического процесса и снижение энергетических и финансовых затрат относительно прототипа.Distinctive features No. 2-6 of the proposed technical solution provide a simplification of the technological process and a reduction in energy and financial costs relative to the prototype.
Использование в качестве нейтрализующего реагента сточных вод производства меламина обеспечивает за счет смешения двух реагирующих между собой водных растворов (сточных вод производства меламина и кислых шахтных вод) реакционную способность всего объема нейтрализующего реагента и достаточно быструю нейтрализацию кислых шахтных вод в зоне реакции - канале самоизлива кислых шахтных вод, - что позволяет упростить способ нейтрализации, удешевить его и уменьшить время нейтрализации. В связи с отсутствием в нейтрализующем реагенте, сточных водах производства меламина, ионов кальция, в растворе не образуется гипс.The use of melamine production wastewater as a neutralizing reagent provides, by mixing two reacting aqueous solutions (melamine production wastewater and acid mine waters), the reactivity of the entire volume of the neutralizing reagent and fairly rapid neutralization of acid mine waters in the reaction zone - the acid mine self-discharge channel waters, which makes it possible to simplify the method of neutralization, reduce its cost and reduce the time of neutralization. Due to the absence of calcium ions in the neutralizing agent, melamine production wastewater, gypsum is not formed in the solution.
Использование нейтрализующего реагента в количестве менее 10 об. % от объема обрабатываемых кислых шахтных вод с начальным значением рН=3 не позволит обеспечить достижения нейтрального показателя кислотности воды (рН=7).The use of a neutralizing reagent in an amount of less than 10 vol. % of the volume of treated acidic mine waters with an initial value of pH=3 will not allow achieving a neutral index of water acidity (pH=7).
Использование нейтрализующего реагента в количестве более 10 об. % от объема обрабатываемых кислых шахтных вод с начальным значением рН=3 нецелесообразно в связи с созданием щелочной среды (рН>7).The use of a neutralizing reagent in an amount of more than 10 vol. % of the volume of treated acidic mine waters with an initial value of pH=3 is impractical due to the creation of an alkaline environment (pH>7).
Пример осуществления способа.An example of the implementation of the method.
Для проведения лабораторных исследований произведен отбор шахтной воды и сточных вод производства меламина.Mine water and melamine production wastewater were sampled for laboratory research.
Вода для лабораторных экспериментов была отобрана из штольни шахты имени Калинина в летнюю межень 2021 г. Излив данной шахты характеризуется наиболее высоким уровнем концентрации загрязнителей (Максимович Н.Г., Пьянков С.В. Кизеловский угольный бассейн: экологические проблемы и пути решения. - Пермь, Изд-во ПГНИУ, 2018, с. 133-134). Результаты химического анализа шахтной воды из штольни шахты имени Калинина представлены в таблице 2.Water for laboratory experiments was taken from the adit of the Kalinin mine in the summer low season of 2021. The outflow of this mine is characterized by the highest level of pollutant concentration (Maksimovich N.G., Pyankov S.V. Kizelovsky coal basin: environmental problems and solutions. - Perm , Publishing House of PSNIU, 2018, pp. 133-134). The results of the chemical analysis of mine water from the adit of the Kalinin mine are presented in Table 2.
Проводили исследования нейтрализующей способности предлагаемого нейтрализующего реагента и определение оптимального количества его расхода на нейтрализацию кислых шахтных вод из штольни шахты имени Калинина.Conducted studies of the neutralizing ability of the proposed neutralizing reagent and determining the optimal amount of its consumption for the neutralization of acidic mine waters from the adit of the Kalinin mine.
Описание экспериментов.Description of experiments.
В стеклянный стакан объемом 400 см3 мерной пипеткой отмеряли 50 см3 воды из штольни шахты имени Калинина. Бюретку для титрования заполняли сточной водой производства меламина. Производили титрование шахтной воды, добавляя сточную воду порциями по 0,2 см3. Во время титрования производили перемешивание раствора с помощью магнитной мешалки «Мешалка магнитная NS» (Россия) при 250 об/мин. Изменение рН раствора контролировали с помощью рН-метра «Эксперт-рН» (Россия) и электрода стеклянного комбинированного ЭСК-10601/7 (Россия).In a glass beaker with a volume of 400 cm 3 50 cm 3 of water from the adit of the Kalinin mine was measured with a measuring pipette. The titration burette was filled with waste water from the melamine industry. Produced titration of mine water, adding waste water in portions of 0.2 cm 3 . During the titration, the solution was stirred using a magnetic stirrer "Magnetic Stirrer NS" (Russia) at 250 rpm. Changes in the pH of the solution were monitored using an Expert-rN pH meter (Russia) and an ESK-10601/7 combined glass electrode (Russia).
На фиг 1 представлен результаты эксперимента по титрованию кислой шахтной воды нейтрализующим реагентом - сточной водой производства меламина (кривая 1). Видно, что для достижения нейтральной реакции среды (рН раствора - 7) в кислые шахтные воды потребовалось добавить сточные воды производства меламина в количестве 10 об. % от объема шахтных вод. После выключения магнитной мешалки осадок, образовавшийся в результате нейтрализации, в течение минуты полностью оседал на дне стакана.Figure 1 shows the results of an experiment on titration of acidic mine water with a neutralizing reagent - waste water from the production of melamine (curve 1). It can be seen that in order to achieve a neutral reaction of the medium (solution pH - 7), it was necessary to add melamine production wastewater in the amount of 10 vol. % of the volume of mine water. After turning off the magnetic stirrer, the precipitate formed as a result of neutralization completely settled on the bottom of the beaker within a minute.
Для сравнения проводили нейтрализацию кислой шахтной воды из штольни шахты имени Калинина раствором гидроксида натрия. В стеклянный стакан объемом 400 см3 мерной пипеткой отмеряли 200 см3 кислой шахтной воды. Бюретку для титрования заполняли 0,01н раствором гидроксида натрия, имеющим рН=11,7. Производили титрование кислой шахтной воды, добавляя 0,01 н раствор гидроксида натрия порциями по 0,5 см3. Перемешивание и контроль за изменением рН раствора производили аналогично предыдущему эксперименту и теми же приборами.For comparison, acidic mine water from the adit of the Kalinin mine was neutralized with a solution of sodium hydroxide. In a glass beaker with a volume of 400
Результаты эксперимента представлены на фиг. 1 (кривая 2). Видно, что добавление к пробе кислых шахтных вод равного объема 0,01 н раствора гидроксида натрия привело к повышению величины рН до 5,6 единиц. Полученный результат объясним отличием химического состава сточных вод производства меламина от 0,01 н раствора гидроксида натрия - в сточных водах производства меламина помимо гидроксида натрия содержатся также аминосоединения (меламин, биурет, карбамид), которые в соответствующих условиях также способны создавать щелочную реакцию среды, обеспечивая тем самым более быстрое достижение нейтральной реакции среды. После выключения магнитной мешалки на осаждение осадка, образовавшегося в результате нейтрализации, требовалось до 5 минут, осадок имел более рыхлую консистенцию по сравнению с осадком, образовавшимся после нейтрализации кислых шахтных вод сточными водами производства меламина.The results of the experiment are shown in Fig. 1 (curve 2). It can be seen that the addition of an equal volume of 0.01 N sodium hydroxide solution to the acid mine water sample led to an increase in pH to 5.6 units. The obtained result can be explained by the difference in the chemical composition of melamine production wastewater from 0.01 N sodium hydroxide solution - in addition to sodium hydroxide, melamine production wastewater also contains amino compounds (melamine, biuret, urea), which, under appropriate conditions, are also capable of creating an alkaline reaction of the environment, providing thereby faster achievement of a neutral reaction of the medium. After turning off the magnetic stirrer, it took up to 5 minutes to settle the sediment formed as a result of neutralization, the sediment had a looser consistency compared to the sediment formed after neutralization of acid mine waters with melamine production wastewater.
ЛитератураLiterature
Аксенов В.И., Ладыгичев М.Г., Ничкова И.И. и др. Водное хозяйство промышленных предприятий. Справочное издание. Книга 1. - М., Теплотехник, 2005. 640 с.Aksenov V.I., Ladygichev M.G., Nichkova I.I. etc. Water management of industrial enterprises. Reference edition.
Максимович Н.Г., Пьянков С.В. Кизеловский угольный бассейн: экологические проблемы и пути решения. - Пермь, Изд-во ПГНИУ, 2018. 288 с.Maksimovich N.G., Pyankov S.V. Kizelovsky coal basin: environmental problems and solutions. - Perm, Publishing house of PGNIU, 2018. 288 p.
Яковлев С.В., Карелин А.Я., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. - М., Стройиздат, 1985. 335 с.Yakovlev S.V., Karelin A.Ya., Laskov Yu.M., Voronov Yu.V. Purification of industrial waste water. - M., Stroyizdat, 1985. 335 p.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785214C1 true RU2785214C1 (en) | 2022-12-05 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU453359A1 (en) * | 1973-04-10 | 1974-12-15 | Э. И. Мастеровой, П. П. Логинов , В. И. Забрамный Государственный научно исследовательский , проектный институт металлургической промышленности Гипросталь | METHOD OF NEUTRALIZATION OF ACIDIC WASTEWATER OF METALLURGICAL PRODUCTION |
| RU2293063C2 (en) * | 2005-03-14 | 2007-02-10 | Федеральное государственное научное учреждение "Естественнонаучный институт" | Method of neutralization of acidic mine water and plant for realization of this method |
| WO2016008717A1 (en) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | Omya International Ag | Acid wastewater treatment |
| RU2622132C1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-06-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Way to neutralise the acidic mine waters |
| RU2691052C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Method of purifying highly mineralized acid wastewater from a sulphate treatment plant |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU453359A1 (en) * | 1973-04-10 | 1974-12-15 | Э. И. Мастеровой, П. П. Логинов , В. И. Забрамный Государственный научно исследовательский , проектный институт металлургической промышленности Гипросталь | METHOD OF NEUTRALIZATION OF ACIDIC WASTEWATER OF METALLURGICAL PRODUCTION |
| RU2293063C2 (en) * | 2005-03-14 | 2007-02-10 | Федеральное государственное научное учреждение "Естественнонаучный институт" | Method of neutralization of acidic mine water and plant for realization of this method |
| WO2016008717A1 (en) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | Omya International Ag | Acid wastewater treatment |
| RU2622132C1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-06-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Way to neutralise the acidic mine waters |
| RU2691052C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Method of purifying highly mineralized acid wastewater from a sulphate treatment plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100450943C (en) | Method and system unit for flue gas desulfurization and wastewater treatment | |
| WO2017133513A1 (en) | Treatment apparatus and method for softening desulfurization wastewater | |
| Moore et al. | Effects of chromium on the activated sludge process | |
| CN104370418A (en) | Treatment method of chemical sewage | |
| KR101278230B1 (en) | The method and Appuratus of removing total nitrogen and phosphate in sewage and wastewater using precipitation-agent of rapidity for coagulation an flocculation | |
| JP2009072769A (en) | Sewage treatment system | |
| CN107686194A (en) | A kind of method being demulsified using MAP crystallization techniques to oil-containing emulsifying water | |
| CN105217836A (en) | A kind of method utilizing desulfurization wastewater to remove phosphor in sewage | |
| CN103011462B (en) | Device and method for treating waste residues of circulating make-up water by reutilizing lime softening method of power plant | |
| RU2785214C1 (en) | Method for neutralization of acid mine water | |
| CN110040880A (en) | The processing method of desulfurization wastewater | |
| CN103449628B (en) | Deep dehydration sludge water is utilized to remove the method for phosphorus in thickening sludge water | |
| JP3769148B2 (en) | Wastewater treatment equipment | |
| JP2009056346A (en) | Polluted muddy water treatment system | |
| CN212403770U (en) | Multistage crystallization precipitation treatment system for wastewater desalination | |
| Bilek et al. | Iron-hydroxide-removal from mining affected rivers | |
| KR200357173Y1 (en) | Acidic waste water treatment apparatus by means of sludge feedback | |
| RU2708310C1 (en) | Method of phosphorus removal from waste water of inner-surface sewage of sewage treatment facilities | |
| CN103387296B (en) | A kind of method removing chemical plating copper ions in sewage | |
| KR101218395B1 (en) | Inorganic sludge selective discharge facility applying contact grawing method in swirl flow | |
| CN207259331U (en) | A kind of kitchen garbage slurry fermentation waste water processing unit | |
| CN213446565U (en) | Desulfurization wastewater treatment system | |
| CN213446435U (en) | Intermittent biochemical phosphorus removal SBR reaction device | |
| CN110577269A (en) | Composite reagent for removing manganese and ammonia nitrogen in wastewater and application method thereof | |
| CN210481094U (en) | Synchronous cyanogen-breaking oil-removing air flotation tank for water treatment |