СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/52 

Изобретение относится к очистке жидкостей физическими и электрохимическими методами и может быть использовано в нефтегазодобывающей и обрабатывающей отраслях, а также в машиностроении, где необходима очистка растворов и сточных вод, содержащих диспергированные частицы металлов, глины, минеральных веществ, нефтепродуктов и т.п. представляющих устойчивые гетерогенные системы, например, буровых растворов, жидких отходов после процессов хонингования, шлифовки и полировки металлов, гранита, мрамора и др.

Известен способ очистки жидкостей, включающий обработку коагулянтом и флокулянтом, последующее отстаивание и отделение образующегося осадка [1] Недостатком этого способа является участие в данном процессе дорогостоящего флокулянта полиакриламида и алюмосодержащего коагулянта, что усложняет и удорожает процесс очистки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ очистки сточных вод, включающий обработку коагулянтом, отстаивание и фильтрацию [2] При этом в качестве коагулянта используют раствор после обработки дробленного шлака котлоагрегатов соляной кислотой и нейтрализации осветленным фильтратом золотошлаковой пульпы тех же котлоагрегатов. После отстаивания осветленную часть фильтруют через осадок, полученный при обработке шлака. Недостатком известного способа является узкая область его применения (только на тепловых электростанциях, где имеются исходные материалы для приготовления предлагаемого коагулянта). Использование такого коагулянта в других областях промышленности малоэффективно ввиду сложности технологического процесса его приготовления и дороговизны доставки, а также участия в процессе химических реагентов: соляной кислоты, золошлаковой пульпы, что не исключает перехода продуктов окисления в очищенную жидкость, т.е. не обеспечивает качественной очистки.

Задачей изобретения является создание универсального и дешевого способа очистки жидкостей при высоком качестве очистки.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном способе очистки жидкостей, включающем обработку коагулянтом, отстаивание и фильтрацию, коагулянт смешивают с очищаемой жидкостью в соотношении от 1:1 до 30:1, пропуская через смесь сжатый воздух, методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердую фазу и подвергают электрохимической обработке, при этом в качестве коагулянта используют раствор, который получают из очищаемой жидкости смешиванием и ее с технической водой в соответствии от 1:2 до 1:30, пропускают сжатый воздух, методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердую фазу, затем подвергают электрохимической обработке при насыщении раствора водородом с добавлением гидроксидов железа или алюминия, отстаивают, производят разделение фаз и осветление. При этом, в зависимости от состава очищаемой жидкости, цикл обработки активирующего раствора повторяют N раз по предлагаемой технологической схеме.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Очищаемые жидкости, содержащие диспергированные частицы металлов, глины, минеральных веществ, нефтепродуктов, представляют собой устойчивые дисперсные гетерогенные системы. Предлагаемый способ позволяет производить очистку жидкости, используя раствор, получаемый из той же очищаемой жидкости. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить дешевый и эффективный способ качественной очистки жидкости.

На фиг. 1 представлена технологическая схема установки для получения коагулянта; на фиг.2 то же, для очистки жидкости.

Технологическая схема установки для получения коагулянта (фиг.1) включает последовательно соединенные бак 1 очищаемой жидкости, усреднитель 2, насосы 3, электрокоагулятор 4 для электрохимической обработки, отстойник 5, бак 6 для сбора активирующего раствора и бак 7 осадка. В качестве отстойника 5 эффективно применение центрифугального оборудования. Технологическая схема установки для очистки жидкости (фиг.2) включает последовательно соединенные бак 8 очищаемой жидкости, смеситель 9, насос 10, очистное устройство 11 (для электрохимической обработки), фильтр 12 и бак 13 осадка.

Получение коагулянта и очистку жидкости по предлагаемому способу на установках фиг.1, 2 производят следующим образом. В усреднитель 2 заливают техническую воду и подают сжатый воздух. Туда же дозируют очищаемую жидкость из бака 1. Количество очищаемой жидкости по отношению к количеству технической воды должно быть от 1:2 до 1:30. Соотношение предварительно уточняют в лабораторных условиях для каждого вида очищаемой жидкости.

В усреднителе 2 из раствора методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и твердую фазу, при этом раствор насыщается воздухом. Затем раствор насосом 3 подают для электрохимической обработки в электрокоагулятор 4, в котором производят его электрохимическую обработку, насыщение водородом и добавляют в раствор гидроксиды железа или алюминия. При этом происходят изменения электрических параметров межмолекулярных сил отталкивания, адсорбционно-сольвативного барьера. Диспергированные частицы, приобретая электрические заряды, группируются вокруг гидроксильных групп, образуя крупные устойчивые агрегаты, т.е. идет процесс коагуляции.

По мере насыщения раствора гидроксидами, через 10-15 мин начинается энергичная коагуляция и разделение фаз, которая заканчивается в отстойнике 5. Осветленный раствор сливают в бак 6, откуда насосом 3 подают либо в смеситель 9 (фиг.2), либо назад в усреднитель 2 для повторной обработки по описанной технологии нужное количество раз в зависимости от состава очищаемой жидкости. Осадок из отстойника 5 отводят в бак 7 осадка. В качестве отстойника 5 целесообразно использование центрифугального оборудования.

Полученный раствор после обработки по описанной технологии на установке (фиг.1) приобретает свойства коагулянта.

Состав исходной очищаемой жидкости и состав активирующего раствора после обработки по описанной схеме приведен в табл.1.

Полученный коагулянт используют для очистки исходной жидкости (фиг.2). Для чего активирующий раствор из бака 6 (фиг.1) заливают в смеситель 9. Туда же из бака 8 подают очищаемую жидкость. Отношение количества активирующего раствора к количеству очищаемой жидкости выдерживают от 1:1 до 30:1. Приготовленный раствор тщательно перемешивают сжатым воздухом, методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердую фазу. Далее насосом 10 раствор перекачивают в очистное устройство 11, в котором подвергают электрохимической обработке. Время обработки регламентируется исходным составом очищаемой жидкости. В этом же очистном устройстве 11 происходит разделение фаз, после чего твердую фазу отводят в бак 13 осадка и далее направляют на утилизацию, а осветленную жидкость под остаточным напором подают в фильтр 12, в котором ее окончательно осветляют и далее сбрасывают при определенных условиях, а водоем или используют повторно на нужды основной технологии.

Усредненный качественный состав очищаемой и очищенной жидкости приведен в табл.2.

П р и м е р 1. Проводят очистку буровых растворов. В усреднитель 2 заливают техническую воду 40 л 20^оС и подают сжатый воздух. Туда же дозируют 10 л очищаемого бурового раствора, содержащего взвешенных веществ 850000 мг/л, нефтепродуктов 60000 мг/л, ионов: Fe⁺³ 150 мг/л, Cu⁺² 30 мг/л, Ni⁺² 30 мг/л, Zn⁺² 25 мг/л и G^общ 80 мг/л, плотностью 1,17 г/см³, концентрации твердой фазы по массе 20,6% и содержание коллоидной фазы 3,6% Затем в усреднителе 2 методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердой фазы 15-20% от исходного количества вещества. Затем раствор насосом 3 подают в электрокоагулятор 4, в котором производят электрохимическую обработку раствора на стальных электродах, ток 10А, напряжение 12В, время пребывания в электрокоагулятора 4-3 мин. После чего раствор направляют в трубчатый отстойник 5, где он осветляется и сливают в бак 6 сбора активирующего раствора, а осадок после отстойника направляют в бак 7 осадка.

Подготовленный таким образом раствор коагулянта используют для очистки того же обработавшего бурового раствора в соотношении количества бурового раствора к коагулянту 1:4, 1:10, 1:20. Очистку осуществляют на той же макетной установке по технологической схеме, аналогичной схеме приготовления коагулянта. Весь цикл очистки проходит за 45 мин.

П р и м е р 2. На действующей макетной установке проводят очистку бурового раствора аналогичного состава по технологии, описанной в примере 1. Изменено количество циклов для получения активирующего раствора N 3.

Очистку осуществляют на той же макетной установке, по технологической схеме, аналогичной схеме приготовления коагулянта.

Весь цикл очистки проходит за 15 мин.

Данные о результатах очистки приведены в табл.3.

П р и м е р 3. На действующей макетной установке проводят очистку сточных вод от процессов порезки и шлифовки гранитных изделий. В усреднитель 2 заливают сточную воду в количестве 40 мл при 20^о С, подают сжатый воздух и дозируют 80 л технической воды. Методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердой фазы (до 10-15% от исходного количества). Затем очищаемую жидкость насосом 3 подают в электрокоагулятор 4, в котором производят электрохимическую обработку на алюминиевых электродах, напряжение 12 В, ток 1 А, время процесса 3 мин. Затем жидкость направляют в трубчатый отстойник 5, в котором удаляют все частицы, гидравлическая крупность которых превышает 0,3 мм/с. Осветленную жидкость сливают в бак 6 сбора коагулянта, а осадок в бак 7.

Приготовленный раствор коагулянта используют для очистки сточных вод от производства гранитных изделий. Очистку осуществляют на той же макетной установке по технологической схеме, аналогичной схеме приготовления раствора коагулянта, при отношении количества очищаемых сточных вод к коагулянту 1:1 и 1:3.

Состав очищаемых сточных вод и результаты очистки приведены в табл.4.

П р и м е р 4. В усреднитель 2 заливают техническую воду 300 л при 20^о С и подают сжатый воздух. Туда же дозируют 10 л очищаемого бурового раствора состава по примеру 1. Затем в усреднителе 2 методом флотации выводят избыточное количество нeфтепродуктов и частично твердой фазы 15-20% от исходного количества вещества. Затем раствор насосом 3 подают в электрокоагулятор 4, в котором производят электрохимическую обработку раствора по режимам примера 1. После чего раствор направляют в трубчатый отстойник 5, где его осветляют и сливают в бак 6 сбора раствора коагулянта, а осадок после отстойника направляют в бак 7 осадка.

Подготовленный таким образом раствор коагулянта использовали для очистки того же обработанного бурового раствора в отношении количества бурового раствора к активирующему раствору, равном 1:30.

Согласно приведенным примерам, на эффективность очистки влияют количество циклов обработки по технологической схеме на фиг.1 получения раствора коагулянта, а также соотношение количества очищаемой жидкости к количеству раствора коагулянта, при очистке по схеме на фиг.2.

Энергетические затраты на очистку устойчивых дисперсных гетерогенных систем традиционными реагентными методами и при использовании предлагаемого способа ориентировочно одинаковы.

Однако ввиду большой дефицитности реагентов и флокулянтов, их дороговизны, экологической небезопасности и затрат на транспортировку и приготовление предлагаемый способ имеет значительные преимущества.

Использование: очистка устойчивых дисперсных гетерогенных систем, таких, как буровые растворы, стоки машиностроительной, нефтегазодобывающей и обрабатывающей промышленности. Сущность изобретения: способ включает обработку очищаемой жидкости коагулянтом при соотношении 1 : (1 - 30), флотацию, электрокоагуляционную обработку, отстаивание и фильтрацию. При этом в качестве коагулянта используют раствор, получаемый смешением очищаемой жидкости с технической водой при соотношении 1 (2 - 30) с последующей флотацией, электрохимической обработкой, отстаиванием и осветлением. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. , 4 табл.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ, включающий обработку коагулянтом, отстаивание и фильтрацию, отличающийся тем, что коагулянт смешивают с очищаемой жидкостью в соотношении 1 1 30, подвергают флотации сжатым воздухом и электрохимической обработке, причем в качестве коагулянта используют раствор, полученный смешением очищаемой жидкости с технической водой в соотношении 1 2 30 с последующей флотацией сжатым воздухом, электрохимической обработкой с насыщением водородом и добавлением гидроксидов железа или алюминия, отстаиванием и разделением фаз. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс очистки повторяют в зависимости от состава очищенной жидкости.