СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1996 года по МПК C02F1/24 

Изобретение относится к очистке сточных вод, особенно к совместной очистке хозяйственно-бытовых, производственно-загрязненных и поверхностных сточных вод, и может использоваться в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей и др. областях промышленности.

Предлагаемый способ позволяет достичь высокой степени очистки (98% и более) при удалении катионов железа, цинка, тяжелых металлов, нефтепродуктов, взвешенных частиц и других загрязнений, а также очистить воду от бактерий. Капитальные затраты при использовании предлагаемого способа по сравнению с существующими способами снижаются в 5-10 раз. Этот метод может быть использован при реконструкции действующих на предприятиях очистных сооружений без существенных капиталовложений.

Известен способ флотационной очистки воды [1] путем подачи противотоком газа со скоростью 10-30 м/с и сточную воду со скоростью 1-5 м/с. Встреча двух потоков с данными скоростями обуславливает возникновение эффекта псевдофильтрации и флотации над поверхностью волокна.

Этот способ можно использовать только для очистки воды, содержащей волокна, однако, от катионов железа, цинка, тяжелых металлов, сельскохозяйственных поверхностно-активных веществ этот способ воду не очищает. Кроме того, этот способ требует больших емкостей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ флотационной очистки сточных вод, осуществляемый в устройстве [2] Способ состоит в том, что сточные воды подаются равномерно сверху вниз навстречу аэрированной воде и реагентам (поверхностно-активные вещества), поступающим через вращающийся пенораспределитель. Всплывающая пена вместе с мелкодисперсными взвесями и нефтепродуктами образует на поверхности слой пенного продукта, который удаляется при помощи пеносборного механизма.

Недостатком способа является невысокая степень очистки воды, особенно содержащей катионы железа, тяжелых металлов и др. использование больших емкостей, чтобы успеть вынести примеси по всему объему, повышенный расход флотореагентов и воздуха и, следовательно, большой расход энергии.

Задача изобретения создание оригинального метода очистки сточных вод, отличающегося высокой эффективностью при относительно низкой себестоимости очистки сточных вод и широком диапазоне применения по объему и характеру стоков.

Для этого на поверхности чистой воды, которой предварительно заполнена емкость, образуют пенный слой, состоящий из гидровоздушной смеси с добавками поверхностно-активного вещества щелочного типа (ПАВ). На пенный слой постепенно подают сточные воды, содержащие механические частицы загрязнения, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов. На поверхности слоя задерживаются гидроокиси тяжелых металлов, благодаря щелочному ПАВ, закрепленному на поверхности пузырьков воздуха, и частицы загрязнений, причем удерживаются как гидрофобные, так и гидрофильные частицы, обладающие хлопьевидной структурой и развитой поверхностью и активно задерживаются пенным слоем. Образовавшиеся за счет укрупнения конгломераты частиц фактически являются пористым фильтром (флотофильтрующая зона), движущимся навстречу воды под воздействием выталкивающей силы пузырьков воздуха. Поднимающийся слой загрязнений (флотомассы) сгребается скребковым устройством. Пропущенная вода через зону флотофильтрации (фильтрующий слой) очищена от механических примесей, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов (I-я ступень очистки). Затем для более глубокой очистки и обеззараживания очищенную воду дополнительно пропускают через гидроозоновоздушный слой (II-я ступень очистки).

Гидровоздушную смесь с добавками ПАВ или озона постоянно получают в замкнутом цикле с использованием рециркуляционной воды и подают под пенный слой, а не через весь объем очищаемой воды, как в прототипе. Таким образом, разделение контура чистой (рециркуляционной) воды и контура загрязненной воды также приводит к повышению эффективности очистки воды. Вода, очищенная предлагаемым способом, имеет степень очистки от 98 до 99,5% в зависимости от типа загрязнений, находящихся в воде.

Предлагаемый способ очистки сточных вод иллюстрируется следующими примерами.

Для исследования использовали общесплавную воду. В качестве ПАВ использовали подмыльный щелок, содержащий смесь жирных кислот (около 1%), хлораты и сульфаты натрия (около 1%), имеющий рН 9-12 и являющийся отходом производства мыла.

Обрабатываемая вода содержит примеси, мг/л: Механические 200 Нефтепродукты 140 Содержание общего железа (Fe⁺⁺)
Химическое потребление кислорода (ХПК) 290
Биологическое потребление кислорода (БПК) 250
Оптимальная насыщенность воды, при которой наблюдается образование наиболее устойчивого пенного слоя, определена предварительными опытами в интервале 60-120 мл/л, что соответствует 0,3-0,5 МПа давления.

П р и м е р 1. На поверхности чистой воды формируют пенный слой подачей гидровоздушной смеси, полученной при давлении 0,4 МПа. Затем на поверхности пенного слоя подают сточную воду и определяют степень очистки ее от скорости подачи.

Результаты зависимости эффективности очистки от скорости подачи загрязненной воды в очистную камеру приведены в табл.1.

Как видно из табл.1, оптимальной скоростью подачи воды является 3-7 м/ч.

П р и м е р 2. Условия проведения опыта, как в примере 1. Скорость подачи сточной воды 5 м/ч. В качестве ПАВ используют подмыльный щелок при рН 10. Зависимость степени очистки сточной воды от расхода ПАВ приведена в табл.2.

Таким образом, оптимальный расход ПАВ равен 30-50 мг/л, при этом содержание примесей в очищенной воде соответствует требованиям ГОСТа, в части охраны поверхностных вод от загрязнений.

П р и м е р 3. Очищенную воду, полученную в примере 2, подвергают доочистке с использованием озона. Содержание озона в гидровоздушной смеси составляет 5 мг/л.

Результаты испытаний приведены в табл.3.

Из анализа результатов, представленных в табл.3, видно, что использование озона приводит к более глубокой очистке воды. Кроме того, благодаря присутствию озона, происходит обеззараживание воды.

Предлагаемый способ был осуществлен на лабораторной установке для очистки сточных вод.

Были проведены исследования степени очистки сточных вод предлагаемым способом и по прототипу.

Сравнительные результаты степени очистки воды по прототипу и предлагаемому способу приведены в табл.4. Условия проведения опыта: скорость подачи сточной воды 5 м/ч; содержание ПАВ 4 мг/л; расход озона 5 мг/л.

Таким образом, использование предлагаемого способа сточных вод флотофильтрацией повышает эффективность очистки на 6-10% кроме того, степень очистки воды можно довести до 99,5% Очищать можно любые сточные воды: хозбытовые, промышленные и поверхностно-сточные. Так как процесс очистки происходит в локальной зоне флотофильтрации, а не во всем объеме очистной камеры, уменьшается расход воздуха активатора, снижаются затраты энергии и габариты очистной камеры.

Изобретение может быть применено в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей и других областях промышленности для очистки сточных вод, особенно для очистки хозяйственно-бытовых и поверхностно-загрязненных вод. Задача изобретения - повышение степени очистки в широком диапазоне по объему и характеру сточных вод. Задача решается тем, что на поверхности чистой воды формируют пенный слой путем подачи гидровоздушной смеси с поверхностно-активными веществами, затем на него подают сточную воду. После этого проводят доочистку воды, пропуская ее через гидровоздушный слой, содержащий озон. Использование предлагаемого способа очистки сточных вод флотофильтрацией повышает эффективность на 6 - 10 %. Кроме того, степень очистки воды можно довести до 99,5 %. 4 табл.

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включающий подачу противотоком сточной воды и гидровоздушной смеси с добавками поверхностно-активного вещества с последующим выводом загрязнений и очищенной воды, отличающийся тем, что сначала формируют пенный слой на поверхности чистой воды путем подачи гидровоздушной смеси с поверхностно-активными веществами, на который подают сточную воду, затем проводят доочистку воды, пропуская ее через гидровоздушный слой, содержащий озон, при этом гидровоздушную смесь с добавками получают постоянно в замкнутом цикле с использованием очищенной воды.