УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК C02F1/24 C02F1/40 

Изобретение относится к очистке производственных сточных вод механических примесей и нефтепродуктов и может быть использовано для глубокой очистки промышленных стоков красильных и отделочных производств, текстильных и кожевенных предприятий, а также прочих вод, содержащих нефтепродукты, красители, синтетические ПАВ и другие специфические загрязнения.

Задача изобретения расширение функциональных и технологических возможностей.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки для очистки сточных вод; на фиг. 2 схема насосного модуля; на фиг. 3 схема модуля предварительной очистки; на фиг. 4 схема флотационного модуля; на фиг. 5 - схема наклонного перекрытия флотационного модуля; на фиг. 6 схема блока сбора флотошлама; на фиг. 7 устройство для диспергирования газа; на фиг. 8 - модуль озонирования; на фиг. 9 схема блока фильтрации.

Установка для очистки сточных вод (фиг. 1) включает следующие модули и блоки:
насосный модуль 1;
модуль 2 предварительной очистки;
флотационный модуль 3;
модуль 4 озонирования;
модуль 5 фильтрации;
блок 6 сбора механических примесей;
блок 7 сбора флотошлама;
блок 8 сбора нефтепродуктов;
наклонный блок тонкослойного разделения на фиг. 1 не показан, так как установлен внутри флотационного модуля 3.

Вышеуказанные модули и блоки (фиг. 1 9) соединены трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой (на фиг. 1 показаны стрелками) и предусмотрена возможность работы каждого модуля и блока в отдельности и соединения в требуемых случаях модулей и блоков между собой, минуя насосный модуль 1 (на фиг. 1 показаны пунктирными стрелками). С этой целью все модули и блоки выполнены автономными и оборудованы устройствами для крепления блоков к модулям и/или блоков и модулей между собой.

Принципиальная схема (вариант) насосного модуля 1 (фиг. 1) показана на фиг. 2.

Насосный модуль (фиг. 2) состоит из блоков 9 11, содержащих соответственно озонатор 12 и компрессор 13, насосы для подачи жидкости 14 и вакуумный насос 15. Насосы и блоки снабжены устройствами для крепления их к модулям, (соединения блоков между собой и трубопроводными коммуникациями) для подсоединения к патрубкам соответствующих модулей и блоков.

Модуль предварительной очистки (фиг. 3) представляет собой блок 16 конических гидроциклонов 17 и 18 и/или блок 19 последовательно соединенных конических 20 и цилиндрических 21 гидроциклонов. Сливные патрубки предыдущих в блоке гидроциклонов и/или блоков соединены с питающими патрубками последующих в блоке гидроциклонов и/или блоков. Разгрузочные патрубки 22 25 всех гидроциклонов 17,18,20 и 21 соединены с питающими патрубками блоков сбора флотошлама и механических примесей. Сливные патрубки 26 и 27 последних гидроциклонов 18 и 21 соединены со всасывающим патрубком насоса для подачи жидкости во флотационный модуль.

Принципиальная схема флотационного модуля представлена на фиг. 4; общий вид наклонного перекрытия в виде призмы с двумя наклонными гранями в аксонометрии на фиг. 5, принципиальная схема блока сбора флотошлама и нефтепродуктов на фиг. 6 и схема устройства для диспергирования газа на фиг. 7.

Флотационный модуль (фиг. 4) состоит из корпуса 28, системы ввода 29 очищаемой воды и вывода 30 очищенной воды, устройства для диспергирования газа 31, многогранного наклонного перекрытия 32, выполненного в виде призмы с двумя наклонными гранями 33 и 34, боковая поверхность большей площади которой является основанием 35, перекрытия 32 и выполнена заодно с основанием корпуса 28. Внутри наклонного перекрытия 32 перпендикулярно основанию установлена перегородка 36, разделяющая корпус перекрытия 32 на флотационную 37 и отстойную 38 камеры одинакового объема. Большее основание призмы имеет в верхней части отверстие в форме треугольника 39, нижняя сторона которого 40 расположена в плоскости, параллельной основанию корпуса 28 и выше уровня очищаемой жидкости 41. Флотационная камера 37 в верхней части снабжена наклонным блоком тонкослойного разделения 42. Внутренняя полость перекрытия 32 соединена со всасывающим патрубком вакуумного насоса (на фиг. 4 не показан). Боковая поверхность перекрытия 32 со стороны ввода очищаемой жидкости по всей длине у основания 35 оборудована окном 43 (фиг. 5). Ребро 44 (фиг. 5) наклонных граней 33 и 34 расположено в одной плоскости с перегородкой 36. Оба основания 45 и 46 (фиг. 5) призмы выполнены заодно с противоположными боковыми поверхностями корпуса 28. Внутренняя полость перекрытия 32 соединена с вакуумным насосом через блок сбора флотошлама 47 (фиг. 6). Блок сбора флотошлама 47 соединен с блоком сбора нефтепродуктов 48. Внутренняя поверхность перекрытия 32 и перегородка 36 выполнены из олеофобного материала, а наклонный блок тонкослойного разделения из олеофильного материала.

Устройство для диспергирования газа 331 содержит (фиг. 7) сборный корпус 49 с разъемной полусферой 50 и диафрагмой 51. Боковая поверхность корпуса 49 снабжена патрубком 52 для подачи газа, установленным перпендикулярно корпусу 49. Внутри корпуса 49 и соосно ему установлен патрубок 53 для подачи воды, который оборудован насадкой 54 с отбойником 55 в виде обратного конуса. Насадка 54 представляет собой эжектор, боковая поверхность которого у основания выполнена с отверстиями 56.

Принципиальная схема модуля озонирования представлена на фиг. 8. Схемы наклонного перекрытия в виде призмы с двумя наклонными гранями, блока флотошлама и нефтепродуктов, а также схема устройства для диспергирования газа модуля озонирования отдельно не показаны, т.к. их конструкция практически одинакова с соответствующими узлами, флотационного модуля, показанного на фиг. 5-7.

Модуль озонирования (фиг. 8) состоит из озонатора 12 (на фиг. 8 не показано) и корпуса 57, внутри которого выполнено многогранное наклонное перекрытие 58, представляющее собой призму с двумя наклонными гранями 59 и 60, боковая поверхность большей площади которой является основанием 61 перекрытия 58 и выполнена заодно с основанием корпуса 57. Боковая поверхность перекрытия 58 со стороны ввода очищаемой жидкости по всей длине у основания оборудована окном (на фиг. 8 не показано; окно такое же, как и 43 на фиг. 5). Ребро наклонных граней расположено в одной плоскости с перегородкой 62, установленной перпендикулярно основанию и разделяющей корпус на доокислительную 63 и отстойную 64 камеры одинакового объема. Оба основания призмы выполнены заодно с противоположными боковыми поверхностями корпуса 57. Большее основание призмы имеет в верхней части отверстие 65 в форме треугольника, нижняя сторона которого 66 расположена в плоскости, параллельной основанию корпуса 57 и выше уровня очищаемой воды 67, соединенное с блоками сбора флотошлама и нефтепродуктов (по аналогии, как показано на фиг. 6).

Устройство для диспергирования газа, преимущественно озона и кислорода выполнено точно таким же, как и во флотационном модуле (фиг. 7) и представляет собой корпус с разъемной полусферой и диафрагмой, боковая поверхность которого снабжена патрубком для подачи газа, установленным перпендикулярно корпусу и соединенным через компрессор с озонатором, а внутри и соосно корпусу установлен патрубок для подачи воды, который оборудован насадкой с отбойником в виде обратного конуса, насадка представляет собой эжектор, боковая поверхность которого у основания выполнена с отверстиями, внутренняя поверхность призмы и перегородка выполнены из олеофобного материала.

Принципиальная схема блока фильтрации сточной воды показана на фиг. 9 и он содержит набор помещенных в корпусе 68 параллельно соединенных цилиндрических мембранных элементов и механических примесей из блока фильтрации сточной воды соединен с питающим патрубком блока сбора флотошлама.

Установка для очистки сточных вод работает следующим образом.

Работу установки рассмотрим по двум вариантам:
принципиально по полной схеме (по модулям и блокам) на примере фиг. 1;
подробно по полной схеме (по каждому модулю и блоку) на примере фиг. 1 - 9.

Загрязненную сточную воду с помощью насосного модуля 1 (насоса) подают в модуль предварительной очистки 2, в котором происходит отделение песка и других тяжелых примесей от сточной воды. Если в сточной воде большое количество нефтепродуктов, то с помощью соответствующей обработки воды в блоках модуля 2, из воды отделяют часть (основную массу) нефтепродуктов. Из модуля 2 отделенные механические примеси и нефтепродукты с частью воды отводят в блоки сбора механических примесей 6 и флотошлама 7. После расслаивания воды и нефтепродуктов в блоке сбора флотошлама 7 воду направляют во всасывающую линию насосного модуля 1, а нефтепродукты в блок сбора нефтепродуктов 8. Кроме того предусмотрена возможность подачи воды из модуля предварительной очистки 2, минуя насосный модуль 1, во флотационный модуль 3. В процессе очистки сточной воды во флотационном модуле 3 флотошлам отводят в блок сбора флотошлама 7. Очищенную воду из флотационного модуля 3 подают через насосный модуль 1 или минуя его (в зависимости от конкретной задачи по производительности, степени очистки и т.д.) в модуль озонирования 4. В модуле озонирования происходит доочистка сточной воды, во время которой флотошлам отводится в блок сбора флотошлама 7.

Очищенная от дисперсных и частично окисленных нефтепродуктов вода для окончательной очистки подается в модуль фильтрации сточных вод 5. Отделенные в модуле 5 механические примеси и нефтепродукты с частью воды подают в блок сбора флотошлама 7, а очищенную сточную воду используют для оборотного водоснабжения или сбрасывают ее в городское водоснабжение или же в естественные водоемы.

В схеме установки предусмотрена возможность соединения блоков сбора механических примесей 6, флотошлама 7, нефтепродуктов 8 (на фиг. 1 показано пунктирными стрелками). Это обеспечит сбор механических примесей, нефтепродуктов в соответствующих блоках "самотеком", отвод из этих блоков загрязненной воды и направление ее на повторную очистку.

Рассмотрим работу установки подробно по полной схеме (по каждому модулю и блоку).

Сточная вода, загрязненная нефтепродуктами и механическими примесями, подается насосным модулем (фиг. 2) или отдельным насосом 14 в модуль предварительной очистки (фиг. 3).

Модуль предварительной очистки разделен на два блока. В блоке 16 расположены два конических гидроциклона или блоки этих гидроциклонов. В блоке 19 размещены конический и цилиндрический гидроциклоны или блоки этих гидроциклонов. Необходимость указанной компоновки основана на разнообразии способов сбора сточных вод, (которые могут содержать различное количество механических примесей или других примесей неоднородного физико-химического состава).

Система обвязки трубопроводов устроена таким образом, что гидроциклоны в зависимости от степени загрязнения очищаемой жидкости могут работать как в одиночном режиме, так и параллельно или последовательно. При параллельном подсоединении гидроциклонов увеличивается производительность очистки, а при последовательном соединении степень очистки от механических примесей.

Блок 16 модуля предварительной очистки работает следующим образом.

Очищаемая вода из насосного модуля по системе трубопроводов подается в питающие патрубки гидроциклонов 17 и 18, которые работают как разделители. В зависимости от требуемой степени очистки гидроциклоны могут работать в одиночном режиме или соединяться последовательно и параллельно.

Флотошлам и механические примеси через разгрузочные патрубки 22 и 23 подаются в блоки сбора флотошлама и механических примесей. Осветленная жидкость через сливные патрубки 26 направляется или во флотационный модуль (для отделения нефтепродуктов от жидкости) или повторно в насосный модуль и для доочистки в блок 19.

В блоке 19 установлены конический гидроциклон 20, работающий как осветлитель, и цилиндрический гидроциклон 21, работающий как разделитель (или блоки этих гидроциклонов). Гидроциклоны (блоки) соединены последовательно.

Блок 19 работает следующим образом. Жидкость, подлежащая очистке от механических примесей, подается или из насосного модуля, или из словного патрубка блока 16, в питающий патрубок гидроциклона 20. Отделившиеся примеси через разгрузочный патрубок 24 поступают в бок сбора флотошлама и механических примесей, а осветленная жидкость через сливной патрубок 26 поступает в цилиндрический гидроциклон (или блок) 21. Очищенная от механических примесей жидкость по патрубку 27 поступает во флотационный модуль, а примеси по патрубку 25 в блок сбора флотошлама и механических примесей.

Из модуля предварительной очистки жидкость, освобожденная от механических примесей, подается насосом во флотационный модуль (фиг. 4).

Флотационный модуль работает следующим образом. Жидкость, загрязненная нефтепродуктами, с помощью насосного модуля по патрубку 29, через устройство для диспергирования газа 313, подается во флотационную камеру 37, в которой при помощи мелкодисперсных пузырьков воздуха осуществляется транспортирование нефтепродуктов на поверхность жидкости. Во флотационной камере 37 жидкость последовательно проходит наклонный блок тонкослойного разделения, покрытый олеофильным материалом. Отделенные нефтепродукты всплывают на поверхность жидкости и в смеси с пузырьками воздуха образуют воздушномеханическую пену. Пена мешает четкому отделению нефтепродуктов от жидкости и выносу нефтепродуктов из флотационной камеры. Для разрушения воздушно-механичекой пены к вершине конуса подведен патрубок от вакуумного насоса.

В верхней части конуса располагается отверстие 39 в форме треугольника, нижняя сторона которого 40 расположена в плоскости, параллельной основанию корпуса и выше уровня очищаемой жидкости.

Жидкость, освобожденная от дисперсных нефтепродуктов, огибая перегородку 36, поступает в отстойную камеру 38, в которой продолжается процесс выделения пузырьков растворенного воздуха, а следовательно и доочистка жидкости от остатков дисперсных нефтепродуктов. Нефтепродукты, увлекаемые противотоком выделившегося воздуха, по стенке 34 транспортируются к отверстию 39 и поступают в блок сбора флотошлама.

Освобожденная от дисперсных нефтепродуктов жидкость через окно 43 (фиг. 5), расположенное у основании призмы, поступает самотеком к ее вершине и через притопленную часть вершины, по внешним стенкам ребер 34 и 33 многогранного наклонного перекрытия 32 через патрубок 30 поступает в модуль озонирования.

Флотационный модуль имеет сложную форму. Корпус модуля выполнен в виде многогранного наклонного перекрытия (фиг. 5), представляющего собой призму с двумя наклонными гранями. Грани образуют наклонное ребро 44, часть которого находится над жидкостью, а часть под жидкостью. Большая боковая поверхность 46 и меньшая 45 выполнены заодно с корпусом флотационного модуля. Поверхность большей площади призмы выполнена заодно с основанием корпуса. Боковая поверхность перекрытия со стороны ввода очищаемой жидкости по всей длине у основания оборудована окном 43. Боковая грань 46 у вершины оборудована отверстием в форме треугольника, нижняя сторона которого расположена выше уровня жидкости.

Такая конструкция многогранного перекрытия обеспечивает уменьшение поверхности очищаемой жидкости (на фиг. 5 заштрихована), а следовательно увеличение толщины слоя выделившихся нефтепродуктов на поверхности жидкости. Кроме того, за счет перегородки 36 (фиг. 4), окна 43 (фиг. 5) и притопленного ребра 44 создаются условия многократного изменения направления движения жидкости, что приводит к задержке жидкости во флотаторе и улучшает процесс отделения нефтепродуктов при незначительных размерах флотационного модуля.

Скапливающиеся на поверхности жидкости нефтепродукты достигают верха перегородки и через отверстие треугольной формы, за счет гравитационных сил, поступают в блок сбора флотошлама 47 (фиг. 6). Отделившаяся вода накапливается в нижней части блока, а нефтепродукты в верхней. Вода собирается в отдельном блоке и периодически подается во всасывающую линию насоса на повторную очистку. Нефтепродукты самотеком поступают в блок сбора нефтепродуктов 48. Для улучшения условий поступления нефтепродуктов в блок 48 и предотвращения накопления воздушно-механической пены блок соединен трубопроводом с вакуумным насосом. Периодически накопившиеся в блоке 48 нефтепродукты направляются на утилизацию.

Устройство для диспергирования газа работает следующим образом.

Загрязненная нефтепродуктами жидкость с помощью насосного модуля по патрубку 53 подается во внутреннюю полость корпуса 49 (от компрессора подается воздух). Патрубок для подачи жидкости оканчивается эжекторной насадкой 54, боковая поверхность которой у основания выполнена с отверстиями 56. За счет эжекции потока жидкости осуществляется подсасывание части воздуха, поступающего по патрубку 52. Другая часть воздуха под давлением подается к конусу 55 между стенками корпуса 49 и эжекторной насадкой 54. Воздух, смешиваясь с потоком жидкости, конусом 55 направляется в разъемную полусферу 50, в которой смешивается и частично растворяется с жидкостью за счет интенсивных ультразвуковых колебаний. Смесь воздуха с жидкостью дросселируется через калиброванное отверстие диафрагмы 51 во внутреннюю полость флотационной камеры флотационного модуля.

Из флотационного модуля освобожденная от дисперсных нефтепродуктов жидкость с помощью насосного модуля подается в модуль озонирования. Конструктивно модуль озонирования выполнен аналогично флотационному модулю. В модуле отсутствует наклонный блок тонкослойного разделения (фиг. 4, поз. 42), который при необходимости в короткое время может быть вмонтирован в корпус модуля. В переоборудованном состоянии его можно использовать как вторую секцию флотационного модуля. В этом случае модуль озонирования будет отсутствовать.

Модуль озонирования (фиг. 8) работает следующим образом.

Вода, подлежащая доочистке методом окисления углеводородов, подается через устройство для диспергирования газа компрессором через озонатор (генератор озона) подается воздушно-кислородно-озонная смесь. С помощью этой смеси остатки нефтепродуктов флотируются на поверхность жидкости. Одновременно осуществляется доокисление углеводородов до нейтральных соединений. Нефтепродукты и окисленные соединения скапливаются на поверхности в виде пены и выбрасываются через отверстие 65 треугольной формы в блок сбора флотошлама. Нижняя сторона треугольника 66 расположена выше уровня жидкости в модуле. Освобожденная от нефтепродуктов жидкость через перегородку 62 поступает в отстойную камеру 64, в которой продолжается выделение воздушно-кислородо-озонной смеси и процесс доокисления углеводородов. Пузырьками воздуха продукты реакции и неокисленные углеводороды транспортируются на поверхность жидкости к отверстию 65.

Вода через окно в нижней части грани призмы, по внешней стенке 60, через притопленную часть грани призмы и верхнее сливное отверстие подается в модуль фильтрации.

Нижнее сливное отверстие модуля озонирования служит для освобождения его от остатков жидкости при внутреннем осмотре или ремонте.

Блок фильтрации сточной воды (фиг. 9) работает следующим образом.

Очищаемая жидкость подается в набор помещенных в корпус 68 и отделенных сплошными перегородками, параллельно соединенных цилиндрических мембранных элементов в виде полых волокон 69. Размер полости волокон подбирается согласно размерам углеводородов, подлежащих отделению. Величина отверстий должна быть меньше размеров молекул углеводородов. Очищенная вода собирается в секциях и отводится в систему канализации, а отделенные углеводороды и механические примеси отводятся в блок сбора флотошлама.

Технико-экономический эффект предлагаемой установки заключается в расширении функциональных и технологических возможностей, повышении степени очистки, обеспечении влияния на процесс очистки путем изменения компоновки установки, упрощения эксплуатации за счет увеличения сроков зачистки установки, что достигается подбором материалов, элементов принудительной очистки и окисления углеводородов.

Использование: очистка производственных сточных вод от механических примесей и нефтепродуктов для глубокой очистки промышленных стоков красильных и отделочных производств, текстильных и кожевенных предприятий, нефтеперерабатывающих заводов и нефтебаз, а также прочих вод, содержащих механические примеси, нефтепродукты, красители, синтетические ПАВ и другие специфические загрязнения. Сущность изобретения: установка для очистки сточных вод, содержащая насосный модуль, включающий насос для подачи жидкости во флотационный модуль, флотационный модуль, флотационный, отстойный, наклонный блок тонкослойного разделения, блоки сброса флотошлама и нефтепродуктов, патрубки для ввода и вывода, дополнительно снабжена модулем предварительной очистки от механических примесей, модулем озонирования, блоками сбора механических примесей и фильтрации сточной воды, при этом модуль предварительной очистки, флотационный модуль, модуль озонирования и блок фильтрации соединены последовательно, все модули и блоки выполнены автономными. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Установка для очистки сточных вод, содержащая модули насосный, включающий насос для подачи жидкости во флотационный модуль, флотационный, отстойный, наклонный блок тонкослойного разделения, блоки сбора флотошлама и нефтепродуктов, патрубки для ввода и вывода, отличающаяся тем, что она снабжена модулем предварительной очистки от механических примесей, модулем озонирования, блоками сбора механических примесей и фильтрации сточной воды, при этом модуль предварительной очистки, флотационный модуль, модуль озонирования и блок фильтрации соединены последовательно, все модули и блоки выполнены автономными. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль предварительной очистки представляет собой блок конических гидроциклонов и/или блок последовательно соединенных конических и цилиндрических гидроциклонов, сливные патрубки предыдущих в блоке гидроциклонов или блоков соединены с питающими патрубками последующих в блоке гидроциклонов или блоков, разгрузочные патрубки всех гидроциклонов соединены с питающими патрубками блоков сбора флотшлама и механических примесей, при этом сливные патрубки последних в блоках гидроциклонов или последних блоков соединены со всасывающим патрубком насоса для подачи жидкости во флотационный модуль. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль озонирования включает озонатор и корпус, внутри которого выполнено многогранное наклонное перекрытие, представляющее собой призму с двумя наклонными гранями, боковая поверхность большей площади которой является основанием перекрытия и выполнена заодно с основанием корпуса, боковая поверхность перекрытия со стороны ввода очищаемой жидкости по всей длине у основания имеет окно, ребро наклонных граней расположено в одной плоскости с перегородкой, установленной перпендикулярно основанию и разделяющей корпус на диокислительную и отстойную камеры одинакового объема, оба основания призмы выполнены заодно с противоположными боковыми поверхностями корпуса, при этом большее основание призмы имеет в верхней части отверстие в форме треугольника, нижняя сторона которого расположена в плоскости, параллельной основанию корпуса и выше уровня очищаемой воды, соединенное с блоком сбора флотшламма, который соединен с блоком сбора нефтепродуктов, устройство для диспергирования газа, преимущественно озона и кислорода, представляет собой корпус с разъемной полусферой и диафрагмой, боковая поверхность которого снабжена патрубком для подачи газа, установленным перпендикулярно корпусу и соединенным через компрессор с озонатором, а внутри и соосно с корпусом установлен патрубок для подачи воды, который имеет насадку с отбойником в виде обратного конуса, насадка представляет собой эжектор, боковая поверхность которого у основания выполнена с отверстиями, внутренняя поверхность призмы и перегородка выполнены из олеофобного материала. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок фильтрации сточной воды содержит набор помещенных в корпусе параллельно соединенных цилиндрических мембранных элементов в виде полых волокон, при этом патрубок для вывода нефтепродуктов и механических примесей соединен с питающим патрубком блока сбора флотошлама.