СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ ОТ РАСТВОРЕННЫХ ФЕНОЛОВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к процессам водоочистки и может быть использовано для очистки сточных вод различных химических производств от растворенных органических веществ, например фенолов и нефтепродуктов.

В настоящее время известно много способов разрушения органических примесей, содержащихся в сточных водах химических производств. Одним из таких способов является насыщение воды озоном (Орлов В.А. Озонирование воды. М. Стройиздат, 1984, 89 с.).

Но применяемое для этих целей специальное энергетическое оборудование не позволяет обрабатывать большие производственные потоки сточных вод, в этом случае надо использовать несколько озонаторов, что становится экономически невыгодно. Кроме того, озонирование не позволяет разрушить все органические примеси, действие окислителей наблюдается только на легко окисляемых соединениях. Стойкие органические соединения не разрушаются насыщением среды окислителями, необходима комбинированная обработка.

Для разрушения вредных примесей применяют хлорирование воды. Но применение данного способа для сточных вод, содержащих растворенные фенолы, неприемлемо, так как в процессе обработки данной воды хлором могут образовываться токсичные канцерогенные вещества (например, хлорфенолы).

Использование для очистки вредных примесей коагулянтов позволяет снизить содержание взвешенных частиц: ионов тяжелых металлов и других загрязнений, но при этом данной обработкой затруднена очистка промстоков от растворенных органических веществ.

Известен способ очистки сточных вод, включающий их электрообработку в присутствии неорганической соли, в качестве которой применяют нитрат аммония. Электрообработку проводят в электролизерах с плотностью тока 0,04 А/см в течение 10 минут (авт. св. СССР N 1089057, C 02 F 1/46, опубликовано 30.04.84 г. Бюллетень изобретений N 16).

Недостатками данного способа являются низкая производительность процесса очистки и высокие энергозатраты на обработку.

Известен способ очистки сточных вод, включающий очистку от механических примесей в песколовках, отстой воды во вторичных отстойниках, флотацию, биологическую очистку и сорбцию на угольно-песчаных фильтрах, приведенный на фиг. 1 ("Инструкция по эксплуатации участка механической очистки очистных сооружений А. О. Ачинский НПЗ", утвержденная главным инженером А.О. "АНПЗ" 20.05.1994 г. 15 с.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки сточных вод, в том числе нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, включающий обработку их высоковольтными импульсными разрядами с одновременной подачей в межэлектродное пространство воздуха через полый электрод реактора, при этом обработку импульсными высоковольтными разрядами (ИВР) проводят с энергией разряда от 300 до 2000 Дж (авт.св. СССР N 389030, кл. C 02 F 1/48, опубл. 25.06.77, Б.И. N 23).

Недостатком данного способа является то, что обработка с данными энергетическими параметрами не позволяет осуществить ее в непрерывном производственном процессе очистки и требует большого количества импульсов на один обрабатываемый объем воды, что технически трудно осуществимо, а высокая степень очистки от растворенных фенолов и нефтепродуктов при этом не достигается. Низкая эффективность очистки по данному способу обусловлена недостаточно высокими энергиями импульсов и одностадийной схемой очистки, а также без использования добавок реагентов-коагулянтов.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки от растворенных фенолов и нефтепродуктов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки сточных вод, включающем обработку импульсными высоковольтными разрядами с одновременной подачей в межэлектродное пространство диспергированного воздуха через полый заземленный электрод реактора, используют разряды с удельной энергией 7-15 кДж/дм³ и после этого сточные воды подвергают флотации, биологической очистке и сорбции на угольно-песчаных фильтрах, а для усиления эффекта очистки в реактор предварительно дозируют реагент -коагулянт.

Заявляемый способ имеет следующие отличительные особенности:
обработку ИВР проводят перед флотацией сточной воды с последующей обработкой биологической очисткой и сорбцией на угольно-песчаных фильтрах;
обработку ИВР сточной воды проводят в непрерывном гидродинамическом режиме при удельной энергии импульса 7-15 кДж/дм³;
в сточную воду перед ее обработкой ИВР дозируют реагент-коагулянт.

Сущность влияния комбинированной обработки высоковольтными импульсными разрядами на степень очистки сточных вод от растворенных органических веществ заключается в следующем.

Проведение комбинированной обработки согласно заявляемым параметрам позволяет эффективно проводить очистку сточной воды от растворенных фенолов и нефтепродуктов. Высокие энергии импульсных разрядов в сочетании с целым комплексом явлений, сопровождающих электрический разряд в жидкости (электровзрыв), такие как ударные волны сжатия и разряжения, сильные гидропотоки, импульсы электромагнитного излучения, явления кавитации и радиолиза способствуют разрушению межмолекулярных и межатомных связей растворенных в воде органических веществ. Введение диспергированного воздуха в канал разряда значительно усиливает окислительные процессы деструкции фенолов и подготавливает сточную воду к последующим операциям флотации и сорбции. С целью безопасного ведения процесса диспергированный воздух подают в межэлектродное пространство реактора через полый заземленный электрод, а к силовому электроду подключают положительный (+) провод от генератора импульсных токов. При подаче диспергированного воздуха не в межэлектродное пространство реактора эффективность очистки от растворенных органических веществ снижается.

Предварительная дозировка реагента -коагулянта в сточную воду перед ее обработкой ИВР способствует лучшей деструкции и коагулирует продукты разложения с последующей их очисткой флотацией и сорбцией.

Обработка высоковольтными импульсными разрядами в процессах очистки сточных вод ранее применялась для других целей, в частности для улучшения качества оборотной воды за счет усиления коагулирующего действия обработки ИВР (Кустов А.С. Шепелев И.И. Коростовенко В.В. Осветление частиц при разработке россыпных месторождений. Известия ВУЗов, Горный журнал, 1988, N 6, с. 44-52) и для разрушения коллоидных органических примесей (авт.св. СССР N 1228426, зарегистрировано 30.05.1984 г. ДМП).

Однако данные цели не имеют ничего общего с заявляемой повышение эффективности очистки от растворенных фенолов и нефтепродуктов.

Заявленная комбинированная обработка ранее не использовалась для решения задачи очистки от растворенных органических веществ и с такими параметрами для этой цели не применялась: 7-15 кДж/дм³ с предварительным насыщением диспергированного воздуха в межэлектродное пространство рабочего электровзрывного реактора, добавка коагулянта и последующая флотация, биоочистка и сорбция на угольно-песчаных фильтрах. В результате ее применения достигается повышение эффективности очистки от растворенных органических веществ, в частности от фенолов и нефтепродуктов.

Следовательно, заявляемое техническое решение задачи очистки сточных вод от растворенных фенолов и нефтепродуктов соответствует критерию "существенные отличия" и "новизна".

Примеры конкретного выполнения способа.

Заявляемый способ опробован в лабораторном масштабе. В качестве объекта исследований были взяты пробы сточной воды АО "Ачинский нефтеперерабатывающий завод" и специально приготовленные модельные водные растворы, содержащие растворенные фенол и нефтепродукты. Предлагаемый способ очистки воды осуществляется согласно схеме, показанной на фиг. 2. Обработку высоковольтными импульсными разрядами проводили в реакторе (объемом 1 л) с перемешивающим устройством, создающим гидродинамический режим, в качестве источника взрывных нагрузок применен специально смонтированный генератор импульсных токов (ГИТ), соединенный с рабочим взрывным реактором (фиг. 3). Воздух в камеру для обработки подавали через полый заземленный электрод реактора, предварительно пропуская его через пористую мембрану. Диспергированный воздух создавал в канале разряда реактора водо-воздушную смесь, приводящую при обработке ИВР к активным окислительным процессам, за счет образования и выделения в водную среду таких окислителей, как озон, кислород и радикал O.

Генератор импульсных токов, применяемый для обработки воды ИВР, имел следующие параметры:
напряжение пробоя 6,0 кВ;
блок емкостных накопителей энергии 1400 мкф;
межэлектродное расстояние 0,5-0,8 мм;
энергию одного импульса изменяли от 2 до 20 кДж.

После обработки пробы высоковольтными импульсными разрядами с удельной энергией 5-20 кДж/дм³ воду направляли в лабораторную флотомашину, где проводили флотацию в течение 5 мин. После флотации воду очищали сорбцией на угольно-песчаном фильтре. В таблице представлены экспериментальные данные по содержанию растворенных фенола и нефтепродуктов после очистки воды обработкой ИВР с различной удельной энергией разряда и схема очистки.

Полученные данные свидетельствуют о возможностях способа при его использовании для глубокой очистки сточной воды от растворенных органических веществ, таких как фенолы и нефтепродукты. Эффект очистки или разрушение молекул вредных растворенных органических примесей проявляется с удельных энергий обработки 7 кДж/дм³. Энергия разрядов более 15 кДж/дм³ нецелесообразна, так как могут привести к разрушению рабочего электровзрывного реактора, при этом степень очистки от растворенной органики остается на том же высоком уровне, но идет более сильная эрозия материала электродов.

Применение предлагаемого способа позволяет увеличить степень очистки от фенолов с 66,5% (прототип) до 99,8% причем достижение такой степени очистки становится возможным при использовании данной комбинированной обработки.

Использование: изобретение относится к процессам водоочистки и может быть использовано для очистки сточных вод от фенолов и нефтепродуктов. Сущность: сточные воды обрабатывают импульсными высоковольтными разрядами с одновременным насыщением диспергированным воздухом. После обработки разрядами сточные воды подвергают флотации, биологической очистке и сорбции на угольно-песчаных фильтрах. Перед обработкой импульсными разрядами в сточные воды можно дозировать реагент-коагулятор. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

1. Способ очистки сточных вод нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств от растворенных фенолов и нефтепродуктов путем обработки импульсными высоковольтными разрядами с одновременной подачей в межэлектродное пространство диспергированного воздуха через полый заземленный электрод реактора, отличающийся тем, что используют разряды с удельной энергией 7 15 кДж/дм³, после чего сточные воды подвергают флотации, биологической очистке и сорбции на угольно-песчаных фильтрах. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед обработкой разрядами в сточные воды дозируют реагент-коагулятор.