СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК C02F1/24 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано в процессах очистки как промышленных, так и бытовых сточных вод.

Известен способ очистки сточных вод флотацией путем насыщения сточных вод воздухом или каким-либо растворяющимся в воде газом под давлением [1]. При сбросе давления из сточной воды выделяется растворенный в ней воздух или какой-либо другой газ в виде пузырьков. При этом к пузырькам прилипают тонкодисперсные гидрофобные вещества и в виде комплексов частица-пузырек всплывают, образуя пенный слой, который содержит частицы загрязнений. Пенный слой самотеком или с помощью специального устройства периодически или непрерывно удаляется в шламосборник. Очищенная жидкость отводится из зоны, находящейся ниже образования флотокомплексов частица-пузырек.

Использование известного способа позволяет достигнуть эффекта очистки в пределах 70-80%.

Существенным недостатком известного способа является низкая скорость всплывания флотокомплексов частица-пузырек, обусловленная малым размером пузырьков. Низкие значения скорости всплывания этих флотокомплексов приводит к тому, что часть из них следует за потоком отводимой очищенной жидкости, что приводит к резкому снижению эффективности очистки.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является способ очистки сточных вод флотацией, включающий очистку сточных вод флотацией, осуществляемой путем аэрации сточных вод пузырьками воздуха и других газов и дальнейшим отделением от воды образующихся флотокомплексов частица-пузырек [2]. При этом диспергирование воздуха и других газов в воде происходит механическим путем, например эжектированием воздуха за счет движения потока жидкости со скоростью порядка 8 -12 м/с или при всасывании в зоне пониженного давления при вращении потока жидкости с помощью мешалки (импеллера). Образующиеся за концами вращающихся лопастей мешалки газовые (воздушные) пузырьки контактируют с частицами загрязнений, что приводит в большинстве случаев к появлению флотокомплексов частица-пузырек. При этом размер образующихся пузырьков составляет более 0,01 мм. При диспергировании воздуха или других газов с помощью мешалки происходит интенсивная коалесценция пузырьков, что приводит к существенному изменению их размеров, причем в зоне вращения мешалки (импеллера) размер пузырьков составляет порядка 0,01 - 0,5 мм и более, а в верней зоне, где происходит отделение флотокомплексов от воды и их переход в пенный слой, размер пузырьков достигает 1,0 - 10,0 мм и более.

При этом очищенная от частиц загрязнений вода отводится из зоны всплывания флотокомплексов частица-пузырек. В результате отводимый водный поток захватывает часть флотокомплексов частица-пузырек, а также отдельные частицы и пузырьки, не нагруженные частицами загрязнений, что приводит к снижению эффективности очистки сточных вод этим способом. Эффект очистки не превышает 70-85%.

Задача разработки нового способа очистки сточных вод состояла в том, чтобы устранить недостатки, связанные с отводом очищенной сточной воды из зоны флотации, обуславливающие захват флотокомплексов частица-пузырек, а также отдельных частиц загрязнений.

Для решения поставленной задачи разработан новый способ, включающий очистку сточных вод флотацией, осуществляемой путем аэрации сточных вод пузырьками воздуха или других газов и дальнейшим отделением от воды образующихся флотокомплексов частица-пузырек, отличительная особенность которого в том, что в зоне отделения флотокомплексов от воды установлены решетки с изменяющимся размером отверстий. При этом отверстия с минимальным размером в пределах 0,01 - 0,5 мм расположены внизу, а отверстия с максимальным размером в пределах 1,0 - 10,0 мм - вверху, и при этом направление движения очищенной воды перпендикулярно плоскости решетки.

Сущность изобретения заключается в следующем. Аэрацию сточных вод проводят пузырьками воздуха или других газов путем перемешивания механическим путем, например с помощью мешалки (импеллера), или с использованием эжектирования воздуха или других газов струями жидкости. В результате диспергирования воздуха или других газов механическим путем образуются пузырьки диаметром 0,01 - 0,05 мм, к которым прилипают частицы загрязнений. Образующиеся флотокомплексы частица-пузырек всплывают, образуя пенный слой. Отвод очищенной жидкости происходит через решетку, нижняя часть которой расположена выше зоны образования пузырьков на расстоянии, равном пути, проходимом пузырьками диаметром 0,01 - 0,05 мм за 0,1 - 0,2 мин, а верхняя часть решетки ниже пенного слоя, на расстоянии, равном пути, проходимом пузырьками воздуха диаметром 10 мм в течение 0,01 мин. Движение жидкости по отношению к плоскости решетки направлено перпендикулярно. При этом размер отверстий в нижней части решетки равен 0,01-0,5 мм, а в верхней части решетки - 1,0 - 10 мм. За счет фильтрующего эффекта решетки с изменяющимся размером отверстий в ней происходит улавливание частиц загрязнений, не сфлотированных в зоне аэрации, которые в дальнейшем будут захвачены пузырьками воздуха и сфлотированы в пенный слой, который периодически удаляется и направляется в шламоприемник.

Размер отверстий в решетке подобран на основании большого объема экспериментальных исследований при очистке различных сточных вод.

На основании этих исследований установлено, что размер отверстий в нижней части решетки должен составлять 0,01 - 0,5 мм, а в верхней части - 1,0 - 10,0 мм. При размере отверстий менее 0,01 мм резко повышается сопротивление движению жидкости, а при размере пузырьков более 10,0 мм не удается задержать флотокомплексы в верхней части решетки.

Эффективность очистки сточных вод при использовании предлагаемого способа составляет до 98,0 - 99,8% по взвешенным веществам и по тонкодисперсным гидрофобным веществам (жиры, нефтепродукты) до 98,6 - 99,9%.

Примеры, подтверждающие эффективность предлагаемого способа.

1. Сточные воды мясокомбината с концентрацией взвешенных веществ 1260 мг/л и жира 980 мг/л очищали механической флотацией с расположением в зоне флотации решетки, перпендикулярно которой проводили отвод очищенной жидкости. При этом размер отверстий в решетке был изменяющимся по высоте, причем размер отверстий в нижней части решетки составлял 0,01 мм, а в верхней части решетки - 1 мм.

В результате получили эффект очистки по взвешенным веществам 99,2%, а по жирам - 99,6%. Соответственно по известному способу (прототипу) - 74,8 и 77,4%.

2. Сточные воды, образующиеся после охлаждения оборудования и содержащие взвешенных веществ 84 мг/л и нефтепродуктов 12 мг/л очищали механической флотацией с использованием отвода очищенной жидкости через перпендикулярно расположенную к направлению движения жидкости решетку с размером отверстий внизу 0,5 мм и вверху соответственно 10 мм.

В результате получили эффект очистки по взвешенным веществам 99,3%, а по нефтепродуктам - 99,7%. По прототипу соответственно 81,8% и 83,4%.

3. Сточные после мойки автомашин с содержанием взвешенных веществ 322 мг/л и нефтепродуктов 48 мг/л очищали механической флотацией с использованием отвода очищенной воды через перпендикулярно расположенную к направлению движения жидкости решетку с размером отверстий внизу 0,08 мм и вверху 5,0 мм.

В результате получили эффект очистки по взвешенным веществам 99,7% и по нефтепродуктам - 99,8%. По известному способу (прототипу) эффект очистки составил соответственно 82,6% и 84,3%.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность очистки сточных вод флотацией примерно на 15-20% с доведением степени очистки сточных вод до 99,7-99,8%.

Использование: очистка сточных вод. Сущность изобретения: сточные воды очищают флотацией и отвод очищенной воды осуществляют через вертикальную решетку с уменьшающимися сверху вниз размерами от 1,0-10,0 мм до 0,01-0,5 мм.

Способ очистки сточных вод путем флотации воздухом или газом с последующим отделением очищенной воды от загрязнений, отличающийся тем, что отделение очищенной воды осуществляют с помощью расположенной перпендикулярно потоку воды вертикальной решетки с уменьшающимися сверху вниз от 1 - 10 до 0,01 - 0,5 мм размерами отверстий.