СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2007 года по МПК C02F1/463 C02F101/32 

Изобретение относится к способам электрохимической очистки промышленных сточных вод, содержащих взвешенные вещества и нефтепродукты, и может быть использовано при очистке стоков предприятий в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Основную долю промышленных сточных вод составляют отработанные смазочно-охлаждающие жидкости. В условиях машиностроительного производства для очистки образующихся сточных вод наиболее применимы электрохимические методы - электрокоагуляция и электрофлотация. Они включают в себя ряд последовательных стадий: получение электрогенерированного коагулянта путем анодного растворения металла электродов в очищаемой воде с последующим гидролизом ионов; коагуляцию коллоидных частиц с загрязнениями в результате их взаимодействия с образующимися при гидролизе коллоидными частицами коагулянта; выделение водорода на поверхности катода, вследствие разряда на них молекул воды (если среда щелочная или нейтральная), либо ионов водорода [Н⁺] (среда кислая); флотацию агломератов частиц загрязнений мелкодиспергированными в воде пузырьками водорода; разделение очищенной воды от полученных отходов и удаление последних (см., например, Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков. - Харьков, Вища школа, изд-во при Харьковском университете, 1983).

Известен способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий процесс электрокоагуляции с последующим пропусканием воды через полиакриламидное волокно под вакуумом при абсолютном давлении над поверхностью воды от 10 до 50 кПа (RU №210411 С1, 1998, МПК С02F 1/40, 1/46).

Недостатком этого способа является то, что он имеет ограничение по очистке воды, так как не очищает воду от взвешенных веществ, содержание которых в сточной воде существенно. Другим недостатком является использование сорбента в виде полиакриламидного волокна, которое, являясь расходуемым материалом, имеет ограниченные сроки работы, вследствие чего требует частой остановки системы очистки и замены сорбента. Полиакриламидное волокно может само являться источником вторичного загрязнения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и максимальному количеству сходных признаков является способ очистки природных вод, применяемый также для очистки оборотных и сточных вод, включающий отделение механических примесей перед электрокоагуляцией, использование анодов из стали или комбинированных анодов из стали и алюминия при плотности тока 2-60 А/м² с последующим отделением осадка отстаиванием и затем подачей осадка на смешение с очищаемой водой в виде реагента перед стадией коагуляции при соотношении объемов осадка и воды от 1:50 до 1:500, фильтрацией осветленной воды и электрохимической обработкой фильтрата в бездиафрагменном электролизере с нерастворимыми анодами (RU №2121979 С1, 1998, МПК С02F 1/463).

Недостатком этого способа является его ориентированность на очистку природных вод, поэтому он не может обеспечить высокую степень очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов. Кроме того, он сложен по технологии очистки, что значительно усложняет аппаратурное оформление процесса.

Задачей предлагаемого способа является повышение степени очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов, упрощение технологии очистки и аппаратурного оформления процесса.

Для решения поставленной задачи в способе электрохимической очистки промышленных сточных вод, включающем электрофлотокоагуляцию при плотности тока 2-60 А/м² с использованием растворимых анодов из алюминия и отстаивание, согласно изобретению, электрофлотокоагуляцию проводят в течение 1,3-2,5 мин, а перед отстаиванием очищаемую воду обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией 2-10 мг/л.

В большинстве случаев взвешенные вещества и нефтепродукты находятся в воде, представляя собой дисперсную систему. Очищаемую воду предварительно фильтруют для удаления крупных механических примесей и подают в электрофлотокоагулятор, где аноды и катоды выполнены из алюминия. Под воздействием электрического тока происходит растворение алюминиевых анодов с образованием гидроксида алюминия и водородных пузырьков на катоде. Гидроксид алюминия выполняет роль активного коагулянта и адсорбирует на своей поверхности мелкие частички примесей, образуя тем самым хлопья различного размера. Крупные хлопья уходят в осадок. Водородные пузырьки выполняют роль флотирующего газа, то есть выносят из глубины жидкости на поверхность мелкие хлопья, образуя пену. По окончании воздействия электрического тока на электроды очищаемую воду переливают в отстойник, чем обеспечивается свободный вынос образующегося осадка и исключается зашламовывание межэлектродного пространства электрофлотокоагулятора. При переливе в отстойник в очищаемую воду добавляют водный раствор полиакриламида. Затем очищаемую воду отстаивают. Обработка очищаемой воды водным раствором полиакриламида и отстой очищаемой воды в непроточном режиме - все это способствует быстрому завершению процесса коагуляции (хлопья стремительно соединяются друг с другом, увеличиваясь в размерах) и выпадению осадка. По окончании процесса очистки пену на поверхности уже очищенной воды и осадок удаляют, а затем утилизируют. Очищенную воду используют по назначению, например, в техническом водоснабжении или сбрасывают в природный водоем.

Предлагаемый способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Промышленные сточные воды, предварительно отфильтрованные для удаления механических примесей, заливают в электрофлотокоагулятор известной конструкции производительностью 10 м³/час, в которой электроды выполнены из алюминия. Затем на электроды подают постоянный ток напряжением 24 В в течение 1,3-2,5 мин и создают на них плотность тока 20-30 А/м². Эта плотность тока является оптимальной: при ее уменьшении до 2 А/м² и менее степень очистки очищаемой воды уменьшается, а при увеличении более 60 А/м² - степень очистки очищаемой воды остается такой же высокой, но расход электроэнергии неоправданно увеличивается. Для равномерного износа алюминиевых электродов периодически на анодах и катодах меняют направление тока. После прекращения подачи электроэнергии на электроды очищаемую воду переливают в отстойник. При переливе очищаемой воды ее обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией 2-10 мг/л и отстаивают до 30 мин. Для ускорения растворения полиакриламида в очищаемой воде из него предварительно готовят водный раствор с концентрацией 0,1-0,15%. Это также облегчает его дозирование в очищаемую воду. По окончании процесса очистки воды пену и осадок удаляют, а воду используют по назначению. В таблице 1 приведены опытные данные, показывающие результаты очистки промышленных сточных вод при различном времени работы электрофлотокоагулятора. При времени работы электрофлотокоагулятора менее 1,3 мин степень очистки промышленных сточных вод уменьшается, а при увеличении его времени работы более 2,5 мин степень очистки остается такой же высокой, но неоправданно увеличивается расход электроэнергии. Оптимальное время работы электрофлотокоагулятора составляет 1,3-2,5 мин при минимальном количестве оставшихся в очищенной воде взвешенных веществ 1-1,5 мг/л и нефтепродуктов 0,05 мг/л.

Пример 2. После обработки электрическим током в электрофлотокоагуляторе очищаемую воду различной степени загрязненности переливают в отстойник и обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией от 0,5 до 50,0 мг/л, а затем отстаивают. Результаты этих испытаний представлены в таблице 2. Оптимальная концентрация полиакриламида в очищаемой воде составляет 2,0-10 мг/л. При концентрации полиакриламида в очищаемой воде менее 2,0 мг/л степень очистки промышленных сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов уменьшается соответственно до 3,0-4,0 мг/л и 0,1-0,15 мг/л, а время отстоя очищаемой воды увеличивается. При концентрации полиакриламида свыше 10 мг/л в очищаемой воде степень очистки остается стабильно высокой, но неоправданно увеличивается расход полиакриламида и возможно загрязнение очищенной воды полиакриламидом.

Пример 3. Были проведены сравнительные испытания заявляемого способа и часто применяемого в промышленности способа очистки сточных вод от масел и взвешенных частиц (SU №966021, 1982, МПК С02F 1/28), который не относится к аналогам - способам электрохимической очистки. В таблице 3 приведены результаты этих испытаний, которые показали высокую степень очистки промышленных сточных вод заявляемым способом.

Количество взвешенных веществ в очищенной воде уменьшилось с 1,8-2,0 до 1-1,5 мг/л, а количество нефтепродуктов уменьшилось с 1-2 до 0,05 мг/л. Кроме повышения степени очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и, особенно, от нефтепродуктов заявляемый способ прост в осуществлении и не требует дополнительного оборудования.

Заявляемый способ повышает степень очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов, упрощает ее технологию и аппаратное оформление процесса и может быть реализован в различных отраслях промышленности. Очищенные заявляемым способом промышленные сточные воды могут быть использованы в техническом водоснабжении предприятия или сброшены в природный водоем.

Таблица 1
Результаты очистки промышленных сточных вод при различном времени работы электрофлотокоагулятора к примеру, 1Время работы
электрофлотокоагулятора, минСодержание примесей, мг/лСточная водаОчищенная водаВзвешенные веществаНефтепродуктыВзвешенные веществаНефтепродукты1,031,525,63,50,0551,518,86,00,051,351,518,81,00,052,174,536,61,50,052,551,518,81,00,053,031,525,61,00,05 51,518,81,00,054,031,525,61,00,05Таблица 2
Результаты очистки промышленных сточных вод от концентрации в ней полиакриламида, к примеру 2Концентрация полиакриламида, мг/лСодержание примесей, мг/лВремя отстоя
очищаемой воды, минСточная водаОчищенная водаВзвешенные веществаНефтепродуктыВзвешенные веществаНефтепродукты0,551,518,84,00,1152,0  2,00,051010,0  1,00,05550,0  1,00,0550,531,525,63,00,15152,0  1,50,05510,0  1,00,05550,0  1,00,055

Таблица 3
Результаты сравнительных испытаний заявляемого способа и известного способа очистки сточных вод от масел и взвешенных частиц (SU №9966021, 1982, МПК С02F 1/28), к примеру 3Способ очистки сточных водСодержание примесей, мг/лСточная водаОчищенная водаВзвешенные веществаНефтепродуктыВзвешенные веществаНефтепродуктыИзвестный способ SU №99602142,028,01,8-2,01,0-2,0Заявляемый способ74,536,61,50,0551,518,81,00,0531,525,61,00,05

Изобретение относится к способам электрохимической очистки промышленных сточных вод, содержащих взвешенные вещества и нефтепродукты, и может быть использовано при очистке стоков предприятий в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности. Промышленные сточные воды подвергают электрофлотокоагуляции при плотности тока 2-60 А/м² с использованием растворимых анодов из алюминия в течение 1,3-2,5 мин, а перед отстаиванием очищаемую воду обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией 2-10 мг/л. Технический эффект - повышение степени очистки воды, упрощение технологии и аппаратурного оформления процесса. 3 табл.

Способ электрохимической очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов, включающий электрофлотокоагуляцию при плотности тока 2-60 А/м² с использованием растворимых анодов из алюминия и отстаивание, отличающийся тем, что электрофлотокоагуляцию проводят в течение 1,3-2,5 мин, а перед отстаиванием очищаемую воду обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией 2-10 мг/л.