СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОКОВ Российский патент 2008 года по МПК C02F1/24 C02F1/36 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод нефтяной, нефтехимической, металлургической и других отраслей промышленности, стоков от мойки автотранспорта и ливневых стоков с автострад от таких загрязнителей как нефтепродукты, поверхностно-активные и коллоидные вещества, частицы минерального происхождения и т.д.

Известен способ очистки воды, в котором воду вместе с жидким флокулянтом подвергают ультразвуковой обработке (Патент США №4961860 А1, МПК 6 С02F 1/36, опубл. 09.10.90).

Недостатком данного способа является неудовлетворительная степень очистки воды, высокие нормы расхода реагентов, а также трудоемкость.

Известен способ обеззараживания воды, реализуемый известной системой для обеззараживания воды, содержащей дозирующую установку, напорный и реагентный коллекторы и гидроакустические излучатели, при котором получают гомогенный раствор реагента с обрабатываемой водой путем интенсивного перемешивания реагента с обрабатываемой водой, полного разбиения колоний микроорганизмов на единичные бактерии за счет турбулентного режима истечения воды через излучатели в магистральную трубу, наличия кавитации и генерации звука, что позволяет интенсифицировать процесс обеззараживания и в случае использования в качестве окислителя хлора приводит к снижению концентрации хлорорганики в обработанной воде (Патент РФ №2125973, МПК 7 С02F 1/72, опубл. 20.04. 99).

Недостатком реализуемого известной системой способа являются низкая эффективность смешения реагентов с потоком воды, т.к. акустический поток оказывается попутным потоку очищаемой воды, а также невозможность быстрой смены излучателей в случае их выхода из строя из-за жесткости крепления и неразборности установки. Кроме того, данный способ не предусматривает подачу коагулянта, что снижает общую степень очистки воды.

Известен способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий коагуляцию сульфатом алюминия и флокуляцию полиакриламидом, предварительно обработанным упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля. Обработка полиакриламида в поле упругих колебаний с одновременной подачей воздуха приводит к тому, что молекулы флокулянта увеличивают флокулирующую способность за счет увеличения длины цепочки (А.с. СССР 1399271, МПК 4 С02F 1/52, опубл. 30.05.88).

Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки от нефтепродуктов, составляющая 82-89%, длительность процесса очистки, отсутствие обработки очищаемого стока в акустическом поле.

Прототипом изобретения является способ очистки сточных вод путем их обработки алюмокремниевым коагулянтом-флокулянтом в процессе флотации в акустическом поле. Образующиеся в результате обработки твердофазные взвеси отделяют (Патент РФ №2214972 С1, МПК 7 С02F 1/52, С02F 1/36, опубл. 27.10.2003).

Недостатком данного способа является снижение эффективности процесса флотации в режиме развитой кавитации за счет разрушения формирующихся комплексов «Флокула реагента - частица загрязнителя - пузырек воздуха». В случае реализации процесса флотации при низких интенсивностях акустических колебаний активация реагента происходит медленнее. Проводить процесс флотации после активации реагента в режиме развитой кавитации недостаточно эффективно.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении эффективности процесса флотации, а следовательно, и степени очистки воды от загрязнений.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе очистки стоков, включающем предварительную очистку стоков от грубодисперсных загрязнений с последующей реагентной флотацией и фильтрацией, согласно предложенному изобретению, процесс флотации осуществляют в два этапа, на первом этапе обрабатывают сток совместно с реагентом в акустическом поле в режиме развитой кавитации, затем на втором этапе проводят процесс флотации в акустическом поле с интенсивностью акустических колебаний 1-3 Вт/см².

Эффективность процесса очистки при двухэтапной акустической обработке с использованием процесса флотации выше, чем после проведения процесса флотации, после ультразвуковой активации, как указано в прототипе (Патент РФ №2214972 С1, МПК 7 С02F 1/52, С02F 1/36, опубл. 27.10.2003), так как эффективность флотации повышается за счет дополнительного воздействия ультразвука на втором этапе акустической обработки (эффект акустической коагуляции и акустической флотации).

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена схема системы, реализующей предложенный способ.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Сточные воды предварительно очищают от грубодисперсных загрязнений (гранулированные взвеси: песок, глина, свободные углеводороды поверхностных пленок, механические эмульсии нефтепродуктов, мусор и т.д.) в блоке 1, предназначенном для предварительной очистки, например на песколовках.

После чего очищенный от грубодисперсных загрязнений сток смешивают с реагентом, приготавливаемом в блоке 2 для приготовления реагентов, и подают насосом 4 через гидродинамические излучатели (ГДИ) 11 во флотатор 8. Расход реагента регулируется расходомером 5. Расход стока через один ГДИ составляет 25 л/мин. Воздух подают под давлением 0,2-0,5 МПа.

В качестве реагента используется АКФК алюмо-кремниевый коагулянт флокулянт, активированный уголь, праестол, АКВА-Аурат. В таблице 1 приведены полученные в ходе проведения опытных работ экспериментальные данные по эффективности очистки в зависимости от используемых реагентов и их концентрации.

Таблица 1Марка реагентаКонцентрация, мг/лЭффективность очистки, %ПраестолВС 8533079ВС 8543084ВС 6443086ВС 25003090АКФК2099АКВА-Аурат4087

После заполнения флотатора 8 в аппарате создают режим развитой кавитации, для чего датчик уровня 9 посылает сигнал на включение магнитострикционных преобразователей 10 и закрывает электромагнитные клапаны 3,7. При прохождении через прибор 13 контроля концентрации нефтепродуктов концентрацию С нефтепродуктов в стоке автоматически сравнивают с заданной концентрацией С1. При превышении значения концентрации С нефтепродуктов в стоке (т.е. при выполнении условия С≥С1) процесс очистки повторяют, для чего прибор 13 посылает сигнал на электромагнитный клапан 15. Электромагнитный клапан 15 открывается, и очищаемый сток циркулирует n количество циклов через флотатор. В качестве источника ультразвуковых колебаний используют магнитострикционный преобразователь 10 с амплитудой колебаний излучателя 1-15 мкм и частотой колебаний 20 кГц.

При выполнении условия С<С1 прибор 13 контроля концентрации нефтепродуктов посылает сигнал на открытие клапана 6, воздух подают во флотатор 8 через воздухораспределительные трубки 12 и проводят процесс флотации в акустическом поле с интенсивностью акустических колебаний, примерно соответствующих порогу возникновения кавитации. Для чего одновременно с подачей воздуха во флотатор 8 осуществляют переключение магнитострикционных преобразователей 10 на значения интенсивности акустических колебаний 1-3 Вт/см², что примерно соответствует порогу кавитации.

При достижении концентрации С нефтепродуктов в стоке значения меньшего, чем заданная величина значения концентрации С2 нефтепродуктов в стоке (т.е. при выполнении условия С<С2), очищаемый сток фильтруют, для чего открывают электромагнитный клапан 14 посредством передачи управляющего сигнала с прибора 13 контроля концентрации нефтепродуктов, подают очищаемый сток на блок фильтров 16 и осуществляют фильтрационную очистку воды.

Далее процесс повторяют. При этом прибор 13 закрывает электромагнитный клапан 15 и одновременно открывает клапаны 3,7, во флотатор снова поступает сток на очистку.

Технический результат, состоящий в повышение степени очистки воды от загрязнений и снижение расхода реагентов, достигается всей совокупностью существенных признаков заявляемого способа следующим образом.

В режиме развитой кавитации частицы реагента будут диспергироваться акустическими течениями и микропотоками при эмплозии кавитационных пузырьков. Однако более мелкие частицы обладают высокой поверхностной энергией и способны к более энергичному процессу коалесценции - образованию крупных агломератов из большого числа мелких частиц. Мелкие частицы реагента и частицы загрязнений аккумулируются вблизи пульсирующих кавитационных пузырьков. После прекращения ультразвуковой обработки или при снижении интенсивности акустического поля до значений, примерно соответствующих порогу кавитации, происходит быстрая коагуляция реагента, так как частицы уже подготовлены: снята сольватная оболочка, и созданы зоны их высокой концентрации. Крупные агломераты, состоящие из большого числа мелких частиц, обычно обладают высоко развитой внешней и внутренней поверхностью и, как следствие, повышенной адсорбционной способностью.

Затем осуществляется подача воздуха и одновременно в аппарате устанавливается режим акустических колебаний, примерно соответствующий порогу кавитации. На данном этапе будут протекать процессы акустической коагуляции и акустической флотации, подготовленные на первом этапе, которые будут интенсифицировать процесс реагентной флотации. Кавитационные пузырьки с радиусом, близким к резонансному, выступают в роли промежуточного транспорта. «Захвату» частиц загрязнителя пульсирующим пузырьком могут способствовать акустические потоки и радиационное давление, увеличивающие вероятность встречи газового пузырька и частицы. В акустическом поле флотационная активность пузырьков увеличивается на несколько порядков за счет разрыхления, утончения гидратных слоев на поверхности пульсирующего пузырька.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность процесса флотации в 3-5 раз.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод нефтяной, нефтехимической, металлургической и других отраслей промышленности, стоков от мойки автотранспорта и ливневых стоков с автострад от таких загрязнителей как нефтепродукты, поверхностно-активные и коллоидные вещества, частицы минерального происхождения и т.д. Очищаемый сток проходит стадию предварительной очистки от грубодисперсных загрязнений (гранулированные взвеси: песок, глина, свободные углеводороды поверхностных пленок, механические эмульсии нефтепродуктов, мусор и т.д.) Затем сточную воду совместно с реагентом обрабатывают в акустическом поле в режиме развитой кавитации. После чего проводят процесс реагентной флотации при интенсивности акустических колебаний 1-3 Вт/см². Далее осуществляют фильтрационную очистку воды. Технический эффект - повышение степени очистки воды от загрязнений, снижение расхода реагентов. 1 табл., 1 ил.

Способ очистки стоков, включающий предварительную очистку стоков от грубодисперсных загрязнений с последующей реагентной флотацией и фильтрацией, отличающийся тем, что процесс флотации осуществляют в два этапа, на первом этапе обрабатывают сток совместно с реагентом в акустическом поле в режиме развитой кавитации, затем на втором этапе проводят процесс флотации в акустическом поле с интенсивностью акустических колебаний 1-3 Вт/см².