СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2008 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод от органических и неорганических веществ, а также взвешенных частиц, и может быть использовано во всех отраслях промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве для очистки сточных вод различного происхождения.

Известен (RU, патент 2075452) способ очистки сточных вод скотобоен и мясокомбинатов, включающий обработку коагулянтом с последующей флотацией. При реализации способа перед обработкой коагулянтом сточные воды подвергают механической очистке от грубых примесей с помощью дугового сита или барабанного фильтра с последующим отделением жировых примесей в аэрируемом жироуловителе, а после флотации проводят биологическую очистку в биокамере, причем перед механической обработкой, обработкой в жироуловителе, обработкой коагулянтом, флотацией, перед и после биологической очистки в биокамере сточные воды подвергают обработке импульсными электромагнитными полями.

Недостатком известного способа следует признать непригодность его для удаления растворенных неорганических соединений.

Известен также (RU, патент 2120412) способ получения питьевой воды и очистки промышленных стоков путем электрохимической обработки загрязненных водных растворов и взвесей с дозируемыми реагентами при непрерывной подаче в катодно-анодное пространство с последующим отделением осадка. При реализации способа проводят двухстадийную электрохимическую обработку промышленных стоков при плотности постоянного тока (0,1-1,5)·10³ А/м² и одновременном воздействии электромагнитного поля с напряженностью переменного электрического поля (1-15)·10⁴ В/м с отделением осадка после каждой стадии электрообработки, при этом перед первой стадией электрохимической обработки обрабатываемый водный раствор подкисляют до рН 4,5-6,5 кислой реагентной смесью кальциевых солей фосфорной, серной и углекислой кислот при оптимальном молярном соотношении соответственно 1:2:3 и суммарном расходе (5-25)·10^-2 кг/м³ с достижением рН 4,5-6,5, отделяют кислый осадок, а перед второй стадией электрохимической обработки раствор подщелачивают до рН 8,5-8,6 щелочной реагентной смесью гидроокисей кальция, магния и натрия при оптимальном молярном соотношении 4:1:2 и суммарном расходе (40-90)·10^-2 кг/м³, отделяют щелочной осадок.

Недостатком известного способа следует признать его сложность, а также использование большого количества вводимых дополнительно реагентов, что значительно увеличивает себестоимость очистки. Кроме того, способ не обеспечивает очистку от органических загрязнений.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого технического решения, состоит в разработке универсального способа очистки сточных вод, обеспечивающего удаления органических и неорганических загрязнений, а также взвешенных частиц.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, состоит в повышении качества очистки при одновременном снижении потребления электрической энергии.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ комплексной очистки сточных вод, характеризуемый предварительной активацией сточных вод в камере, в которой расположены магнитные тела, переменным электромагнитным полем с последующим переводом активированных сточных вод в двухсекционный магнитный фильтр, в котором в первой по ходу движения воды секции на сетке, находящийся в зоне генератора переменного электромагнитного поля, помещают постоянные магниты, а во вторую секцию на фильтровальную подложку помещают намагниченный до насыщения магнитный порошок, при этом в процессе очистки сточных вод генератор переменного электромагнитного поля отключают от электрического питания. Предпочтительно активацию сточных вод осуществляют в течение от 15 секунд до 5 минут при напряженности электромагнитного поля 40-50 КА/м и частоте электромагнитного поля 50 Гц. При реализации способа обычно используют постоянные магниты с эффективным диаметром от 1 до 5 мм, причем толщина слоя составляет от 10 до 25 см с, преимущественно, индукцией до 0,1 Тл. Слой магнитного порошка обычно имеет толщину от 5 до 30 см, а индукция составляет от 0,07 до 0,2 Тл. Предпочтительно используют магнитный порошок из гексаферрита бария. При реализации способа обычно используют генератор переменного электромагнитного поля, способный генерировать электромагнитные поля напряженностью 30-65 кА/м и частотой 50-100 Гц.

Для комплексной очистки сточных вод предложено использовать устройство с электромагнитным фильтром. По предлагаемому способу очистка сточных вод включает следующие стадии:

- на первом этапе сточные воды поступают в рабочую камеру устройства, в которой размещены магнитные рабочие тела и здесь происходит активация воды постоянным магнитным полем и механическая за счет перемещения магнитных рабочих тел;

- на втором этапе активированные сточные воды поступают в электромагнитный фильтр, где происходит полная очистка сточных вод.

Принцип действия разработанного для реализации способа электромагнитного фильтра состоит в следующем: на сетку, расположенную в зоне переменного электромагнитного поля, помещают магнитные тела. Ниже этого слоя на фильтровальную подложке (пористая полимерная пленка или ткань) помещают намагниченный порошок. Через эти два слоя непрерывно протекает сточная вода из электромагнитного аппарата после активации в переменном электромагнитном поле. Время нахождения сточной воды на электромагнитном фильтре зависит от скорости ее подачи и от загрязнений сточной воды. Во время фильтрации предварительно активированной сточной воды через электромагнитный фильтр происходит полная ее очистка. Загрязнения сточной воды в виде мелкодисперсного шлама осаждаются на слоях магнитных тел и магнитного порошка в электромагнитном фильтре. По мере накопления осадка от сточной воды магнитные тела и магнитный порошок промывают чистой водой в электромагнитном поле фильтра, после чего магнитные тела и магнитный порошок очищаются (регенерируются) от загрязнений и снова работают в качестве фильтров. Осадок, который был на фильтре, собирают в отдельный бункер автоматически, а вода после промывания фильтра поступает на очистку в электромагнитный аппарат и снова используется для регенерации электромагнитного фильтра.

Физические свойства воды, подвергнутой вышеуказанной комплексной электромагнитной, магнитной и механической обработке, изменяются, что инициирует процесс выпадения солей в объеме жидкости в виде мелкодисперсного шлама, который выносится из рабочей зоны и улавливается электромагнитным фильтром, выполненным в виде слоя рабочих тел постоянных магнитов. Кроме осадка солей, на электромагнитном фильтре улавливаются намагниченным магнитным порошком гексаферрита бария нефтепродукты и органические загрязнения вследствие адсорбции, которая происходит за счет развитой адсорбирующей поверхности магнитного порошка, частицы которого имеют размер от 600 Ангстрем до 4 мкм.

Слой магнитного порошка обеспечивает удаление из сточных вод взвешенных частиц и осевшего шлама неорганических солей.

При реализации способа сточные воды предварительно проходят активирующую обработку в переменном электромагнитном поле, при этом происходит изменение физических свойств воды, что инициирует процесс выпадения солей. Под влиянием постоянных и переменных полей и механического воздействия (одновременно три воздействия в одном процессе активации) происходит возникновение зарядов и изменение их магнитной восприимчивости. В связи с этим магнитная энергия молекул обрабатываемого вещества может превышать энергию теплового движения, что вызывает концентрационные изменения молекул и отражается на скорости химических реакций и физических процессов обрабатываемых веществ. Магнитные поля вызывают ориентационную перестройку жидких кристаллов, которая приводит к деформации жидкокристаллических структур, к изменению их квазикристаллической структуры, изменению поверхностного напряжения, вязкости, электропроводности, диэлектрической проницаемости и др. вследствие определенной пространственной ориентации элементарных токов в атомах и молекулах воды и других жидкостей. При действии магнитных полей, различающихся по своим магнитным и электрическим свойствам, в электромагнитном активаторе компоненты смеси (ион-вода, толуол-ион-вода и т.п.) совершают колебательные движения, параметры которого могут не совпадать. Последствием этого процесса будет освобождение части ионов из связи с макромолекулами и уменьшение их гидратации, а, следовательно, возрастание ионной активности, и, как следствие, выпадение в осадок растворенных в ней солей.

Затем активированные сточные воды непрерывно подают на электромагнитный фильтр, который отключен от напряжения. При этом происходит прохождение воды через два слоя фильтра. На верхнем слое фильтра, где расположены магнитные рабочие тела, происходит осаждение мелкокристаллического шлама на поверхности магнитных тел. На нижнем слое фильтра происходит адсорбция органических веществ, нефтепродуктов порошком гексаферрита бария, а также осаждение мелкокристаллического шлама.

По мере накопления на магнитном порошке мелкодисперсного шлама и нефтепродуктов на него подают напряжение, а в рабочую камеру фильтра - чистую воду сверху вниз.

При подаче напряжения магнитные рабочие тела и магнитный порошок приобретают хаотическое движение, т.е. образуют магнитокипящий слой, сбрасывая со своей поверхности накопившейся шлам и органические загрязнения в приемный бункер-накопитель. После промывки чистой водой внутреннего объема устройства напряжение отключают, при этом магнитные рабочие тела и магнитный порошок снова приобретают состояние покоя.

Таким образом, во время очистки сточной воды электромагнитный фильтр работает без электроэнергии.

При очистке сточных вод автомобильной мойки содержание неорганических загрязнений уменьшилось до предельно-допустимых концентраций (ПДК) для водоемов, органических загрязнений до ПДК для водоемов, взвешенных частиц до ПДК для водоемов при этом расход электроэнергии на очистку 1 м³ сточных вод составил от 1 до 7 кВт в зависимости от производительности ЭМА.

При очистке сточных вод гальванического производства, а также коммунальных сточных вод были получены аналогичные результаты.

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод от органических и неорганических веществ, а также взвешенных частиц, и может быть использовано во всех отраслях промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве. При реализации способа предварительно проводят активацию сточных вод в камере, в которой расположены магнитные тела, переменным электромагнитным полем с последующим переводом активированных сточных вод в двухсекционный магнитный фильтр. В магнитном фильтре в первой по ходу движения воды секции на сетке, находящийся в зоне генератора переменного электромагнитного поля, помещают постоянные магниты, а во вторую секцию на фильтровальную подложку помещают намагниченный до насыщения магнитный порошок. Изобретение обеспечивает повышение качества очистки сточных вод. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ комплексной очистки сточных вод, включающий их обработку переменным электромагнитным полем, отличающийся тем, что предварительно проводят активацию сточных вод в камере, в которой расположены магнитные тела, переменным электромагнитным полем с последующим переводом активированных сточных вод в двухсекционный магнитный фильтр, в котором в первой по ходу движения воды секции на сетке, находящийся в зоне генератора переменного электромагнитного поля, помещают постоянные магниты, а во вторую секцию на фильтровальную подложку помещают намагниченный до насыщения магнитный порошок, при этом в процессе очистки сточных вод генератор переменного электромагнитного поля отключают от электрического питания.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что активацию сточных вод осуществляют в течение от 15 с до 5 мин при напряженности электромагнитного поля 40-50 КА/м и частоте электромагнитного поля 50 Гц.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют постоянные магниты с эффективным диаметром от 1 до 5 мм, причем толщина слоя составляет от 10 до 25 см.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют постоянные магниты с индукцией до 0,1 Тл.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют слой магнитного порошка толщиной от 5 до 30 см с индукцией от 0,07 до 0,2 Тл.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют магнитный порошок из гексаферрита бария.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют генератор переменного электромагнитного поля, способный генерировать электромагнитные поля напряженностью 30-65 КА/м и частотой 50-100 Гц.