СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ ИЗ РЯДА: ОБОРОТНЫЕ И ЗАБОРНЫЕ ВОДЫ, ПРОМЫШЛЕННЫЕ СТОКИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ, И КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК C02F1/28 

Изобретение относится к области очистки оборотных и заборных вод, промышленных стоков, технологических жидкостей и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях и в металлургии.

Известны адсорбционные методы защиты окружающей среды. Техника адсорбционной очистки позволяет решать задачи глубокой очистки различных газообразующих и жидких сред. При правильно выбранных технологии и аппаратуры процесса, примеси могут быть удалены адсорбционным методом практически полностью [см. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1976. - 512 с.].

Известен способ очистки воды от органических примесей адсорбционном методом с применением активного угля. На выходе из водовода в воду добавляют уголь в количестве 5-10 мг/л, время контакта очищаемой воды и угля составляет порядка одного часа; при интенсивном перемешивании - 10-15 минут. Очевиден большой требуемый расход адсорбента.

Для осуществления способа очистки воды с содержанием органических примесей до 100 мг/л воду пропускают через слой порошкообразного угля с размером частиц 1-100 мкм. После адсорбционной очистки из воды удаляют угольную пыль, а уголь сепарируют и подвергают регенерации. Удаление угля из воды осуществляют фильтрацией, флотацией, центрифугированием и др. Регенерацию угля производят нагревом угля до 415°С (там же, стр.291). При такой регенерации применение порошкообразного адсорбента приводит к значительному расходу активированного угля, а применение гранулированного угля существенно удорожает процесс.

Известен процесс адсорбционной очистки порошкообразным углем по двухступенчатой схеме. Вначале воду смешивают с углем, частично отработанным на второй ступени, то есть осуществляют движение воды из первой ступени во вторую, а угля - из второй ступени в первую. Здесь повышается степень очистки воды и отработки адсорбционной емкости угля. Однако затруднена регенерация порошкообразного угля (там же, стр.291).

При адсорбционной очистке сточных вод химических и иных производств решают задачи: очистку воды, десорбцию поглощенных веществ, или регенерацию адсорбата, например, нагревом перегретым паром 600-900°С. Потери угля при регенерации составляют 15% загрузки (там же, стр.292).

Известна обесфеноливающая установка. Установка содержит два попеременно работающих адсорбера, загруженных гранулированным углем с частицами 1.5-2 мм (количество адсорбента рассчитано по его динамической активности при заданной температуре процесса).

Входящие в установку также декантаторы (два), накопительные емкости, насосы, холодильники, системы подачи пара, ректификационная колонна предназначены для регенерации бензола, выводящего фенол из угля, последующего отделения фенола и его возврата в производство. Тем самым адсорбент регенерируют в адсорбере, но адсорбционную способность угля постепенно снижается. В этом случае велики разовые затраты и мощность оборудования, так как в каждом цикле регенерации подвергается полный объем адсорбента. Два адсорбера работают попеременно, что обеспечивает непрерывность процесса, но усложняет установку и увеличивает ее габариты (там же, стр.293).

Технической задачей изобретения является создание технологии очистки заборных вод, промышленных сточных вод, технологических жидкостей и оборотных вод, позволяющей:

- увеличить производительность очистки путем обеспечения непрерывности технологического цикла очистки жидкостей;

- улучшить показатели по степени и тонкости очистки;

- снизить расход адсорбента, что соответственно снижает затраты на процесс очистки.

Указанный технический результат достигается заявляемым изобретением.

Заявляется способ очистки жидкостей из ряда: заборные воды, промышленные сточные воды, технологические жидкости, оборотные воды, включающий пропускание жидкости через слой адсорбента, размещенный в адсорбере, периодическую регенерацию адсорбента, отличающийся тем, что очищаемую жидкость непрерывно пропускают через один или более слоев адсорбента, размещенного в адсорбере, который выполнен в виде сквозной колонки без дна и установлен в емкости над донным цепным скребковым конвейером, при этом приблизительно равномерно по объему адсорбента установлены гибкие вертикальные элементы, выполненные с возможностью передачи вибрации; периодически нижний слой адсорбента последовательно транспортируют в активаторную камеру емкости, наполненную моющим раствором, в которой осуществляют периодическую регенерацию адсорбента перемешиванием его в моющем растворе, а далее адсорбент периодически транспортируют в активаторную камеру емкости, содержащую промывочную воду, в которой осуществляют периодическую окончательную операцию регенерации адсорбента путем его перемешивания в промывочной воде; при этом емкости с активаторными камерами снабжены донными цепными скребковыми конвейерами, а активаторные камеры выполнены в виде сквозных колонок без дна, установленных над донными конвейерами; после промывки адсорбент периодически транспортируют в емкость с функцией накопителя-питателя, снабженного элеватором, участвующим в транспортировке чистого адсорбента и его периодической подаче в верхнюю часть колонки адсорбера.

Предусмотрена регенерация моющего раствора и промывочной воды.

Вертикальные слои адсорбента характеризуются гранулометрическим составом, изменяющимся по ходу очистки жидкости от крупнозернистой загрузки к мелкозернистой в пределах 0,5-3 мм.

Заявляется комплекс для осуществления способа очистки жидкостей из ряда: заборные воды, промышленные сточные воды, технологические жидкости, оборотные воды, - содержащий адсорбер, заполненный гранулированным адсорбентом; накопительные емкости, емкости для размещения средств регенерации адсорбента; насосы; соединительные трубопроводы с запорной арматурой, отличающийся тем, что комплекс включает, по крайней мере, один адсорбер, который имеет приемную камеру с входным патрубком, сливную камеру с выходным патрубком, и выполнен в виде сквозной колонки без дна и установлен в емкости над донным цепным скребковым конвейером; приблизительно равномерно по объему адсорбера установлены вертикальные гибкие стержни, закрепленные головной частью и выполненные с возможностью передачи вибрации от источника виброколебаний; также комплекс включает две емкости, каждая из которых снабжена донным цепным скребковым конвейером, над которым установлена камера с активатором; одна из емкостей предназначена для размещения моющего раствора для адсорбента, а другая - для размещения промывочной воды для адсорбента; емкости с активаторами имеют патрубки для их соединения посредством трубопроводов, снабженных запорной арматурой, с установками регенерации моющего раствора и промывочной воды соответственно; также комплекс включает емкость с функцией накопителя-питателя, снабженную элеватором для периодического перемещения чистого адсорбента на уровень верхней открытой части колонки адсорбера; конвейеры комплекса установлены с возможностью обеспечения последовательного согласованного взаимодействия между всеми емкостями по замкнутому циклу.

Для обеспечения последовательного взаимодействия между емкостями комплекс снабжен промежуточными ленточными конвейерами-транспортерами.

При компактном размещении комплекса донные конвейеры установлены с возможностью переноса адсорбента непосредственно в область загрузки последующих емкостей.

Активаторы в емкостях регенерации адсорбента снабжены электроприводами.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлена пооперационная схема комплекса. На фигуре 1 представлена схема комплекса с применением промежуточных конвейеров, на фигуре 2 - без промежуточных конвейеров.

Комплекс включает адсорбер 1, заполненный гранулированным адсорбентом 2 с размером гранул 0,5-3 мм. Для выравнивания потока со стороны приемной камеры 3 с входным патрубком (без позиции) и со стороны сливной камеры 4 с выходным патрубком (без позиции) и для равномерного распределения очищаемой жидкости по всему объему адсорбента служат сетки или перфорированные перегородки 5 и 6.

Адсорбер 1 выполнен в виде сквозной колонки без дна и установлен в емкости 7 над донным цепным скребковым конвейером (без позиции). Равномерно по объему адсорбера расположены вертикальные гибкие стержни 8, закрепленные головной частью (на раме, на кронштейнах - не показаны) и связанные с источником виброколебаний. Гибкость стержней рассматривается с точки зрения их расчетной механической прочности при действии вибраций. Виброколебания создают периодически для обеспечения плотной и равномерной укладки массы адсорбента по всему объему.

Внутри емкостей 9 и 10 над донными цепными скребковыми конвейерами (без позиции) установлены активаторные камеры 11 и 12 с активаторами 13 и 14 для перемешивания адсорбента в среде моющего раствора в емкости 9 и в среде промывочной воды в емкости 10.

Режим вращения активаторов задается электроприводами 15.

Подводящий и сливной патрубки емкостей 9, 10 снабжены сетчатыми фильтрами (без позиции) и соединены трубопроводами с запорной арматурой 16 с установками регенерации моющего раствора 17 и промывочной воды 18. Работа установок 17 и 18 в рамках настоящей заявки не рассматривается, и их функция может быть реализована с использованием известных средств очистки моющих растворов и очистки промышленных сточных вод [см. Булыжев Е.М., Худобин Л.В. Ресурсосберегающее применение смазочно-охлаждающих жидкостей при металлообработке. М.: Машиностроение, 2004. - 352 с.].

Накопитель-питатель 19 для очищенного адсорбента с восстановленными свойствами имеет элеватор 20 для периодического перемещения адсорбента на уровень верхней открытой части колонки адсорбера в область загрузочного бункера 21. При необходимости перед бункером устанавливают сита или другие средства классификации адсорбента, что позволит распределить адсорбент слоями с отличающимся гранулометрическим составом, или распределить в разные адсорберы, соединенные последовательно.

Межоперационное перемещение адсорбента осуществляется элеватором 20 и ленточными конвейерами-транспортерами 22, 23, 24, 25. Вместе с тем функции переноса влажного адсорбента могут быть осуществлены также ковшами, переносными бункерами, в том числе, если будет установлена технологическая целесообразность, межоперационное перемещение могут обеспечить непосредственно донные конвейеры емкостей, например, при необходимости компактного размещения комплекса, как показано на фигуре 2.

Процесс очистки, например, воды, подаваемой потребителям «грязного» цикла стана металлургического комбината, осуществляется следующим образом.

Очищаемая вода непрерывно с расчетной скоростью примерно 10 мм/с поступает в приемную камеру 3 адсорбера 1 и равномерно распределяется по объему адсорбента 2 при условии равномерной плотности его укладки по всей высоте, а также очищенная вода непрерывно отводится из адсорбера. Адсорбент, обладая индивидуальными свойствами очистки, осуществляет очистку по заданному параметру или ряду параметров. При этом осуществляется фильтрация мехпримесей. По мере непрерывной работы адсорбера постепенно снижается поглотительная способность адсорбента и наблюдается заиливание адсорбента.

Для улучшения качества адсорбционной очистки предусмотрено:

1) до адсорбционной очистки предварительная чистка жидкости в магнитном сепараторе, который удаляет приблизительно 74% примесей;

2) организация слоев адсорбента разного гранулометрического состава последовательно 3 мм-2 м-...-0,5 мм по ходу процесса очистки путем размещения адсорбента одной крупности в 1-3 разных адсорберах.

В этом случае в конце очистки «живое» сечение гранул существенно ниже, но вода через слой проходит уже значительно очищенная (на 40%), что заметно снижает фильтровальную нагрузку слоя. На крупных гранулах начального слоя не отмечается заиленности адсорбента, а также частицы грязи на крупных гранулах легче вымываются. В целом послойная структура адсорбента позволяет увеличить скорость очистки воды и других жидкостей.

При непрерывной очистке жидкости осуществляется периодическая регенерация адсорбента. Включением донного цепного скребкового конвейера нижний слой адсорбента транспортируют в активаторную камеру 11 с моющим раствором, где осуществляется очистка адсорбента перемешиванием. После мойки адсорбент транспортируют и перемешивают в активаторной камере 12 с промывочной водой. Многократное или разовое использование моющего раствора и промывочной воды определяется опытным путем по результатам анализа, исходя из требуемой степени очистки жидкости.

После промывки адсорбент с восстановленной поглотительной способностью транспортируют в емкость 19, в которой может находиться как очищенный адсорбент, так и не использованный ранее. Из емкости 19 с функцией накопителя-питателя адсорбент транспортируют периодически в загрузочный бункер 21. При необходимости, адсорбент пропускают через классификатор. Из бункера 21 влажный адсорбент выгружают в адсорбер 1. Обеспечивается периодическое обновление адсорбирующего состава, что аналогично созданию адсорбционной колонки без потери поглотительной способности во времени. Это позволяет непрерывно производить очистку.

Объем адсорбента, периодически выводимый из адсорбера, определяется также опытным путем исходя из требуемой степени очистки, гранулометрического состава, связанного со скоростью потока и производительностью очистки.

На экспериментальной установке получены следующие результаты: адсорбент в первом адсорбере - опал-кристаллобалит с размером гранул до 3 мм; во втором адсорбере - опал-кристаллобалит с размером гранул до 2 мм; затем - опал-кристаллобалит и активированный уголь с гранулами до 0,5 мм. Скорость потока 5-10 мм/с в «живом» сечении. Степень очистки взвешенных частиц 43% с обеспечением тонкости очистки d_ср=1-3 мкм. Степень очистки от нефтепродуктов 43,3% при концентрации нефтепродуктов в очищенной воде 1,5 мг/л. Кроме указанных адсорбентов могут быть использованы и другие модифицированные гранулометрические природные адсорбенты (цеолит, доломит и другие), а также катиониты и аниониты для тонкой очистки от катионов и анионов.

Изобретение позволило, что подтверждено экспериментально, повысить производительность очистки, получить стабильные результаты высокой степени и тонкости очистки жидкостей, обеспечить непрерывность цикла очистки жидкостей, совместив непрерывность очистки с периодической регенерацией адсорбента. Циклическая очистка адсорбента небольшими порциями позволяет применять емкости для его очистки малого габарита. Снижен расход адсорбента.

Способ очистки и комплекс для его осуществления могут быть реализованы с использованием известных материалов и технологического оборудования.

Изобретение относится к области очистки оборотных и заборных вод, промышленных стоков, технологических жидкостей и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях и в металлургии. Способ очистки жидкостей из ряда: заборные воды, промышленные сточные воды, технологические жидкости и оборотные воды включает непрерывное пропускание очищаемой жидкости через один или более слоев адсорбента, находящегося в адсорбере, и периодическую регенерацию адсорбента, при этом равномерно по объему адсорбента установлены гибкие вертикальные элементы, выполненные с возможностью передачи вибрации. Регенерацию адсорбента проводят следующим образом: периодически нижний слой адсорбента последовательно транспортируют в активаторную камеру емкости для перемешивания его в моющем растворе, далее его транспортируют в активаторную камеру емкости для перемешивания в промывочной воде, а затем адсорбент периодически транспортируют в емкость с функцией накопителя-питателя, снабженного элеватором, участвующим в транспортировке чистого адсорбента и его периодической подаче в верхнюю часть колонки адсорбера. Комплекс для осуществления указанного способа содержит адсорбер, заполненный гранулированным адсорбентом, накопительные емкости, емкости регенерации адсорбента, насосы и соединительные трубопроводы с запорной арматурой, а также установки регенерации моющего раствора и промывочной воды. При этом адсорбер выполнен в виде сквозной колонки без дна и установлен в емкости над донным цепным скребковым конвейером. Каждая из двух емкостей регенерации адсорбента снабжена донным цепным скребковым конвейером, над которым установлена камера с активатором; одна из емкостей предназначена для размещения моющего раствора, а другая - для размещения промывочной воды. Комплекс также снабжен промежуточными ленточными конвейерами-транспортерами, а активаторы в емкостях регенерации адсорбента снабжены электроприводами. 2 н.п. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки жидкостей из ряда: оборотные и заборные воды, промышленные сточные воды, технологические жидкости, включающий пропускание жидкости через слой адсорбента, размещенный в адсорбере, периодическую регенерацию адсорбента, отличающийся тем, что очищаемую жидкость непрерывно пропускают через один или более слоев адсорбента, размещенного в адсорбере, который выполнен в виде сквозной колонки без дна и установлен в емкости над донным цепным скребковым конвейером, при этом приблизительно равномерно по объему адсорбента установлены гибкие вертикальные элементы, выполненные с возможностью передачи вибрации, периодически нижний слой адсорбента последовательно транспортируют в активаторную камеру емкости, содержащую моющий раствор, в которой осуществляют периодическую регенерацию адсорбента перемешиванием его в моющем растворе, а далее периодически транспортируют в активаторную камеру емкости, содержащую промывочную воду, в которой осуществляют периодическую окончательную операцию регенерации адсорбента путем его перемешивания в промывочной воде, при этом емкости с активаторными камерами снабжены донными цепными скребковыми конвейерами, а активаторные камеры выполнены в виде сквозных колонок без дна, установленных над донными конвейерами, после промывки адсорбент периодически транспортируют в емкость с функцией накопителя-питателя, снабженного элеватором, участвующим в транспортировке чистого адсорбента и его периодической подаче в верхнюю часть колонки адсорбера.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрена регенерация моющего раствора и промывочной воды.3. Комплекс для очистки жидкостей из ряда: оборотные и заборные воды, промышленные сточные воды, технологические жидкости, содержащий адсорбер, заполненный гранулированным адсорбентом, накопительные емкости, емкости для размещения средств регенерации адсорбента, насосы, соединительные трубопроводы с запорной арматурой, отличающийся тем, что комплекс включает, по крайней мере, один адсорбер, который имеет приемную камеру с входным патрубком, сливную камеру с выходным патрубком, и выполнен в виде сквозной колонки без дна и установлен в емкости над донным цепным скребковым конвейером, приблизительно равномерно по объему адсорбера установлены вертикальные гибкие стержни, закрепленные головной частью и выполненные с возможностью передачи вибрации от источника виброколебаний, также комплекс включает две емкости, каждая из которых снабжена донным цепным скребковым конвейером, над которым установлена камера с активатором; одна из емкостей предназначена для размещения моющего раствора для адсорбента, а другая - для размещения промывочной воды для адсорбента, емкости с активаторами имеют патрубки для их соединения посредством трубопроводов с запорной арматурой с установками регенерации моющего раствора и промывочной воды соответственно, также комплекс включает емкость с функцией накопителя-питателя, снабженную элеватором для периодического перемещения чистого адсорбента на уровень верхней открытой части колонки адсорбера, при этом конвейеры комплекса установлены с возможностью обеспечения последовательного согласованного взаимодействия между всеми емкостями по замкнутому циклу.4. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что он снабжен промежуточными ленточными конвейерами-транспортерами.5. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что при компактном размещении комплекса донные конвейеры установлены с возможностью переноса адсорбента непосредственно в область загрузки последующих емкостей.6. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что активаторы в емкостях регенерации адсорбента снабжены электроприводами.