СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НАПОРНОЙ ФЛОТАЦИЕЙ Российский патент 2008 года по МПК C02F1/24 B03D1/02 C02F103/28 

Способ очистки сточных вод напорной флотацией предназначен для использования в целлюлозно-бумажной промышленности при очистке сточных и оборотных вод, содержащих как взвешенные частицы, например волокна, наполнители, так и органические растворенные в воде вещества.

Известен способ очистки сточных вод (RU, №2108374 С2, C02F 1/24, опубл. 20.04.98) путем отделения грубодисперсных взвешенных частиц от воды отстаиванием с выпариванием осадка, тонкодисперсных частиц флотацией с образованием и выделением пенного продукта, осветлением воды фильтрацией, причем флотацию проводят с использованием принудительной коалесценции микро- и макропузырьков газа, например, с применением газов, имеющих различную растворимость в воде, а образующийся пенный продукт разделяют декантацией на легкую и тяжелую фракции.

Однако этот способ сложен в технологическом и аппаратурном исполнении и, кроме того, работает по принципу периодического действия.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и техническому результату является способ очистки сточных вод напорной флотацией, по которому сточную воду насыщают в сатураторе воздухом под давлением, затем подают ее в открытую флотационную камеру, где давление снижают до атмосферного и флотируют частицы загрязняющих примесей пузырьками воздуха, выделяющимися во всем объеме воды в результате снижения давления до атмосферного, а всплывшую пену с загрязняющими примесями непрерывно удаляют с поверхности. Воздух растворяется в потоке воды в сатураторе в количестве, не превышающем его предельную растворимость при заданных давлении газа и температуре воды (RU, патент №2155716 C2, C02F 1/24; опубл. 10.09.2000 г.).

Недостаток этого способа связан с тем, что условия растворения в воде воздуха в количестве, не превышающем его предельную растворимость при заданных давлении газа и температуре воды требует точной регулировки как массы потоков газа и воды, так и температуры системы.

Новым техническим результатом при использовании предлагаемого изобретения являются возможность очищать различные типы сточных вод, интенсификация процесса очистки в целом, упрощение процесса сатурирования газом всего объема очищаемой воды, возможность подачи нисходящего потока сатурированной воды в любую зону флотованны.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод напорной флотацией, включающем насыщение воды газом в сатураторе под давлением, сброс давления до атмосферного, флотирование взвешенных загрязняющих компонентов выделяющимися при сбросе давления пузырьками газа, отделение загрязнений от очищенной воды, согласно изобретению в сатураторе насыщают газом часть потока очищаемой и/или очищенной воды, после чего проводят дросселирование насыщенной газом воды с одновременным смешиванием с остальной частью очищаемой воды в дросселирующем устройстве, преимущественно, в эжекторе с образованием на его выходе равномерно вспененной воды. По предлагаемому способу можно очищать оборотную воду целлюлозно-бумажного производства, содержащую волокно и наполнитель, при этом часть потока очищаемой и/или очищенной воды насыщают в сатураторе сжатым атмосферным воздухом при давлении 3-5 ати. Можно также очищать сточную воду от промывки целлюлозы сульфатной или натронной варки, содержащей волокно и щелочной лигнин. В этом случае часть потока очищаемой и/или очищенной воды насыщают в сатураторе воздухом, содержащим 3-25% диоксида углерода, причем очистку проводят при температуре воды 7-60°С. При наличии в сточной воде органических растворенных веществ в нее или в часть потока очищаемой воды добавляют в нужных количествах коагулянт, флокулянт и флотоагент.

Способ осуществляют следующим образом. Часть потока очищаемой и/или очищенной воды направляют в сатуратор, в котором воду насыщают под давлением газом заданного состава. Насыщенную газом воду подают на вход дросселирующего устройства, преимущественно выполненного в виде эжектора с конически расширяющимися на выходе трубами. На вход дросселирующего устройства подают также остальную часть подлежащей очистке воды. В эжекторе и в зоне выхода из эжектора происходит энергичное смешение двух потоков, сброс давления до атмосферного и образование вспененной массы из всего объема поданной в эжектор и поступившей в флотокамеру воды. В флотокамере происходит разделение вспененного потока на флотопену, содержащую загрязнения, и маточный раствор. Эти потоки выводят из флотокамеры раздельно.

В зависимости от состава загрязнений, в поток воды, направляемой на очистку, добавляют коагулянт, флокулянт, флотоагент.

Для апробирования способа используют лабораторную установку для очистки воды напорной флотацией, включающую систему растворения воздуха или газовой смеси под давлением (сатуратор) в части очищаемой и/или очищенной воды, дросселирующее устройство, камеру смешения сатурированной воды с остальной частью очищенной воды, осветлительную камеру (флотокамеру), систему отделения образующейся флотопены от осветленной воды. В этой установке дросселирующее устройство выполнено в виде водовоздушного эжектора с расширяющимися конусами на выходных трубах, образующими часть камеры смешения двух потоков воды. Для обеспечения непрерывности работы установки в целом флотокамера выполнена в виде флотационной прямоугольной камеры или цилиндрической емкости с передвижной перегородкой или в виде змеевика с горизонтальным расположением труб со ступенчато увеличивающимся от входа змеевика к выходу диаметром труб. Последний элемент выполнен в виде лотка и приспособлен для раздельного вывода пенного слоя и осветленной воды.

Выходная часть эжектора совмещена с нижним входом змеевика. В этой зоне завершается смешение сатурированного потока с остальной частью воды с образованием равномерно вспененной массы. Масса непрерывно вытесняется с заданной скоростью в трубы змеевика.

В трубах в ламинарном режиме движения массы происходит образование хлопьев загрязнений, флотирование их пузырьками воздуха газа, а в концевой горизонтальной части - потоке разделения на пенный слой и осветленную воду.

Указанное сочетание элементов установки, форма их выполнения и последовательность соединения в установке позволяют повысить интенсивность работы устройства в непрерывном режиме, использовать нисходящий поток после системы сатурирования с полным исключением гидроударов и образования газовых пробок в трубопроводах или в запорной арматуре, использовать возможность дозирования необходимых дополнительных компонентов непосредственно в зону смешения.

Следующие примеры иллюстрируют эффективность предлагаемого способа.

Пример 1. Очистке подвергают сточную воду целлюлозно-бумажного производства (t° воды 12°С) со следующими характеристиками:

взвешенные вещества, мг/л58,4сухой остаток, мг/л646,3БПК₅, мг О₂/л24,3окисляемость перманганатная, мг О₂/л12,1ХПК, мг О₂/л84,6

Часть потока очищенной воды непрерывно направляют в сатуратор и насыщают воздухом при давлении 2,0 ати. Насыщенную воздухом воду из сатуратора, а также остальную часть очищаемой воды направляют на вход водовоздушного эжектора. Вспененную массу из эжектора подают во флотатор. На выходе флотатора из желоба раздельно отбирают скоп и осветленную воду. Степень удаления взвешенных частиц 96,5%. Длительность пребывания каждой единицы объема обрабатываемой воды в установке 12-13 мин.

Пример 2. Очистке подвергают сточную воду от промывки сульфатной целлюлозы с температурой 60°С и следующими характеристиками:

сухой остаток, г/л4,1взвешенные вещества, г/л0,6летучие кислоты, г/л0,63щелочной пигмент, г/л1,41зольные компоненты1,46

Часть потока неочищенной воды с добавлением очищенной в соотношении 2:1 насыщают в сатураторе воздухом с содержанием 20 об.% диоксида углерода при давлении 3,0 ати. Насыщенный газом поток из сатуратора направляют на вход водовоздушного эжектора. На вход эжектора направляют также остальную часть подлежащей очистке воды. Вспененная масса далее подается во флотатор, флотируется, разделяется на скоп и очищенную воду. Степень удаления взвешенных частиц 94%, щелочного лигнина 86%.

Пример 3. Очистке подвергают сточную воду по примеру 1. В поток воды, направляемой в сатуратор, добавляют 6,6 г/л сульфата алюминия (в расчете на Al), 0,002 г/л полиакриламида, 0,012 г/л ПАВ. Условия проведения процесса аналогичны условиям по примеру 1. По результатам анализов степень удаления взвешенных частиц 97,1%, снижения БПК 87,0%, окисляемости перманганатной 92%, ХПК 92%.

Область применения: очистка сточных вод напорной флотацией в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает насыщение воды газом в сатураторе под давлением, сброс давления до атмосферного, флотирование взвешенных загрязняющих компонентов выделяющимися при сбросе давления пузырьками газа и отделение загрязнений от очищенной воды. В сатураторе насыщают газом часть потока очищаемой и/или очищенной воды. После чего проводят дросселирование насыщенной газом воды с одновременным смешиванием с остальной частью очищаемой воды в эжекторе, с образованием на его выходе равномерно вспененной воды. Очистке можно подвергать оборотную воду целлюлозно-бумажного производства, содержащую волокно и наполнитель, а часть потока очищаемой и/или очищенной воды насыщают в сатураторе атмосферным воздухом при давлении 3-5 ати. При очистке сточных вод от промывки целлюлозы сульфатной или натронной варки, содержащей волокно и щелочной лигнин, часть потока очищаемой и/или очищенной воды насыщают в сатураторе воздухом, содержащим 3-25% диоксида углерода. При этом очистку проводят при температуре воды 7-60°С. Способ позволяет очищать различные типы сточных вод, интенсифицировать процесс очистки в целом, упростить процесс сатурирования газом всего объема очищаемой воды. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ очистки сточных вод напорной флотацией, включающий насыщение воды газом в сатураторе под давлением, сброс давления до атмосферного, флотирование взвешенных загрязняющих компонентов выделяющимися при сбросе давления пузырьками газа, отделение загрязнений от очищенной воды, отличающийся тем, что в сатураторе насыщают газом часть потока очищаемой и/или очищенной воды, после чего проводят дросселирование насыщенной газом воды с одновременным смешиванием с остальной частью очищаемой воды в эжекторе, с образованием на его выходе равномерно вспененной воды.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистке подвергают оборотную воду целлюлозно-бумажного производства, содержащую волокно и наполнитель, а часть потока очищаемой и/или очищенной воды насыщают в сатураторе атмосферным воздухом при давлении 3-5 ати.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистке подвергают сточную воду от промывки целлюлозы сульфатной или натронной варки, содержащей волокно и щелочной лигнин, а часть потока очищаемой и/или очищенной воды насыщают в сатураторе воздухом, содержащим 3-25% диоксида углерода, причем очистку проводят при температуре воды 7-60°С.