СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2013 года по МПК C02F11/12 C02F1/46 B01D43/00 

Изобретение относится к способам обработки осадков сточных вод, в том числе содержащих высококонцентрированные, эмульгированные нефтепродукты и может быть использовано, например, в машиностроительной и родственных областях промышленности, перед концентрированием осадков фильтрованием.

Известен способ электрообработки осадка сточных вод, заключающийся в обработке осадка в электролизере с нерастворимыми окисно-рутениевыми анодами при анодной плотности тока 0,05-0,06 А/см² (авт. свид. СССР №783244, дата приоритета 23.06.1978, дата публикации 30.11.1980, авторы - Бабкин В.А. и др.).

Недостатком указанного способа является то, что при использовании нерастворимых электродов наблюдается выделение на них мелкодиспергированных пузырьков газа (Н₂ - на катоде, О₂ - на аноде), то есть только электрофлотация. При электрообработке осадков, содержащих эмульгированные и растворенные нефтепродукты, целесообразно применение двух взаимодействующих процессов: флотации и коагуляции, что возможно при использовании растворимых алюминиевых электродов. При электрокоагуляции происходит процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц.

Известен способ электрообработки осадков сточных вод, включающий обработку в электролизере с растворимыми алюминиевыми анодами [М.Г.Грановский, И.С.Лавров, О.В.Смирнов Электрообработка жидкостей. Из-во «Химия», Ленинградское отделение, 1976 г., с.118]. Однако данный способ при обработке нефтесодержащего осадка характеризуется большим расходом электроэнергии за счет поляризации электродов, вызванной адсорбцией частиц нефтепродуктов на аноде.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ очистки сточных вод от нефтепродуктов путем электрокоагуляции с использованием асимметричного переменного тока с длительностью положительных импульсов 60÷300 с и их амплитудой 0,5-2,0 А и длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 1-100 с и 2,0-4,5 А. Применение асимметричного тока способствует снижению поляризации электродов и увеличению выхода ионов Al³⁺, вызывающих коагуляцию частиц (авт. свид. СССР №981240, дата приоритета 18.01.1980, дата публикации 15.12.1982, авторы - Халтурина Т.И. и др., прототип).

Недостатком принятого в качестве прототипа способа в отношении осадков нефтесодержащих сточных вод является невысокая интенсивность фильтрования при их концентрировании.

Задачей изобретения является интенсификация фильтрования для концентрирования при обработке осадков нефтесодержащих сточных вод.

Для решения поставленной задачи в способе обработки осадков сточных вод, включающем электрообработку асимметричным переменным током с последующим фильтрованием для концентрирования, согласно изобретению, перед электрообработкой осадки подвергают виброакустическому воздействию в режимах обработки двух частотных поддиапазонов с нижней частотой, равной 0,3-0,8 кГц, и с верхней частотой, равной 9-18 кГц, а последующую электрообработку осуществляют асимметричным переменным током с длительностью положительных импульсов 30-100 с и их амплитудой 0,4-0,6 А и с длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 6-10 с и 0,75-1,0 А.

Использование данного способа приводит к интенсификации фильтрования осадка, так как уменьшается удельное сопротивление фильтрации в 8-10 раз, снижается нефтесодержание осадка на 39-45%, что позволяет увеличить производительность обезвоживающих аппаратов.

Результаты исследований по обработке нефтесодержащего осадка асимметричным током (по прототипу) представлены в табл.1.

Электрообработку осадка осуществляли следующим образом. Осадок обрабатывали в камере с электродами, выполненными из алюминия, расстояние между которыми 8 мм, рабочая поверхность электродов S=296 см², с помощью тока, представляющего собой последовательность импульсов положительной и отрицательной полярности, характеризуемых длительностью τ_пол. и τ_отр. (с) и амплитудой I_пол. и I_отр. (А).

Таблица 1 Режимы обработки осадка асимметричным током Нефтесодержание, % Удельное сопротивление фильтрации r·10^-10, см/г Исходный осадок 75,94 548 1 режим:
Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30с}{6с}$$
Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,5}А;$$ $$I_{отр.}=\mathrm{0,8}А$$
Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,5}В;$$ $$U_{отр.}=4В$$ 42,79 250

Продолжение таблицы 1 2 режим: 45,23 270 Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30\text{ с}}{\text{6 с}}$$ Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,4}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{0,75}\text{ А}$$ Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{3,9}\text{ В}$$ 3 режим: 48,64 278 Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}}$$ Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$ Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=4\text{ В}$$ 4 режим: 52,64 288 Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}}$$ Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$ Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{4,8}\text{ В}$$ 5 режим: 58 380 Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{2\text{00 с}}{\text{10 с}}$$ Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{1,5}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{3,0}\text{ А}$$ Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{3,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{7,3}\text{ В}$$ 6 режим: 62 430 Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{3\text{00 с}}{\text{10 с}}$$ Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{2,0}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{4,0}\text{ А}$$ Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{4,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{9,2}\text{ В}$$

Как видно из таблицы 1, электрообработка нефтесодержащего осадка асимметричным переменным током в оптимальных режимах при длительности положительных импульсов τ_пол.=30-100 с и амплитуде положительных импульсов I_пол.=0,4-0,6 А и соответственно длительности отрицательных импульсов τ_отр.=6-10 с и амплитуде I_отр.=0,75-1,0 А при времени контакта t_к=3 мин позволяет снижать удельное сопротивление фильтрации осадка в 1,9÷2,2 раза.

Данные по изменению свойств нефтесодержащего осадка после виброакустического воздействия при различных режимах и последующей обработки асимметричным переменным током приведены в табл.2.

Таблица 2 Свойства осадка Исходный осадок Виброакустическое воздействие и элекрообработка 1 режим 2 режим 3 режим 4 режим Удельное сопротивление фильтрации, 548 51 56 58,4 69,7 r×10^-10, см/г Нефтесодержание, % 75,94 33,2 30,4 34,41 36,18

Как показали результаты исследований, применение виброакустического воздействия и последующей электрообработки асимметричным током более эффективно влияет на водоотдающую способность нефтесодержащего осадка. Установлено, что предварительная виброакустическая обработка в течение 3-х минут и последующая электрокоагуляция приводит к снижению нефтесодержания осадка на 39-45%, удельного сопротивления фильтрации осадка в 8-10 раз, что позволяет интенсифицировать фильтрование для концентрирования при обработке осадков нефтесодержащих сточных вод.

Пример 1. Осадки нефтесодержащих сточных вод, с удельным сопротивлением фильтрации 548·10¹⁰ см/г подвергали виброакустическому воздействию при следующих параметрах: напряжение - 220 В, частота питающей сети - 50 Гц, количество частотных поддиапазонов - 2:

1 режим - нижняя частота 60 Гц-0,8 кГц, верхняя частота 3 Гц-18 кГц;

2 режим - нижняя частота 30 Гц-0,3 кГц, верхняя частота 3 Гц-18 кГц;

3 режим - нижняя частота 60 Гц-0,8 кГц, верхняя частота 1 Гц-9 кГц;

4 режим - нижняя частота 30 Гц-0,3 кГц, верхняя частота 1 Гц-9 кГц.

Дальнейшую электрообработку проводили в режимах электрообработки асимметричным переменным током при следующих параметрах:

1 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30\text{ с}}{\text{6 с}}$$ ; амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,5}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{0,8}\text{ А}$$ ; напряжение

$$U_{пол.}=\mathrm{2,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=4\text{ В}$$

2 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30\text{ с}}{\text{6 с}}$$ ; амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,4}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{0,75}\text{ А}$$ ; напряжение

$$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{3,9}\text{ В}$$

3 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}}$$ ; амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$ ; напряжение

$$U_{пол.}=\mathrm{2,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=4\text{ В}$$

4 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}};$$ амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$ ; напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{4,8}\text{ В}$$

Существо способа состоит в том, что предварительное воздействие виброакустических колебаний звукового диапазона вызывает деформацию взвеси и нефтяных частиц, что приводит к изменению структуры осадка из-за возрастающего количества активных центров контакта, способствующих учащению контактов активированных частиц, вызывающих слипание и укрупнение конгломератов, и облегчению последующего энергетического воздействия на систему «вода - нефтесодержащий осадок» при обработке осадка асимметричным переменным током из-за снижения сил взаимодействия между крупными ассоциатами молекул гидроксида алюминия и молекулами воды. Применение виброакустического воздействия и последующей электрообработки асимметричным током эффективно влияет на водоотдающую способность нефтесодержащего осадка для интенсификации фильтрования осадка при его концентрировании.

Изобретение относится к способам обработки осадков сточных вод, в том числе содержащих высококонцентрированные, эмульгированные нефтепродукты, и может быть использовано в промышленных предприятиях перед концентрированием осадков фильтрованием. Способ включает электрообработку асимметричным переменным током с последующим фильтрованием для концентрирования. Перед электрообработкой осадки подвергают виброакустическому воздействию в режимах обработки двух частотных поддиапазонов с нижней частотой, равной 0,3-0,8 кГц, и с верхней частотой, равной 9-18 кГц. Электрообработку осуществляют асимметричным переменным током с длительностью положительных импульсов 30-100 с и их амплитудой 0,4-0,6 А и с длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 6-10 с и 0,75-1,0 А. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс фильтрования для концентрирования осадков сточных вод. 2 табл., 1 пр.

Способ обработки осадков сточных вод, включающий электрообработку асимметричным переменным током с последующим фильтрованием для концентрирования, отличающийся тем, что перед электрообработкой осадки подвергают виброакустическому воздействию в режимах обработки двух частотных поддиапазонов с нижней частотой, равной 0,3-0,8 кГц, и с верхней частотой, равной 9-18 кГц, а последующую электрообработку осуществляют асимметричным переменным током с длительностью положительных импульсов 30-100 с и их амплитудой 0,4-0,6 А и с длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 6-10 с и 0,75-1,0 А.