СПОСОБ ОБРАБОТКИ ШЛАМ-ЛИГНИНА Российский патент 2019 года по МПК C02F11/12 C02F1/48 C02F1/34 C02F103/28 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области обработки осадков сточных вод, в частности шлам-лигнина целлюлозно-бумажной промышленности, а также может быть использовано в химической, гидролизной и других областях промышленности, где обработка осадков является одной из наиболее трудных, дорогостоящих и наименее разработанных проблем.

Уровень техники.

Известен способ подготовки осадков к обезвоживанию механическими методами (на вакуумфильтрах, на фильтрпрессах) с использованием в качестве химических реагентов для коагуляции хлорного железа, сернокислого окисного железа и других реагентов в сочетании с известью [Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М., Стройиздат, 1975, с. 21-42].

В целлюлозно-бумажной промышленности формирование свойств осадка начинается на стадии очистки сточной воды, включающей обработку коагулянтом сернокислым алюминием. При этом количество осадка шлам-лигнина с влажностью 99,7-99,8% составляет 7-10% очищаемых сточных вод.

Известен способ обработки осадка, в частности шлам-лигнина, флокулянтами с последующим механическим обезвоживанием (Альтовский Г.С. Современное состояние и основные направления развития технологии обработки осадков сточных вод. Советско-американский симпозиум по обработке осадков сточных вод. М., 1975, с. 5-15).

К недостаткам способа можно отнести плохую водоотдачу осадка при последующем механическом обезвоживании и, как следствие, высокую влажность осадка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату выбрано в качестве прототипа изобретение по патенту RU 2129533 Способ обработки шлам-лигнина, включающий обработку коагулянтом, флокулянтом и в качестве гидрофобизатора используют аммониевую соль октилбетатиопропионовой кислоты с последующим механическим или флотационным обезвоживанием. В этом техническом решении для увеличения водоотдачи изменяют структуру связей твердой фазы осадков с водой. Изменение структуры приводит к количественному перераспределению форм связи влаги в сторону увеличения содержания свободной воды вследствие уменьшения общего количества связанной воды. Такое изменение структуры осадков позволяет несколько ускорить процесс водоотдачи и добиваться более глубокого их обезвоживания.

Этот способ реализован на Байкальском целлюлозно-бумажном комбинате.

Недостатком прототипа является применение дефицитных реагентов, достаточная длительность процесса (измеряемая часами) и необходимость в нагреве осадка.

Раскрытие изобретения.

Задачей предлагаемого решения является создание более эффективного способа обезвоживания шлам-лигнина за счет ускорения процесса без применения химических реагентов.

В предлагаемом техническом решении задача решается тем, что в способе обработки шлам-лигнина, включающим воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой и последующее обезвоживание шлам-лигнина, новым является то, что воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой производят во вращающемся магнитном поле внутри трубы из немагнитного материала, в которую вводят ферромагнитные частицы, создают вращающимся магнитным полем их хаотическое движение и столкновения между собой, достигают магнитострикции частиц, за счет которой получают кавитацию в водной составляющей осадка и разрывают молекулярные связи шлам-лигнина с водой, после чего шлам-лигнин обезвоживают.

Осуществление изобретения.

Предлагаемый способ обработки шлам-лигнина позволяет реализовать его в промышленных условиях в виде реактора, представляющего собой трубу из немагнитного материала, которую охватывает или статор асинхронного двигателя или кольцевая конструкция из постоянных магнитов. В качестве реактора был применен статор асинхронного электродвигателя АИР315М2 внутри которого разместили трубу диаметром 100 мм и толщиной стенок 2 мм из легированной стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-2014. Во внутрь трубы поместили ферромагнитные элементы из стали ШХ15 ГОСТ 801-78 в виде стержней, кубиков или пластинок произвольной формы. При подаче напряжения в обмотку проводили регулировку частоты вращения магнитного поля с помощью преобразователя частоты INNOVERT серии ITD, добиваясь магнитострикции ферромагнетиков. При этом масса ферромагнетиков начинает вести себя как ротор асинхронного двигателя и ферромагнетики при вращении сталкиваются между собой и взаимодействуют со шлам-лигнином, который ввели вовнутрь трубы. Произошла массовая кавитация в водной составляющей осадка и разрыв молекулярных связей шлам-лигнина с водой. В конце процесса отводят воду.

Предлагаемый способ очистки осадков позволяет легко и быстро разделить водную и твердую части шлам-лигнина без применения химреагентов и без предварительного подогрева, при затратах электроэнергии 1 кВт/ч на 1 тонну лигнина, сократив длительность процесса до 3-15 секунд.

Изобретение может быть использовано в целлюлозно-бумажной, химической и гидролизной промышленности для обработки шлам-лигнина. Для осуществления способа на структуру связей твердой фазы осадка с водой производят воздействие вращающимся магнитным полем внутри трубы из немагнитного материала, в которую вводят ферромагнитные частицы. При этом достигают магнитострикции частиц, за счет которой получают кавитацию в водной составляющей осадка. Затем шлам-лигнин обезвоживают. Предлагаемый способ обработки осадков позволяет эффективно, легко и быстро разделить водную и твердую части шлам-лигнина без применения химреагентов, без предварительного подогрева и при низких затратах электроэнергии. Длительность процесса составляет 3-15 с.

Способ обработки шлам-лигнина, включающий воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой и последующее обезвоживание шлам-лигнина, отличающийся тем, что воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой производят во вращающемся магнитном поле внутри трубы из немагнитного материала, в которую вводят ферромагнитные частицы, создают вращающимся магнитным полем их хаотическое движение и столкновения между собой, достигают магнитострикции частиц, за счет которой получают кавитацию в водной составляющей осадка и разрывают молекулярные связи шлам-лигнина с водой, после чего шлам-лигнин обезвоживают.