СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК C02F9/04 C02F1/28 C02F1/78 C02F1/52 C02F1/40 B01J20/16 B01J20/26 

Изобретение относится к очистке загрязненных сточных вод нефтепродуктами и другими взвешенными веществами и может быть использовано для очистки, как поверхностных сточных вод, так и производственных стоков, загрязненных нефтепродуктами, в том числе автозаправочных станций, автостоянок, нефтеперерабатывающих заводов.

Известен способ очистки сточных от взвешенных веществ и нефтепродуктов, включающий стадии осаждения песка и крупных частиц, тонкую механическую очистку от взвешенных частиц, сорбцию свободных и эмульгированных нефтепродуктов, дополнительную сорбцию растворимых нефтепродуктов с подачей кислорода воздуха. При этом в исходные сточные воды предварительно вводится флокулянт с гидрофобизирующими свойствами (патент RU №2525245 МПК C02F 9/08, C02F 1/28, опубл. 10.08.2014).

Недостатком известного способа является его многостадийность и усложненность процесса, а также многозатратность.

Известно устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов с использованием коалесцентного и сорбентного фильтров, включающее фильтры-отстойники, резервуары для сбора сточной воды, нефтепродуктов и шлама, смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды, насосные установки для откачки нефтепродуктов и загрязненной сточной воды. Резервуар для сбора сточной воды оборудован коалесцентным фильтром, а на технологический трубопровод установлен сорбентный фильтр с дополнительным фильтрующим элементом для взвешенных веществ (патент RU №2644919, МПК C02F 9/02, C02F 1/40, опубл. 14.02.2018).

Недостаткам данной конструкции является применение на первом этапе очистки двух фильтров - отстойников. Коалесцентные фильтры, установленные на втором этапе фильтрации, фильтруют частицы размером от 0,01 мкм, а для их эффективной работы необходима первичная очистка воды на системах фильтров с тонкостью фильтрации 25 мкм и 5 мкм. Таких показателей на фильтрах-отстойниках можно добиться только через нескольких часов отстоя первичной воды. Из чего следует, что установка имеет очень низкую производительность, либо неизбежны проблемы с очисткой коалесцентных фильтров.

Известно также устройство для очистки сточной воды, содержащее систему дозирования коагулянта, контактную емкость, эжектор для создания пузырьков газа, генератор озона, мембранное фильтрующее устройство, работающее в тангенциальном режиме, при помощи которого, хлопья и коллоидные частицы, полученные в результате коагуляции и пузырьки газа, образовавшиеся в результате окисления органических соединений удаляются вместе с адсорбированными растворенными и взвешенными примесями. Концентрат примесей, не прошедший через мембрану, возвращается обратно в контактную емкость, а очищенная вода, прошедшая через мембрану отбирается из контактной емкости до момента образования шлама нужной степени концентрации (патент RU №87421, МПК C02F 1/00, B01D 21/08 опубл. 10.10.2009).

К недостаткам этого устройства следует отнести применение мембранного фильтрующего устройства и применение в очистке химически активных коагулянтов. Мембранные аппараты малопроизводительны и, как правило, не используются для очистки сильно загрязненной воды, а применение химически активных коагулянтов для сбора мелкодисперсной нефти крайняя, дорогая и вредная для очищаемой воды мера.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности процесса очистки загрязненных сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных частиц с одновременным упрощением процесса очистки, исключая применение химических реагентов.

Данная техническая проблема решается тем, что в известном способе очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ, включающем очистку от взвешенных частиц, сорбцию нефтепродуктов на сорбенте, использование кислорода воздуха, осаждение сорбированных частиц, согласно изобретению, в качестве сорбента используют сорбент, полученный путем напыления модифицированной алкидной смолы на поверхность алюмосиликатных полых микросфер, который вводят в емкость с исходными сточными водами и осуществляют гидромеханическое перемешивание воды с сорбентом в течение 2-10 минут, одновременно осуществляя циркуляцию гидросмеси и подачу в нее ион-озонной смеси через эжектор озонового генератора, после чего процесс перемешивания останавливают на 2-15 минут для осаждения сорбированных частиц, которые затем направляют в емкость - накопитель шлама, а очищенную воду скачивают. На 1 м³ объема емкости для очистки используют 10-20 л. сорбента.

Данная техническая проблема решается также тем, что в известном устройстве для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ, включающем емкость для очистки, эжектор, генератор озона, трубопровод подачи исходной воды и расположенные в нижней части емкости трубопроводы слива шлама и отвода очищенной воды, согласно изобретению, емкость для очистки выполнена в виде цилиндра с конусообразным днищем, в верхней части которого расположен загрузочный патрубок, перемешивающее устройство, трубопровод подачи исходной воды и трубопровод циркуляции гидросмеси через эжектор озонового генератора в распылитель, расположенный в нижней части емкости, при этом конусообразное днище соединено через трубопровод слива шлама с емкостью-накопителем шлама. Кроме того, емкость для очистки может быть выполнена из металла или из полимерного материала, а загрузочный патрубок выполнен в виде уширяющегося наружу конуса.

Технический результат, получаемый от использования предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности очистки загрязненных сточных вод нефтепродуктами и взвешенными веществами с одновременным упрощением процесса и с использованием простой малогабаритной установки, а также применением плавающего сорбента, при относительно низкой себестоимости процесса очистки.

Использование сорбента, полученного путем напыления модифицированной алкидной смолы на поверхность алюмосиликатных полых микросфер (патент RU №2487751, МПК B01J 20/16), позволяет благодаря его сорбирующим свойствам вступать во взаимодействие и коагулировать на свою поверхность нефть, а затем и взвешенные частицы. Время, необходимое для перемешивания сорбента с исходной водой в интервале от 2 минут до 10 минут определяется наличием загрязнений в исходной воде, чем больше загрязнена вода, тем больше времени необходимо для осуществления перемешивания. Так как, загрязненная сточная вода подвергается активному гидромеханическому перемешиванию с сорбентом с вовлечением кислорода воздуха и одновременному активному насыщению ионозоновой смесью через распылитель с помощью эжектора озонового генератора, растворенные в воде нефтепродукты, органические и неорганические соединения, взвешенные вещества за счет действия на них центробежных сил и окислительных процессов выпадают в осадок и оседают на поверхности плавающего сорбента. Для того, чтобы произошло осаждение грязной сорбированной массы, процесс перемешивания останавливают на 2-15 минут, весь загрязненный сорбент осаждается в конусообразной части емкости и через трубопровод слива шлама его направляют в емкость - накопитель шлама, а очищенную воду откачивают. Настройка времени работы установки и времени отстаивания гидросмеси, а также количество загружаемого сорбента зависит от степени загрязнения очищаемой воды и количества загруженного сорбента в очищаемую емкость и установлено опытным путем.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображено устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Устройство содержит емкость для очистки 1, которая выполнена в виде цилиндра с коническим днищем. В верхней части емкости 1 расположен загрузочный патрубок 2, перемешивающее устройство 3, трубопровод 4 подачи исходной воды из приемной емкости 5 и трубопровод 6 циркуляции гидросмеси через эжектор 7 озонового генератора 8 в распылитель 9. Для подачи в емкость 1 исходной воды установлен насос 10, а для обогащения очищаемой воды ион-озоновой смесью - насос 11. В нижней части емкости 1 расположен трубопровод 12 для отвода очищенной воды, а конусообразное днище емкости 1 трубопроводом 13 слива шлама соединено с емкостью-накопителем 14 шлама.

Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ осуществляется описанным выше устройством, следующим образом.

Исходная сточная вода от потребителя подается в приемную емкость 5 сточной воды путем свободного стока из коллектора промышленных вод. Из емкости 5 с помощью насоса 10 загрязненная вода подается на заполнение емкости для очистки 1, которая установлена вертикально и имеет цилиндрическую форму с конусообразным днищем. Через загрузочный патрубок 2, который выполнен в виде уширяющегося наружу конуса, и расположен в верхней части емкости 1, загружается сорбент. Загрузочный патрубок 2 не закрывается и служит для поступления воздуха в емкость 1, визуального контроля работы установки и расходования сорбента. Плавающий сорбент, состоящий из полых алюмосиликатных микросфер размерами от 5 до 500 микрон, с напылением на их поверхность модифицированной алкидной смолы, обладает очень развитой олеофильной поверхностью, что позволяет ему притягивать на свою оболочку нефтепродукты, а затем и взвешенные частицы. Сорбент отлично вычищает стенки емкостей и трубопроводов от маслянистых и иных отложений. После загрузки сорбента включается перемешивающее устройство 3, состоящее из асинхронного двигателя, установленного вертикально, без редуктора. На втулке, удлиняющей вал, прикрепляется горизонтальная перемешивающая пластина. Длина втулки отрегулирована таким образом, чтобы очищаемая вода не только активно раскручивалась в емкости, создавая воронку, но и за счет высокой скорости вращения перемешивающей пластины создавался гидроразрыв воды, чтобы в образовавшуюся воронку активно засасывался наружный кислород воздуха. В результате, получается активное гидромеханическое перемешивание грязной воды с плавающим сорбентом с вовлечением кислорода воздуха, слипание сорбента с нефтепродуктами и взвешенными частицами, сброс их под действием центробежной силы к стенкам емкости 1. Для усиления окислительного процесса, одновременно с перемешивающим устройством 3 включается циркуляционный насос 11, который по трубопроводу 6, расположенному в верхней части емкости 1, подает гидросмесь через эжектор 7 озонового генератора 8 в распылитель 9, расположенный в нижней части емкости 1. Начинается циркуляция воды сверху - вниз, через эжектор 7 с вовлечением ион-озоновой смеси в распылитель 9.

После перемешивания гидросмеси в течение 2-10 минут установка выключается и происходит остановка процесса на 2-15 минут. Во время остановки происходит всплытие сорбента, сохранившего положительную плавучесть и оседание сорбированной грязной массы, потерявшей положительную плавучесть для дальнейшего их сброса в емкость -накопитель 14 шлама через трубопровод 13. После завершения процесса отстаивания, очищенная вода через трубопровод 12 для отвода очищенной воды, сливается для дальнейших этапов очистки. Объем сливаемой воды регулируется автоматикой до уровня, исключающего попадание неотработанного сорбента в трубопровод 12. Затем процесс заполнения емкости 1 грязной водой повторяется, при этом сорбент находится в емкости 1 до полного использования и осаждения. Загрузка сорбента в емкость для очистки производится один раз в сутки, а рабочий объем сорбента в 1 м3 емкости, должен составлять, исходя из опыта, 10-20 литров в зависимости от степени загрязнения очищаемой воды. Чем грязнее вода, тем большее количество сорбента требуется.

Предлагаемое изобретение позволяет в результате мощной окислительной реакции и воздействия сорбента, в короткое время из загрязненной воды убрать более 90% растворенных нефтепродуктов и взвешенных частиц, произвести частичное обеззараживание органических соединений, фенолов, гербицидов, микроорганизмов, а так же осуществить перевод растворенных в воде металлов в нерастворимые соединения.

Принцип очистки, использованный в данной установке, позволяет без дополнительных регулировок и вмешательства обслуживающего персонала очищать воду любой степени загрязненности с нестабильными характеристиками во времени.

Группа изобретений может быть использована для очистки загрязненных сточных вод нефтепродуктами и взвешенными веществами. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ включает введение сорбента в емкость для очистки 1, гидромеханическое перемешивание воды с сорбентом в течение 2-10 мин с одновременной циркуляцией гидросмеси и подачей в нее ион-озоновой смеси через эжектор 7 озонового генератора 8. Процесс перемешивания останавливают на 2-15 мин для осаждения сорбированных веществ, которые направляют в емкость - накопитель шлама 14. Очищенную воду откачивают. В качестве сорбента используют сорбент, полученный путем напыления модифицированной алкидной смолы на поверхность алюмосиликатных полых микросфер. Устройство содержит емкость для очистки 1, выполненную в виде цилиндра с конусообразным днищем, в верхней части которого расположены загрузочный патрубок 2, перемешивающее устройство 3, трубопровод 4 подачи исходной воды и трубопровод 6 циркуляции гидросмеси через эжектор 7 озонового генератора 8 в распылитель 9, расположенный в нижней части емкости 1. Конусообразное днище соединено через трубопровод 13 слива шлама с емкостью-накопителем шлама 14. Группа изобретений позволяет повысить эффективность очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами и взвешенными веществами, упростить процесс очистки с использованием простой малогабаритной установки и с применением плавающего сорбента. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ, включающий очистку от взвешенных частиц, сорбцию нефтепродуктов на сорбенте, использование кислорода воздуха, осаждение сорбированных частиц, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют сорбент, полученный путем напыления модифицированной алкидной смолы на поверхность алюмосиликатных полых микросфер, который вводят в емкость для очистки с исходными сточными водами, и осуществляют гидромеханическое перемешивание воды с сорбентом в течение 2-10 мин, одновременно осуществляя циркуляцию гидросмеси и подачу в нее ион-озоновой смеси через эжектор озонового генератора, после чего процесс перемешивания останавливают на 2-15 мин для осаждения сорбированных веществ, которые затем направляют в емкость - накопитель шлама, а очищенную воду скачивают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на 1 м³ объема емкости для очистки используют 10-20 л сорбента.

3. Устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ, включающее емкость для очистки, эжектор, генератор озона, трубопровод подачи исходной воды и расположенные в нижней части емкости трубопроводы слива шлама и отвода очищенной воды, отличающееся тем, что емкость для очистки выполнена в виде цилиндра с конусообразным днищем, в верхней части которого расположены загрузочный патрубок, перемешивающее устройство, трубопровод подачи исходной воды и трубопровод циркуляции гидросмеси через эжектор озонового генератора в распылитель, расположенный в нижней части емкости, при этом конусообразное днище соединено через трубопровод слива шлама с емкостью-накопителем шлама.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что емкость для очистки выполнена из металла.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что емкость для очистки выполнена из полимерного материала.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что загрузочный патрубок выполнен в виде уширяющегося наружу конуса.