КОМПЛЕКСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОКОВ ОТ ПРОТИВООБЛЕДИНИТЕЛЬНЫХ И АНТИГОЛОЛЕДНЫХ РЕАГЕНТОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В СТОЧНЫХ ВОДАХ АЭРОПОРТОВ Российский патент 2024 года по МПК C02F1/463 C02F1/52 C02F1/58 C02F9/00 C09K3/18 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от загрязнения токсичными веществами - от отработанных, содержащих этиленгликоль, или пропиленгликоль, или их смесь, авиационных противообледенительных жидкостей (ПОЖ) и антигололедных реагентов, а также топливозаправочных комплексов, в воде которых имеется большое токсичных веществ.

Известна комплексная установка для утилизации отработанных, содержащих этиленгликоль или пропиленгликоль, или их смесь авиационных противообледенительных жидкостей (ПОЖ), автомобильных антифризов, охладительных жидкостей, включающая вакуумную фильтрацию, отгонку воды и отгонку этиленгликоля, или пропиленгликоля, или их смеси под вакуумом (см. RU2794335 С2, опуб., 17.04.2023).

Установка содержит блок грубой очистки от механических примесей с вводом в него сырьевого потока водного раствора гликоля и выводом крупных механических примесей, блок вакуумного фильтра для очистки раствора от механических примесей с размером менее 1 микрон, блок нагрева сырья с вводом в него подготовленного усредненного по качеству водного раствора гликоля для нагрева его до температуры 100-120°С, блок отпарной ректификационной колонны с вводом в нее нагретого сырья для отделения водного конденсата и получения сконцентрированного раствора гликоля Установка включает блок центробежного или вакуумного фильтра для отделения гликоля от высокомолекулярных добавок, загустителей, поверхностно-активных веществ, остаточных механических примесей и солей, блок вакуумной ректификационной колонны температура в кубе вакуумной ректификационной колонны не превышает 140°С, с выводом в качестве продуктов из нее гликолевого раствора или смеси гликолей с концентрацией гликоля 95,0-99,8 мас.% (XI) и водного конденсата (XII),

Установка используется для утилизации отработанных, содержащих этиленгликоль, или пропиленгликоль, или их смесь, авиационных противообледенительных жидкостей (ПОЖ), автомобильных антифризов, охладительных жидкостей.

Недостатком известной установки является режим ее работы при повышенной температуре, а также необходимость применения вакуумной ректификации и вакуумной фильтрации, что приводит к усложнению всего процесса очистки.

Технической проблемой является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки стоков от противообледенительных и антигололедных реагентов, содержащихся в сточных водах аэропортов и упрощение системы комплексной установки.

Проблема решается, а технический результат достигается тем, что комплексная установка для очистки стоков от противообледенительных и антигололедных реагентов, содержащихся в сточных водах аэропортов, содержит аккумулирующую емкость для сбора исходного стока, очищенного от взвешенных частиц, при этом, согласно изобретению, установка включает последовательно установленные блок анодного окисления первой ступени, реактор полного химического окисления этиленгликоля первой ступени, флотатор первой ступени, усреднительную емкость системы растворения воздуха первой ступени, блок анодного окисления второй ступени, реактор полного химического окисления этиленгликоля второй ступени, усреднительную емкость системы растворения воздуха второй ступени, механический фильтр ступени доочистки, накопительную емкость ступени доочистки, установку ультрафильтрации, фильтры сорбционной доочистки, ионообменный фильтр ступени доочистки, при этом каждый реактор полного химического окисления этиленгликоля дополнительно сообщен с емкостью для сбора осадка, выходы которых сообщены с фильтром-прессом отжима осадков с предварительной реагентной обработкой, а очищаемый сток поступает в блок анодного окисления первой ступени из аккумулирующей емкости.

Изобретение поясняется при помощи чертежа, на котором изображена схема описываемой установки.

На чертеже элементы установки обозначены следующими позициями:

1 - аккумулирующая емкость;

2 - блок анодного окисления (БАО) первой ступени глубокой очистки;

3 - БАО второй ступени глубокой очистки;

4 - реактор полного химического окисления этиленгликоля первой ступени глубокой очистки;

5 - реактор полного химического окисления этиленгликоля второй ступени глубокой очистки;

6 - флотатор первой ступени глубокой очистки;

7 - флотатор второй ступени глубокой очистки;

8 - емкость для сбора осадка первой ступени глубокой очистки;

9 - емкость для сбора осадка второй ступени глубокой очистки;

10 - усреднительная емкость системы растворения воздуха первой ступени глубокой очистки;

11 - усреднительная емкость системы растворения воздуха второй ступени глубокой очистки;

12 - фильтр-пресс отжима осадков с предварительной реагентной обработкой;

13 - механический фильтр ступени доочистки;

14 - накопительная емкость ступени доочистки;

15- установка ультрафильтрации;

16 и 17- сорбционные фильтры ступени доочистки;

18 - ионообменный фильтр ступени доочистки.

Противообледенительная жидкость (ПОЖ) - жидкость для наземной противообледенительной обработки воздушных судов (ВС) перед полетом представляет собой раствор этиленгликоля (моноэтиленгликоль, диэтиленгликоль или пропиленгликоль) или глицерина в воде с различными добавками для улучшения эксплуатационных свойств (загустители, красители, ПАВ, ингибиторы коррозии, регуляторы кислотности, уксусную кислоту, муравьиную кислоту и прочее) небольшое количество бензина или керосина.

Этиленгликоль - кислородосодержащее органическое соединение, двухатомный спирт, не имеет запаха, является токсичным, попадание в организм человека может привести к необратимым изменениям в организме человека.

В состав антигололедных реагентов (АГР) входят: формиат калия и ацетаты калия и натрия.

Установка используется следующим образом.

Очищаемые стоки, содержащие этиленгликоль 442 ± 55 мг/дм3 или пропилен гликоль, ацетат -, формиат-ион и ион аммония 0,62 ± 0,19 мг/дм3 после предварительной очистки от взвешенных частиц поступают в аккумулирующую емкость для сбора исходного стока 1.

Очищаемые стоки проходят по трубе, в которую дозируют 50 г/л коагулянта иона алюминия, а также хлористый кальций или известь, которые содержат ион кальция. Кроме того в этот трубопровод дозируется кислота соляная или серная для доведения величины pH до значения ниже 3,5 в интервале 2,5-3.5.

Из аккумулирующей емкости 1 стоки направляют в БАО-1 блок анодного окисления 1-й ступени глубокой очистки, блок 2, в котором генерируется атомарный активный кислород, который окисляет этиленгликоль до гликолевой и щавелевой кислот, после чего кислоты коагулируют с кальцием и алюминием, где производится коррекция за счёт нейтрализации ионов водорода по реакции 2 Н+ + 2 e ------- Н₂ на катоде и выделение газа водорода, образующего разряжение катионов водорода, после блока окисления вода подвергается нейтрализации и выпадает осадок оксалата кальция, гликолата алюминия а также осадки антигололёдных реагентов: формиат алюминия и гидроксоацетат алюминия.

Эти вещества имеют коллоидное состояние, для чего необходимо, чтобы коагулянт их захватил. Коллоиды выделяют из сточной воды на стадии прохождения флотаторов и механических фильтров. Очищаемая вода проходит ультрафильтрационную мембрану, т.к. загрязнения находятся в таком состоянии, при котором обычной фильтрацией их не удалить.

Блок анодного окисления БАО-1 (2) первой ступени выполнен конструктивно в соответствии с патентом RU200898U1 следующим образом.

Блок анодного окисления для очистки сточных вод от органических и неорганических веществ представляет собой корпус с плоскопараллельными электродами катодами и анодами, снабженный средством для подачи кислорода в межэлектродное пространство. При этом патрубок для подачи очищаемой воды расположен в нижней части корпуса и оборудован патрубком ввода реагентов. В нижней части корпуса блока анодного окисления расположен рассекатель водного потока. Непосредственно под электродами установлена аэрационная панель, снабженная устройством подачи воздуха, выполненная из пористых полиэтиленовых или полипропиленовых труб для подачи воздуха, при этом выходной патрубок оборудован патрубком ввода реагентов, а переливной карман снабжен устройством рН-коррекции.

В блоке 2 анодного окисления происходят следующие процессы:

• окисление на аноде органических веществ;

• генерирование атомарного кислорода в кислой среде, который окисляет этиленгликоль или пропиленгликоль, а также ионы аммония и этанола;

• этиленгликоль окисляется до гликолевой и щавелевой кислоты и осаждается в виде гликолата алюминия и кальция, а также в виде оксалата кальция;

• пропиленгликоль окисляется до молочной кислоты и осаждается в виде лактата алюминия и кальция;

• ион аммония окисляется до нитрат-иона;

• этанол окисляется до ацетат-иона и осаждается в виде гидроксиацетата алюминия.

После прохождения очищаемыми стоками БАО-1 (2) сточную воду направляют в реактор 4 полного химического окисления этиленгликоля первой ступени, который представляет собой емкость с насадкой из керамического материала с разветвленной поверхностью. Высота насадки 1 - 1,5 м. Насадка выполнена из керамзита, цеолита или клиноптилолита Na Y.

Клиноптилолит - это природный цеолит, состоящий из микропористой структуры тетраэдров.

Перед насадкой установлен перемешивающий насос производительностью 3-4 кратного обмена.

Реактор 4 полного химического окисления обеспечивает формирование зоны окислительной реакции на разветвленной керамической поверхности за счет концентрирования на ней окисленных загрязнений.

В реактор 4 добавляют коагулянт полиоксихлорид алюминия до 10 - 20 мг/л и нейтрализуют до рН 7,5 - 8,0, что формирует осадок окисленных загрязнений.

Далее в сточную воду дозируют флокулянт анионный 0,1 - 0,5 мг/л в емкость 8 для сбора осадка, который формирует хлопья осадка, укрупняет их для дальнейшего удаления во флотаторе 6 1-й ступени глубокой очистки с системой растворения воздуха, извлекает из воды загрязнения органические и неорганические вещества в виде пены, которую направляют в емкость 8 для сбора осадка.

Из флотатора 6 первой ступени осадок направляют на фильтр-пресс 12 и из фильтр-пресса 12 в емкость 9 второй ступени для сбора осадка, куда поступает пена из флотатора 7 второй ступени аналогичной конструкции (в воду дозируют анионный флокулянт 0,5 мг/л, который формирует хлопья осадка) и также поступает в фильтр-пресс 12.

Из флотатора 6 первой ступени через усреднительную емкость 10 очищаемую воду направляют на второй блок 3 анодного окисления БАО-2, откуда очищаемая вода поступает в реактор 5 полного химического окисления этиленгликоля, выполненный аналогично реактору 4, но с высотой насадки 1,5-2 м.

Из флотатора 7 второй ступени, снабженного системой растворения воздуха, чистая вода поступает через усреднительную емкость 11 второй ступени и далее на механический фильтр 13 с загрузкой из цеолита, который дочищает воду от взвешенных веществ, ионов металла аммония. Далее, очищаемую воду направляют через накопительную емкость 14 и далее на установку ультрафильтрации 15 для извлечения коллоидных неизвлеченных органических и неорганических загрязнений перед сорбционной очисткой. Для ультрафильтрации используют мембранное волокно.

Необходимость ультрафильтрации: низкая температура стока минус 0,5-плюс 6°С, образование мелких коллоидных частиц, а также невозможность полностью удалить твердую фазу механическими фильтрами

Далее очищаемую воду направляют в сорбционные фильтры 16 и 17 с фильтрующей загрузкой уголь МАУ-ЗПТ, которые доочищают от растворенных органических веществ.

Далее сток направляют на ионообменный фильтр 18 с загрузкой из ионообменной смолы КУ-2 и АВ-17, где происходит доочистка стока до требуемых нормативов, показанных в таблице.

Показатели Исходный сток Очищенный сток pH, единицы 7,89 ± 0,20 7,15 ± 0,20 Взвешенные вещества, мг/дм³ 95 ± 11 0,72 ± 0,16 БПК₅, мгО₂/дм³ 749 ± 150 2 ± 1 ХПК, мгО₂/дм³ 1560 ± 218 15 ± 4 Сухой остаток, мг/дм³ 1522 ± 137 238 ± 21 Аммоний-ион, мг/дм³ 132 ± 28 0,49 ± 0,17 Хлорид-ион, мг/дм³ 247 ± 35 92 ± 14 Сульфат-ион, мг/дм³ 52 ± 8 19 ± 4 Фосфор фосфатов, мг/дм³ 0,11 ± 0,05 <0,1 Железо общее, мг/дм³ 3,9 ± 1,4 0,10 ± 0,02 Медь, мг/дм³ 0,045 ± 0,009 0,0050 ± 0,0021 Цинк, мг/дм³ 0,064 ± 0,013 0,010 ± 0,004 Алюминий, мг/дм³ 0,62 ± 0,19 0,16 ± 0,05 Марганец, мг/дм³ 3,9 ± 1,4 0,011 ± 0,003 Калий, мг/дм³ 358 ± 29 3,1 ± 0,6 Нефтепродукты, мг/дм³ 0,72 ± 0,24 0,05 ± 0,02 Фенол, мкг/дм³ 98 ± 24 <0,1 Этиленгликоль, мг/дм³ 442 ± 55 <0,1 СПАВ (анионные), мг/дм³ 0,081 ± 0,029 0,019 ± 0,007 Ацетон, мг/дм³ 0,41 ± 0,10 <0,01 Изопропиловый спирт, мг/дм³ 0,038 ± 0,013 <0,01 Этанол, мг/дм³ 7,0 ± 2,5 <0,01

Для элементного анализа исходного и конечного стоков использовались следующие сертифицированные приборы:

- спектрофотометр атомно-абсорбционный АА-6300;

- спектрофотометр атомно-абсорбционный 240FS АА;

- анализатор жидкости «Флюорат-02-ЗМ»;

- спектрофотометр ПЭ-5400УФ;

- хроматограф «Кристалл 5000.2»;

- хроматограф жидкостный Prominence.

Для определения водородного показателя (pH) исходного и конечного стоков применялся измеритель рН-150МИ.

Методом прямого измерения было определено биохимическое потребление кислорода бактериями, содержащимися в воде исходного и конечного стоков, за 5 суток при t = 20°С (БПК₅) с помощью системы OxiDirect.

Для статического взвешивания веществ, выделенных из исходного и конечного стоков в лабораторных условиях, использовались весы лабораторные электронные BP 221S.

Методом инфракрасной фотометрии были определены нефтепродукты в исходном и конечном стоках с помощью анализатора нефтепродуктов АН-2.

Пример использования.

Сточные воды, содержащие этиленгликоль или пропилен гликоль, ацетат -, формиат-ион и ион аммония поступает на предварительную очистку от взвешенных частиц отстаиванием или механической фильтрацией.

В емкость для сбора исходного стока 1 осуществляют дозировку коагулянта полиоксихлорида алюминия ионов калия в виде хлористого калия, а также обеспечивают формирование кислого значения рН менее 3,5 при добавлении соляной или серной кислоты. Происходит образование нерастворимых в воде коллоидных веществ: формиата алюминия, гидроксиацетата алюминия, после чего вода поступает в блок 2 анодного окисления БАО-1 первой ступени.

После прохождения БАО-1 (2) сточную воду направляют в реактор 4 полного химического окисления этиленгликоля, куда добавляют коагулянт полиоксихлорид алюминия и нейтрализуют до рН 7,5-8,0, что формирует осадок окисленных загрязнений.

Далее в сток дозируют флокулянт, который формирует хлопья осадка, укрупняет их для дальнейшего удаления во флотаторе 6 первой ступени с системой растворения воздуха, извлекает из воды загрязнения органические и неорганические в виде пены, которую направляют в емкость 8 для сбора осадка. Осадок направляют на фильтр-пресс 12 из емкости 8 для сбора осадка и из фильтр-пресса 12 в емкость 9 второй ступени для сбора осадка, куда поступает пена из флотатора 7 второй ступени

Из флотатора 6 первой ступени через усреднительную емкость 10 очищаемая вода направляется на БАО-2 (3), откуда очищаемая вода направляется в реактор 5 полного химического окисления этиленгликоля второй ступени.

Из флотатора 7 второй ступени, снабженного системой растворения воздуха, чистая вода направляется через усреднительную емкость 11 второй ступени на механический фильтр 13 с загрузкой из цеолита, который дочищает воду от взвешенных веществ, ионов металла аммония. Далее очищаемую воду направляют через накопительную емкость 14 и далее на установку ультрафильтрации 15 для извлечения коллоидных неизвлеченных органических и неорганических загрязнений перед сорбционной очисткой. Для ультрафильтрации используют мембранное волокно, например, полиамид.

Далее очищаемую воду направляют в сорбционные фильтры 16 и 17 с фильтрующей загрузкой уголь МАУ-ЗПТ, которые дочищают от растворенных органических веществ.

Далее направляют на ионообменный фильтр 18 с загрузкой из ионообменной смолы КУ-2 и АВ-17, где происходит доочистка стока до требуемых нормативов.

Очищенный сток характеризуется следующими показателями

ХПК - 20 мгО2/дм3 рН 7, 15, Fe < 0,5 мг/дм3, Этиленгликоль< 0,17 мг/дм3, Этанол 0,017 мг/дм3.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от загрязнения токсичными веществами - от отработанных, содержащих этиленгликоль, или пропиленгликоль авиационных противообледенительных жидкостей (ПОЖ) и антигололедных реагентов. Комплексная установка содержит аккумулирующую емкость для сбора исходного стока, очищенного от взвешенных частиц, последовательно установленные первую, вторую ступень глубокой очистки и ступень доочистки. Первая ступень очистки содержит последовательно установленные блок анодного окисления, реактор полного химического окисления этиленгликоля, флотатор, усреднительную емкость системы растворения воздуха. Вторая ступень содержит последовательно установленные блок анодного окисления, реактор полного химического окисления этиленгликоля, флотатор, усреднительную емкость системы растворения воздуха. Ступень доочистки содержит механический фильтр, накопительную емкость, установку ультрафильтрации, сорбционные фильтры, ионообменный фильтр. Каждый реактор полного химического окисления этиленгликоля представляет собой емкость с насадкой из керамического материала с разветвленной поверхностью с перемешивающим насосом, установленным перед насадкой. Высота насадки реактора первой ступени составляет 1-1,5 м. Высота насадки реактора второй ступени составляет 1,5-2м. Каждый упомянутый реактор дополнительно сообщен с емкостью для сбора осадка, выходы которых сообщены с фильтром-прессом отжима осадков с предварительной реагентной обработкой. Очищаемый сток поступает в блок анодного окисления первой ступени глубокой очистки из аккумулирующей емкости. Технический результат: повышение эффективности очистки стоков от противообледенительных и антигололедных реагентов, упрощение установки. 1 ил., 1 табл.

Комплексная установка для очистки стоков от противообледенительных и антигололедных реагентов, содержащихся в сточных водах аэропортов, содержащая аккумулирующую емкость для сбора исходного стока, очищенного от взвешенных частиц, отличающаяся тем, что установка включает последовательно установленные блок анодного окисления первой ступени глубокой очистки, реактор полного химического окисления этиленгликоля первой ступени глубокой очистки, флотатор первой ступени глубокой очистки, усреднительную емкость системы растворения воздуха первой ступени глубокой очистки, блок анодного окисления второй ступени глубокой очистки, реактор полного химического окисления этиленгликоля второй ступени глубокой очистки, флотатор второй ступени глубокой очистки, усреднительную емкость системы растворения воздуха второй ступени глубокой очистки, механический фильтр ступени доочистки, накопительную емкость ступени доочистки, установку ультрафильтрации, сорбционные фильтры ступени доочистки, ионообменный фильтр ступени доочистки, при этом каждый реактор полного химического окисления этиленгликоля представляет собой емкость с насадкой из керамического материала с разветвленной поверхностью с перемешивающим насосом, установленным перед насадкой, при этом высота насадки реактора полного окисления этиленгликоля первой ступени составляет 1 - 1,5 м, а высота насадки реактора полного химического окисления этиленгликоля второй ступени составляет 1,5 - 2м, каждый упомянутый реактор дополнительно сообщен с емкостью для сбора осадка, выходы которых сообщены с фильтром-прессом отжима осадков с предварительной реагентной обработкой, а очищаемый сток поступает в блок анодного окисления первой ступени глубокой очистки из аккумулирующей емкости.