Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов Советский патент 1984 года по МПК C02F1/46 C02F1/463 C02F1/46 C02F101/32 

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть широко использовано при очистке сточных вод судов, транспортных и иных промьшше ных предприятий, содержттих значительное количество нефтепродуктов. Известен способ очистки нефтесодержащих вод путем их отстаивания и электрофлотадионной обработки в электрическом поле раствориьв 1Х алюминиевых электродов. Минимальное остаточное содержание нефтепродуктов в обрабатываемой воде состав ляет 35-40 мг/л, что превышает величину допускаемого содержания нефтепродуктов в воде, подлежащей сбросу в водоем. Общий расход электроэнергии 0,4-0,7 кВт. ч/м lj Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ очистки сточных вод от нефтепродуктов путем их электрокоагулирования в электрическом поле растворимых электродов с последующим отстаиванием и фильтрованием. После электро коагуляции остаточное содержание не тепродуктов в обрабатываемой воде с тавляет 200-300 мг/л при исходном содержании до 6 г/л, а после отстаи вания и фильтрования снижается до 20-30 мг/л. Общий расход электроэне гии 0,5-0,7 кВт-ч/м 2. Недостатком известных способов является высокое остаточное содерж ние нефтепродуктов в обрабатываемо воде ввиду того, что при отстаивании и фильтровании нефтесодвржапщх вод являющихся устойчивыми нефтеводяными эмульсиями, не происходит выделение из воды частиц дисперсной фазы, находящихся в эмульгированном состоянии и имеющих характерный размер 3-20 мкм. Цель изобретения - повышение ст пени очистки обрабатываемой воды. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки сточных вод от содержащихся в них нефтепродуктов путем их электрокоагулирования в электрическом поле растворимых электродов с последующм отста11ванием и фильтрованием перед фильтрованием сточных вод производят их электросбработку в неоднородном электриче ком поле с использованием нераст- ворикых электродов при максимальной напряженности поля .(,Егу,оц;) 20-25 В/см, плотности тока (j) 75-100 А/м, скорости подачи сточных вод 22-26 м/ч и отношении максимальной напряженности неоднородного электрического поля к минимальной 4:7. Обработка нефтесодержащей воды в электрическом поле перед фильтрованием предназначена для разделения эмульгированной фазы нефтепродуктов, имеющей характерный размер 3-20 мкм, и, как правило, не отстаивается и не улавливается фильтрующей загрузкой. Возможно получение воды с остаточным содержанием нефтепродуктов менее 10-15 мг/л, что соответствует требованиям к водам, сбрасываемым в моря и внутренние водоемы. Разделения нефтесодержащих вод в неоднородном электрическом поле можно представить как электрофоретическое и диполофоретическое концентрирование нефтяных капелек в области наибольшей напряженности по ля, потерю агрегативной устойчивости дисперсной системы при слипании частиц дисперсной фазы под действием внешнего поля и потерю седиментационной ; стойчивости в результате образования более крупных агрегатов, вызывающую разделение фаз. Степень неоднородности вносит существенный вклад в механизм разделения нефтеводяной эмульсии, т.е. отношение максимальной напряженности поля к минимальной при уменьшении соотношения менее четырех уменьшается эффективность силового воздействия неоднородного поля, при увеличении соотношения более семи происходит значителы1ое уменьшение напряженности в прикатодной зоне, что снижает эффект очистки. Пример . Проводят испытания данного способа очистки сточных вод от нефтепродуктов в сравнении со способом по прототипу. Лабораторная установка состоит из следуняцих основных элементов: бака для приготовления исходной воды, оборудованного электромагнитной мешалкой, блока электрокоагуляции с раствори в 1ми алк шниевыми электродами, отстойной емкости, диполофоретической ячейки и фильтра с пенополиуретановой загрузкой. Исходную нефтеводяную эмульсим в коли честве 20 л приготавливают длзттель3ным механически перемеишванием нефтепродукта с водопроводной водой В качестве нефтепродукта применяют смесь дизельного топлива и дизельного масла в соотношении 3:1. Сконцентрированная эмульсия подается обратно в бак исходной эмульсии. Исходная нефтеводяная эмульсия имеет следующие физико-химические характеристики: температура 12-18 С рН 6,2-7,6, общее содержание нефтепродуктов 3000-12000 мг/л, общее содесодержание 0,1-30 г/л, характерный размер капель нефтепродуктов 3-20 мкм. Основным элементом лабораторной установки является дйполофоретическая ячейка, состоящая из цилиндриче кого нетокопроводящего корпуса, вну ри которого коаксиально размещены два цилиндрических электрода, образующих электродную систему простран ственной неоднородности. Внешний электрод выполнен перфорированным. Под действием неоднородного электри ческого поля происходит электрофоре тическое и диполофоретическое концентрирование капелек нефтепродуктов в зоне, прилежащей к внутреннему электроду, откуда нефтепродукт удаляется и поступает на фильтр. Удаление с уменьшенной концент рацией нефтепродукта производится в зоне, прилежащей к внешнему электроду. Конструкция ячейки предусматрива ет возможность згшены цилиндричесвси электродов дпя исследования процесс разделения с применением растворш сл и нерастворимых электродов, а также при различной степени неоднородност электрического поля. При проведении опытов отбор проб производится после выхода установки на установившийся режим работы. Электрокоагуляция исходной воды ос}гществляется в поле алюминиевых пластинчатых электродов при напряже НИИ 20 В/см в течение 30 с, отстаивание - в течение 20 мин, фильтрование - в безнапорном режиме при скорости фильтрования 2 м/мин. 6 табл. 1 приведены результаты испытаний по очистке исходной нефте содержащей воды предлагаемым и известным способом. Исследуется влияние электрически и гидравлических параметров обработ 40 предварительно скоагулированной и отстоянной воды на эффект ее очистки последующим фильтрованием. При обработке известным способом электрообработка воды перед фильтрованием не производится. В качестве материала нерастворимого анода принят графит. Как видно из табл. 1 применение предлагаемого способа очистки исходной воды от нефтепродуктов позволяет уменьшить остаточное содержание нефтепродуктов по сравнению с известным способом в среднем на 35-45%. Это достигается в основном за счет концентрирования и коагулирования эмульгированной фазы нефтепродуктов в электрическом поле перед обработкой воды фильтрованием. Оптимальными электрическими параметрами обработки исходной воды перед ее фильтрованием являются максимальная напряженность неоднородного электрического поля коаксиаль- ных цилиндрических электродов при гранитовом аноде 20-25 В/см и плотность тока 75-100 А/м . Напряженность поля 20-25 В/см является минимальной необходимой для разделения нефтеводяной эмульсии, концентрирования и коагулирования капелек нефтепродукта. Уменьшение напряженности поля до значений менее 20 B/cri существенно ухудшает процесс очистки ввиду того, что возникающие при этом злектрофоретические и диполофоретические силы недостаточны для разделения нефте со держащей эмульсии с частицами дисперсной фазы до 20 мкм. Увеличение напряженности поля до значений больше 25 В/см существенного влияния на эффект очистки не оказывает, а приводит к увеличению энергозатрат. Уменьшение плотности тока по сравнению с рекомендуемыми значениями также приводит к резкому уменьшению силового воздействия электрического поля на разделяемую нефтеводяную эмульсию, что сказывается отрицательно на эффекте очистки, а увеличение значения плотности тока ведет к необоснованному росту энергозатрат на осуществление процесса очистки. При обработке нефтесодержащей воды предлагаемым способом получены значения остаточной концентрации 5 нефтепродуктов менее 10-15 мг/л, что соответствует современным требо ваниям к воде, допускаемой к сбросу в поверхностные вода, при фильтрова нии через фильтр с пенополиуретановой загрузкой, являющейся наиболее дешевой по сравнению, например, с песчаной загрузкой или загрузкой из активированного угля. В табл. 2 приведены результаты испытания способа очистки исходной воды, включающего отстаивание и фил трование при применении пе.-ед фильт рованием электрообработки в однород ном и неоднородном электрическом поле нерастворимых электродов (графитовый анод) при максимальной напряженности поля 25 В/см. Анализ результатов табл. 2 показывает, что при применении обработки в неоднородном электрическом поле при эффект удаления из исходной воды нефтепродуктов выше на 35-45% по сравнению с однородным полем. При применении неоднородного эле трического поля сильнее сказывается 0 силовое воздействие поля на капельки нефтепродуктов, находящихся в обрабатываемой воде в эмульгированном состоянии, Это воздействие обусловлено электрофоретическими и диполофоретическими свялами. Проведенные в табл. 1 и 2 результаты исследований данного способа очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, и их сравнение с обработкой воды известным способом, принятым за прототип, позволяют сделать вывод о том, что электрообработка воды перед ее фильтрованием, приводимая в неоднородном электрическом поле нерастворимых коаксиапьньгх ),ш1индрических электродах при соотношении E Qx/Ej in 7, максимальной напряженности поля 20-25 В/см, плотности тока 75-100 А/м, приводит к снижению остаточной концентрации нефтепродуктов в обработанной воде на 35-45% в основном за счет удаления из воды эмульгированных нефтепро,дуктов. . Т а б л и и а 1

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ, включающий электрокоагуляцию, отделение твердой фазы отстаиванием и фильтрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, перед фильтрацией сточные воды подвергают электрообработке в неоднородном электрическом поле с использованием нерастворимь1х электродов при максимальной напряженности поля 20-25 В/см, плотности тока 75100 А/м., скорости подачи сточных вод 22-26 м/ч и отношении максимальной напряженности неоднородного электрического поля к минимальной 4-7. (Л

2000

25,0

20

30

22,5

8000

20

22

26

30

8

Продолжение табл.;

3,6

23,2

20,4

22,5

20,6 2,2 19,8

22,1 21,6

19,8

21,4 1,6 20,0

18,2 18,3 24,8

24,9 5,0 24,7

24,4

24,6 4,8 24,2

24,1 24,5 23,5 4,4

23,9 23,4

23,3 4,0

23,8

23,4 23,0

23,0

18,6 9,1

16,0 16,1 17,4 14,4

14,3 15,8 7,7

16,3

14,9 12,6 6,4 14,0

12,5 5,2 13,2

15,0

11,0 11,2 16,4

16,4

18,8 17,7 9,9 8,1

16,9 16,1

15,7 15,7 13,4 14,6

15,7 7,1

13,2 6,0

12,6 12,6

14,8 13,2 0,6

17,2

19,8 18,9 17,2 18,6

16,6 16,7 0,1

18,2 9,4

18,0 15,5

15,5 17,3

1, 8,8 15,4

16,7

14,2 2,4

22,2 21,5

21,3 19,3 1,8

19,2 20,5 18,1 19,4

20,7

18,1 1,2

19,9 18,4 17,7

17,6 0,7

Продолжение табл. 2