Способ очистки воды от нефтепродуктов Советский патент 1993 года по МПК C02F1/52 

Изобретение относится к очистке сточных вод промышленных предприятий от нефтепродуктов, преимущественно отработанных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), и может быть использовано в металлобрабатывающей промышленности, а также при очистке сточных вод нефтеперерабатывающих и химических предприятий.

Цель изобретения - повышение степени очистки воды и увеличение производительности путем обеспечения непрерывной работы фильтра.

Поставленная цель достигается предложенным способом очистки воды от нефтепродуктов путем обработки воды железосодержащим коагулянтом с последующим отделением осадка фильтрованием, согласно которому в качестве коагулянта используют отработанный травильный раствор (ОТР).

обработанный азотной кислотой и окислами азота, очищаемую воду непрерывно пропускают параллельно поверхности эластичной фильтрующей перегородки со скоростью, обеспечивающей образование на перегородке динамической мембраны толщиной 20-150 мкм.

При этом транзитную скорость потока параллельно поверхности фильтрующей перегородке устанавливают в пределах от 0,15 до 1,2 м/с, а динамическая мембрана формируется из частиц гидроксидэ железа,

Применение в качестве коагулянта технического продукта, полученного из отходов металлобработки, удешевляет способ, а также позволяет повысить степень очистки воды благодаря высокоразвитой поверхности хлопьев гидроксида Fe3, образующихся при введении коагулянта в очищаемую воду.

00

ю о

Ч)

о о

00

Технический коагулянт получают окислением F:e в составе отработанных травильных растворов азотной кислотой. Небольшая добавка азотной кислоты в ОТР позволяет получать высокоэффективный коагулянт гидролизующегося типа для тонкой очистки воды.

В предложенном способе в качестве фильтрующего слоя используют динамическую мембрану из частиц осадка. Такая мембрана в заявляемом диапазоне транзитной скорости быстро формируется (не более 5- 10 с) и легко регенерируется, т.е. обладает практически неограниченным сроком непрерывной работы. Динамическая мембрана обеспечивает полное улавливание всех взвешенных частиц, вплоть до частиц коллоидных размеров. Высокая степень улавливания взвешенных частиц достигается при толщине динамической мембраны от 20 до 150 мкм. Более тонкая мембрана в условиях разработанного способа не обеспечивает предельной очистки, а более толстая мембрана снижает производительность способа. В заявляемом диапазоне 20-150 мкм динамическая мембрана способна полностью очистить воду с содержанием нефтепродуктов от десятков мг/л до сотен г/л, т.е. при изменении концентрации нефтепродуктов в воде в 10000 раз. При этом обеспечивается длительная непрерывная работа динамической мембраны.

Транзитная скорость потока в пределах от 0,15 до 1,2 м/с выбрана по следующим соображениям. При снижении транзитной скорости ниже 0,15м/с возрастает толщина мембраны и скорость процесса уменьшается. При транзитной скорости выше 1,2 м/с толщина мембраны недопустимо уменьшается, что ведет к снижению ее задерживающей способности.

Использование в качестве материала для динамической мембраны частиц гидро- ксида железа упрощает способ, поскольку при этом не требуется вводить дополнительных веществ для формирования мембраны. В заявляемом способе выбран такой гидродинамический режим, который обеспечивает высокую задерживающую способность при сохранении высокой скорости непрерывного процесса.

Выбор в качестве опорной перегородки эластичной фильтровальной ткани обусловлен следующим. При длительной непрерывной работе, особенно при низкой транзитной скорости, динамическая мембрана может постепенно снижать свою проницаемость, что может привести к постепенному уменьшению производительности фильтра. Чтобы этого не произошло, для сохранения высокойг.крростифильтровянип. необходимо периодически обновлять динамическую мембрану. В заявляемом способе это достигается путем резкого изменения давления на поверхности фильтра. При этом эластичная перегородка, следуя за импульсом давления, сбрасывает со своей поверхности отработанную динамическую мембрану. Процесс формирования новой мембраны с высокой

проницаемостью в заявляемом гидродинамическом режиме не превышает 5-10 с.

Для осуществления разработанного способа наиболее подходит гидродинамический тонкослойный фильтр с трубчатыми

фильтрующими элементами из эластичной фильтровальной ткани типа арт. 56050 и др. из лавсановых или капроновых волокон, а также из хлопка типа бельтинга. Такой фильтр обладает высокой объемной плотностью.упаковки элементов - до 100 м2/м3. Применение трубчатых элементов с внутренней фильтрующей поверхностью обеспечивает эффективный режим их регенерации и длительную непрерывную эксплуатацию.

Ниже приводятся примеры конкретного осуществления заявляемого способа.

П р и м е р 1. Очистке подвергают отработанную смазочно-охлаждающую эмульсию со станка холодной прокатки алюминиевых

сплавов с концентрацией нефтепродуктов 27,4%.

В качестве коагулянта используют ОТР, полученный после травления 15%-ным раствором серной кислоты стальных конструкций. Состав ОТР: Fe24 - 4.8%, свободная

серная кислота - 4,2%, К отработанному

травильному раствору, нагретому,до 70°С,

.добавляют концентрированную азотную

кислоту порциями до полного перевода Fe2

в тоехвалентное состояние. Содержание Fe2 в коагулянте определяют титрованием раствора стандартным раствором перман- ганата калия в сернокислой среде. Приготовленный коагулянт добавляют к отработанной

эмульсий из расчета 1 г оксигидрата на 20- 40 г удаляемых нефтепродуктов. Доводят рН до 6,5-8,5 и направляют на фильтрацию.

Фильтрацию ведут на лилотмой уста- новке, состоящей из емкости для загрязненной нефтепродуктами воды, емкости для очищенной воды, емкости для сгущенного осадка, погружного центробежного насоса с регулируемой/производительностью, труб- чатого гидродинамического фильтра, а также запорно-регуяирующей арматуры и КИП. Гидродинамический фильтр имеет цилиндрический корпус, по оси которого расположен трубчатый фильтрующий элемент из лавсановой ткани арт. 56050 диаметром

8 мм. длиной 500 мм ч поиерхног.тью 120см .

Очищаемую эмульсию насосом полают на вход гидродинамического фильтря с транзитной скоростью 0,7 м/с, она поступает внутрь фильтрующего элемента, движется вдоль фильтрующей перегородки и сгущается, очищенная вода вы водится снаружи фильтрующего элемента, а сгущаемый осадок - из другого конца фильтра. Сгущение осадка ведут в режиме рисайкла. При движении очищаемой эмульсии с заданной транзитной скоростью на внутренней поверхности элемента образуется слой осадка взвешенных частиц толщиной 70 мкм, который выполняет роль динамической мембраны.

В процессе фильтрации периодически, через 2-4 ч давление на фильтре резко уменьшают, а затем вновь восстанавливают до первоначальной величины рабочего давления. При этом происходит регенерация динамической мембраны.

Процесс фильтрации ведут непрерывно в течение 240 ч. Периодически отбирают пробы очищенной воды и определяют содержание в воде нефтепродуктов. Сгущен- ный осадок анализируют на содержание в ней нефтепродуктов. . ...

Полученные экспериментальные данные приведены в таблице.

П р и м е р 2. Опыт ведут аналогично примеру 1, но очистке подвергают отработанную эмульсию со стана горячей прокатки алюминиевых сплавов с содержанием нефтепродуктов 2,1%.

Полученные опытные данные приведены в таблице.

ПримерЗ. Опыт ведут аналогично примеру 1, но очистке подвергают сточные, воды нефтеперерабатывающего завода с содержанием нефтепродукта 240 мг/л.

Результаты опыта приведены в таблице.

П р им е р ы 4-8. Опыты ведут аналогично примеру 1, но очистке подвергают отработанную эмульсию со стана горячей прокатки алюминиевых сплавов с содержанием нефтепродуктов t,7%. Транзитную скорость эмульсии на входе в гидродинамический фильтр устанавливают следующей: 1.5,1,2,0,6,0.15 и 0,05 м/е, что соответствует толщине динамической мембраны: 10, 20, 80, 150 и 200 мкм соответственно.

Полученные экспериментальные данные приведены в таблице.

П р и м е р 9. Очистке подвергают сточную воду Московского НПЗ с концентрацией нефтепродукта 142 мг/л (в прототипе 155 мг/л). В качестве коагулянта используют продукт окисления ОТР азотной кислотой и оксидами азота, описанный в примере

1. Доэл коагулята 90 мг/л (из расчета 100 ; мг коагулянта/155 мг нефтепродукта по прототипу). После введения коагулянта воду отстаивают в течение 12-24 ч. Очищенную 5 воду анализируют на остаточное содержание нефтепродукта.

Согласно анализа, остаточное содержание нефтепродукта в очищенной воде составило 1,8 мг/л. а степень очистки равна

10 98,7%.

Таким образом,, поставленные в аналогичных условиях опыты показали, что степень очистки СВ коагулянтами в отстойном варианте составила: в известном способе 15 91,6%, в заявляемом способе - 98,7%; степень очистки при коагуляции и фильтрации составила: в известном способе - 96,3%, в заявляемом способе - 99,96%. Из приведенных данных видно, что заявляемый спо0 соб обеспечивает более высокую степень очистки СВ от нефтепродуктов.

Из таблицы видно, что разработанный способ обеспечивает высокую степень очистки воды от нефтепродуктов. Остаточное

5 содержание нефтепродуктов в очищенной воде менее 0,3 мг/л. при толщине мембраны более 70 мкм - менее 0,1 мг/л.

При снижении толщины динамической мембраны до 10 мкм степень очистки воды

0 снижается - остаточное содержание нефтепродукта в очищенной воде увеличивается до 4-5 мг/л, Увеличение толщины динамической мембраны до 200 мкм практически не влияет на степень очистки воды. В заяв5 ленном диапазоне толщины динамической мембраны от 20 до 150 мкм степень очистки воды практически не зависит от содержания нефтепродукта в исходной воде. Из таблицы видно, что диапазон транзитной скорости

0 потока от 0,15 до 1,2 м/м является оптимальным,

Таким образом, предложенный способ

обеспечивает повышение производительности и глубины очистки воды до требований

5 ЛДК, а также возможна замена дорогостоящих и громоздких отстойников на малогабаритные гидродинамические фильтры непрерывного действия.

Формула изобретения

0 1. Способ очистки воды от нефтепродуктов, включающий обработку воды железосодержащим коагулянтом с последующим отделением осадка фильтрованием, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения

5 степени очистки воды и увеличения производительности путем обеспечения непрерывной работы фильтра, в качестве коагулянта используют отработанный травильный раствор производства горячего цинкования, обработанный азотной кислотой и окислами

азота до полного окисления двухвалентного железа, а отделение осадка ведут путем непрерывного пропускания очищаемой воды параллельно поверхности эластичной фильтрующей перегородки со скоростью, обеспечивающей образование на перегородке

динамической мембраны толщиной 20-150 мкм.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что скорость потока параллельно фильтрующей перегородке устанавливают в пределах 0.15-1,2 м/с.

Использование: тонкая очистка сточных вод промышленных предприятий от нефтепродуктов, преимущественно отработанных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей, в металлообрабатывающей промышленности, а также при очистке сточных вод нефтеперерабатывающих и химических предприятий. Сущность: обработка железосодержащим коагулянтом с последующим отделением осадка фильтрованием, в качестве коагулянта используют продукт, полученный обработкой отработанного травильного раствора производства горячего цинкования азотной кислотой, а очищаемую воду пропускают параллельно поверхности эластичной фильтрующей перегородки с транзитной скоростью от; 0,15 до 1,2 м/с, обеспечивающей образование на перегородке динамической мембраны толщиной 20-150 мкм. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.