Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК C02F1/46 C02F1/465 C02F1/46 C02F101/20 C02F101/32 C02F103/16 C02F103/38 

Изобретение относится к электрохимической обработке эмульгированных, или суспендированных сточных вод, содержащих масла, смолы, частицы гидроокисей металлов, и может найти применение в химической, коксохимической нефтехимической, нефтяной, металлургической, металлообрабатывающей промышленности. Известен способ очистки сточных вод электрокоагуляцией, который характерен тем, что до электрокоагуляции и после осуществляют электрофлотацию с электродами из титановых спла вов 1 }. Основным недостат1 ом способа является многостадийность процесса очистки, причем очистка осуществляется в отдельных электролизных камерах и, следовательно, требует значительных площадей под устройства и больших расходов электроэнергии. Кроме того, процесс электрокоагуляции сопровождается зашламовыванием межэлектродного Пространства в электродном отделении продуктами растворения электродов. При Электрокоагуляции высококонцентрированных сточных вод, содержащих масла, смолы, мелкодисперсных механических примесей процесс растворения электродов сопровождается образованием на анодах гидроокиси железа, которая сорбирует.масла, смолы и другие примеси и экранирует поверхность электрода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения эмульгированных или суспендированных в сточных водах материалов электрофлотацией в устройстве с помощью электродов, расположенных горизонтально на определенном расстоянии друг от друга и изготовленных из перфорированного материала с диаметрами отверстий в материале нижнего электрода не более 5 мм, но достаточными дЛя прохождения жидкости, не. препятствуя восхо396дящему движению пузырьков газа. Очис ка сточных вод по данному способу ос ществляется путем флотации частиц пр месей пузырьков газов, выделяющихся в стомную воду при ее электролизе, при этом сточная вода движется в уст ройстве сверху вниз через перфорированные электроды 23. Однако известным способом невозможно достичь эффективной очистки больших потоков сточных вод одновременно от масел, продуктов полимериза ции масел, маслосодержащих частиц ги роокисей и окисей металлов, так как при больших размерах отверстий в материале нижнего электрода исключается фильтрация несфлотированных частиц продуктов полимеризации масел, гидроокисей и окисей металлов, а при малых размерах отверстий в материале нижнего электрода затруднено и даже исключается восходящее движение пузырьков газов через электрод. Кроме того, при малых размерах отверстий в материале нижнего электрода несфлотированные частицы задерживаются нижним электродом и по мере накопления в межэлектродном пространстве ухудшают работу устройства: уменьшается скорость потока сточной воды через устройство, увеличивается напряжение на электродах и, следовательно расход электроэнергии, укрупняются пузырьки газов и, в итоге, снижается эффект очистки от частиц примесей. Цель изобретения - повышение сте пени очистки и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки СТОЧ1 ЫХ вод, содержащих эмульгированные и суспендированные примеси, электрофлотацией в аппарате с перфорированными электродами, перед электрофлотацией сточные воды подвергают электрообработке с использованием нерастворимых анодов при плотности тока 150-1000 в течение 2-60 с, а электррфлотацию ведут при плотности тока 10-150 А/м. Способ осуществляют с помощью устройства, содержащего корпус с размещенными в нем перфорированными электродами, патрубками ввода и вывода очищаемой жидкости, дополнительно снабженного камерой с нерастворимыми электродами, соединенной с входным патрубком, перфорированные электроды расположены под углом к горизонтальному сечению аппарата, причем под нижним электродом в его верхней части расположено устройство для выпуска газа, а на противоположной стороне над нижним электродом - патрубок вывода шлама. Кроме того, в устройстве предусмотрено выполнение перфораций верхнего и нижнего электрода в соотношении (1:0,01)-(1:0,16). Устройство для осуществления предлагаемого способа представлено на чертеже;Устройство включает электрофлотатор 1 вертикального типа, в котором установлены под углом к горизонтали перфорированные электроды 2 и 3- Верхний анодный электрод 2 выполнен в виде решетки из нерастворимых металлических .пластин, установленных параллельно одна от другой. Нижний катодный электрод 3 изготавляется из перфорированных плит, пласjTMH или густосплетенных сеток с равномерно расположенными по всей повер-, хности отверстиями. Перфорации верхнего и нижнего электрода выполнены в соотношении (1:0,01)-(1:0,1б). Электрофлотатор снабжен наклонным трубопроводом k, по которому газонасыщенная вода поступает в верхнюю часть электрофлотатора. В нижней части электрофлотатора, непосредственно под электродом, в месте скопления газов, установлен патрубок 5 для выпуска газов из-под нижнего электрода. Над электродом 3, в месте скопления несфлотированного шлама, устроен патрубок 6 для выпуска несфлотированного шлама. В нижней части электрофлотатора перфорированными электродами устроен патрубок 7 выпуска очищенной воды, а в верхней части - патрубок 8 выпуска пенного шлама. Наклонный трубопровод соединяет электрофлотатор 1 с закрытым электролизером 9) в нижней части которого расположен комплект нерастворимых электродов 10 и имеется патрубок 11 впуска загрязненной сточной воды.. Предварительная электрообработка сточной воды в режиме электролиз а при плотности тока 150-1000 течение 2-60 с достаточна для насыщения воды газообразными и ионными продуктами электродных реакций, при этом с уменьением плотности тока от 1000 до 150 А/м продолжительность электролиза увеличивается от 2 до 60 с. Дальнейее увеличение продолжительности преывания воды в межэлектродном пространстве не улучшает показатели очистки, так как ионный и газовый состав воды при этом практически не изменяются. С уменьшением продолжительности электролиза показатели очистки ухудшаются, так как в этом случае не достигается полная дестабилизация эмуль гированных и суспендированных частиц и не достигается насыщение воды газами. Установка перфорированных электродов под углом 15-30° к горизонтальному сечению аппарата предпочтительная так как при уменьшенных углах наклона затрудняется их самоочистка от несфло тированных частиц, а при-больших углах наклона нерационально увеличивается высота устройства и ухудшаются условия фильтрации осветленной воды. Соотношение перфораций верхнего и ниж него электродов в пределе (1:0,01)-(1:0,16) определено необходимостью свободного прохода снизу вверх через .перфорации верхнего электрода пузырьков газов крупностью до 1-2 мм и npaK тически полным исключением прохода сверху вниз через перфорации нижнего электрода нёсфлотированных частиц .крупностью более 0,1 мм при сохранении высокой фильтруемости материала электрода. Дальнейшее повышение соотношений или их уменьшение ведет или к ухудшению фильтруемости материала нижнего электрода, а следовательно, и к уменьшению производительности устройства, или к ухудшению условий свободного всплытия пузырьков газов через перфорации верхнего электрода, а следовательно, и к скоплениям газов в межэлектродном пространстве, что нежелательно, так как скопления пузырьков ухудшают процесс флотации появления крупномасштабной циркуляции жидкости в вертикальном направлении, например из-за проскока скопившихся газов и из-за уменьшения по.тока воды через газовые скопления.. Перфорации электродов в соотноше-. НИИ (1:0,01)-(1:О,16) обеспечивают флотацию примесей газообразными продуктами электродных реакций и фильтрацию примесей крупностью 0,1 мм и более. Так, перфорацию анодных электродов электрофлотатора в пределах, например, 3-10 мм обеспечивают свободное всплытие через них пузырьков газов на катодном перфорированном электроде. Дальнейшее увеличение перфорации возможно, однако это ведет к неравномерному распределению катодного тока, что нежелательно. Перфорации катодных электродов в пределах, например, 0,1-0,5 мм обеспечивают высокую скорость фильтрации воды и практически полностью исключают через них пузырьков газов Гпузырьки газов обычно уносятся потоком фильтруемой воды и вначале скапливаются под электродом, а по мере укрупнения движутся по наклонной вверх). В принципе можно использовать катоды и с меньшими размерами перфорации , однако в данном случае скорость фильтрации значительно понижается без существенных улучшений показателей счистки сточных вод. Осуществление очистки при АО-60 С предпочтительнее, так как такие температуры обычно имеют щелочные масло-, СМОЛО-, шламосодержащие сточные воды аммиачных производств, для которых предлагаемый способ особенно пригоден. П р и м е р 1. Эмульгированную и Мутную сточную воду, полученную в процессе регенерации солярового поглотительного масла и имеющую щелочную реакцию (), температуру АО или , сильный запах масел, бензола, фенолов и сульфидов, и содержащую в среднем 800 мг/л солярового масла и 1500 мг/л продуктов полимеризации масла, смол и других механических примесей, а также железа и 130 мг/л кальция подают на очистку в описанное устройство (см, чертеж). Электролиз, электрофлотацию и электрофильтрацию ведут с помощью нержавеющих стальных электродов. Перфорированные электроды устанавливают под углом 15 или 30, при этом в качестве анодов используют решетки с расстоянием между пластинами 3 или 10мм, а в качестве катодов - сетки с размерами отверстий 0,1 или 0,5 мм. Пластинчатые электроды устанавливают Ъ электролизере вертикально на расстоянии 8 мм. Электролиз вед.ут пой плотностях тока 150 или 200 в темение соответственно 60 и 5 с, а электрофлотацию и электрофильтрацию - при плотностях тока 10, 30 или 150 А/м. В результате очистки получают прозрачную воду со светлолимонной окраской и слабовыраженным запахом продуктов окисления органических веществ, при этом в очищенной воде остаточное содержание масла составляет 0,0-. 25.0 мг/л, остаточное содержание ме796ханических примесей - 2,0-65,0 мг/л, осветляемость - 95.0-99.6%, что соответствует эффекту очистки от масел в пределе 96,8-100% и от механических примесей в пределе 95., производительность устройства дости гает 1,7-8,6 л/ч в расчете на 1 см фильтрующей поверхности сетчатого катода электрофлотатора. П р и м е р 2. Эмульгированную и мутную сточную воду, полученную в процессе регенерации солярового поглотительного масла и имеющую щелочную реакцию () температуру АО-60°С, сильный запах масел, бензола, фенолов и сульфидов и содержащую в среднем 800 мг/л эмульгированного солярового масла и мг/л суспендированных продуктов полимеризации масла, смол других механических примесей, подают на электролиз с платинированными титановыми анодами и нержавеющими стальными катодами. Электролиз ведут при плотности тока 150-500 и 1000 А/м при пребывании воды в межэлектродном пространстве в течение соответственно 5 60, 15 и 2 с. Электрообработанную воду подают на электрофлотацию в аппарат с размещенными в нем перфорированными электродами, расположенными под углом 15 или 30 к горизонтальному сечению аппарата. Верхний перфорированный электрод представляет собой решетку из вертикально установленных пластин из платинированного титана и служит анодом. Нижний перфорированный электрод представляет собой густосплетенную сетку и служит катодом. Перфорации верхнего и нижнего электродов находятся в соотношении 1:0,01 или 1:0,05 при расстоянии между пластинами верхнего электрода 10 мм ив соотношении 1:0,03 или 1:0,016 при расстоянии между пластинами верхнего электрода 3 мм. .Электрофлотацию ведут при плотности тока 10,80 или 150 А/м при производительности аппарата 1,7 и 8,6 л/ч на 1 см фильтрующей поверхности сетчатого электрода. Показатели очистки при различных условиях электролиза и электрофлотации воды предс тавлены в таблице.

г.

r

r a

f n r

a

СГЧ

00 СГЧ

CO ОЛ «r

1Л

1Л

1/Ч

1Л

k

vO

г ол

vO

О vO

-аг

г оч

04

оч

со г Г 7Ч

см

%о

ач

ер

со

оо o

г. г

1Л

|

г

оч

СП

04

7

оч

(П ОЧ

t-оо

oo

«ч«ъу0яъ

олсуч«-

см«-е чг1Л

оо

г

Г1 оч

г.

СЗ

о

«

г

t(А оLn оСЭоСЭСЬ о о1АСЭ1Л О

т- гчгчгчрчгасчгч - сЛ1- i

. О.

«ъ« «Ъ М«IСъМ« «М М А4«

- г- оо со «- оо I- COr-COir-T-eOCO

V,r-.-ГП1Г иЛ - -i-

ОСЭООГЧСЭООуОчО-СЭО О

ОООООООООООСЗЁЭО

о о о о о о о inin LAIA vO vO vO O vO vO vO vO vO vO . -

сэооосэосэосэо

1Л1Л1Л1Л1Л1Л1ЛиЧ1Л1ЛО о о С

- ,г- - г см - - - « г- со со со со

оо ооосэ ооо о

1А1А1А1Л1ПиЛиЧ1Г 1А1ЛО О О О Г-,- t- - г-.- «- т- .- - UNlAiniA

оооооооооосэоо

О чО vO vO v& vO so vO vO vO vO vO vOvO

о о

U4

о оо

оч «асм

о « со см см ч

и

«о

оч

э

СО

тч

со оч

ОЭ П

оч

со оч

оч

СП

г

о

- ол СП

п

О4 о

(7%

1Л

1Л

г о

о

«ь

vO

оо J::i

О

ffh

м

со

ил

см

Jin

Ln in

in

oo r

OO

r

ЧО

en ол

en n

r стл

(S о

NO

.

ГЛ . vO

о о

о ш - сг

сэ in

сз

ftм

ъ

о -

.0

о о г

vO г vO t vD

- -oo - oo r-oo - - oooo r- oo -oo

гот- ininvfj rji- t- т-.-гогошсэоо-з;.-,- oooooooo

in in in in vn un

о о о о о о

ОО ОО ОО ОО ОО ОО

о о о о

о in ш ш

ООСЭОvo o O4O OvONOvOvOvO

so vO vO

ш

ш

in

ОО

с

ш сг

00 (r

oo

r cr

r

(П

СП

СП

ОЛ

(Г

04

см

t- r

ЧО

rf

oo

ОО CTv

(TN

чО

oo

CO

«т

o tr

r

сг СП

o

г

ет

СТЛ

г

rin

VJO

ОЛ

о

in «N

S

. «k

k

ОО

ш

см

«т

(M

.До

00

см

CVl

tf

oo

Г4

«ъ

о

- сг

СП

г

о «г ч о

r.

oo r

«г ол

г-(

ОЛ

го

о

о о

in сГ

о о

VO

« -ч.

. -3ъ«- ОО tn

г-сз -о с

сз оше то о о ,- го го

мсмсмсмсмсмсм

о о - см

о о

о о о о

о о in

о т о о

оооооооооо