СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД


RU (11) 2108974 (13) C1

(51) 6 C02F1/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96107962/25 
(22) Дата подачи заявки: 1996.04.22 
(45) Опубликовано: 1998.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. - М.: Химия, 1988, с. 60 - 76. 2. Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгущение. - М.: Химия, 1992, с. 44 - 46. 
(71) Заявитель(и): Ксенофонтов Борис Семенович 
(72) Автор(ы): Ксенофонтов Борис Семенович 
(73) Патентообладатель(и): Ксенофонтов Борис Семенович 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано в технологии очистки как промышленных, так и бытовых сточных вод. Сущность способа заключается в том, что очистку сточных вод проводят последовательным отставанием, флотацией и фильтрацией, причем флотацию проводят в режиме принудительной (искусственной) коалесценции микропузырьков путем добавления в сточную воду насыщенного раствора легкорастворимого в воде газа, например углекислого или сероводорода, а также размещения на пути движения пузырьков гидрофобной поверхности. Неуловленные в осветленной воде микропузырьки коалесцируют на входе в фильтрующую загрузку, состоящую из частиц угля и торфа, причем используют флотоконцентрат верхового торфа. Образующиеся на стадии флотации пенный продукт и фильтрации - пенный кек объединяют и направляют на разделение декантацией на легкую и тяжелую фракции и при этом последнюю возвращают на стадию отстаивания. 8 з.п. ф-лы, 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано в процессах очистки как промышленных так и бытовых сточных вод.

Известен способ очистки сточных вод флотацией путем насыщения сточных вод воздухом или каким-либо растворенным в воде газом под давлением [1]. При сбросе давления из сточной воды выделяется растворенный в ней воздух или какой-либо другой газ в виде пузырьков. При этом к пузырькам прилипают тонкодисперсные гидрофобные вещества и в виде комплексов частица-пузырек всплывают, образуя пенный слой, который содержит частицы загрязнений. Пенный слой самотеком или с помощью специального устройства периодически или непрерывно удаляется в шламосборник. Очищенная жидкость отводится из зоны, находящейся ниже образования флотокомплексов частица-пузырек.

Использование известного способа позволяет достигнуть эффективности очистки в пределах 70-80%.

Существенным недостатком известного способа является низкая скорость всплывания флотокомплексов частица-пузырек, обусловленная малым размером пузырьков. Низкие значения скорости всплывания этих флотокомплексов приводят к тому, что часть из них следует за потоком отводимой очищаемой жидкости, что приводит к резкому снижению эффективности очистки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод флотацией, включающий очистку сточных вод флотацией, осуществляемой путем аэрации сточных вод пузырьками воздуха и других газов и дальнейшим отделением от воды образующихся флотокомплексов частица-пузырек [2]. При этом диспергирование воздуха и других газов в воде происходит механическим путем, например эжектированием воздуха за счет движения потока жидкости со скоростью порядка 8... 12 м/с или при всасывании в зоне пониженного давления при вращении потока жидкости с помощью мешалки (импеллера). Образующиеся за концами вращающихся лопастей мешалки газовые (воздушные) пузырьки контактируют с частицами загрязнений, что приводит в большинстве случаев к появлению флотокомплексов частица-пузырек. При этом размер образующихся пузырьков составляет более 0,01 мм. При диспергировании воздуха или других газов с помощью мешалки происходит естественная коалесценция пузырьков, что приводит к существенному изменению их размеров, причем в зоне вращения мешалки (импеллера) размер пузырьков составляет порядка 0,01. ..0,5 мм и более, а в верхней зоне, где происходит отделение от воды и их переход в пенный слой, размер пузырьков достигает 1,0... 10,0 мм и более.

При этом очищенная от частиц загрязнений вода отводится из зоны всплывания флотокомплексов частица-пузырек. В результате отводимый водный поток захватывает часть комплексов частица-пузырек, а также отдельные частицы и пузырьки, не нагруженные частицами загрязнений, что приводит к снижению эффективности очистки сточных вод этим способом. Эффект очистки не превышает 70... 85%.

Задача разработки нового способа очистки сточных вод состояла в том, чтобы устранить недостатки, связанные с отводом очищенной сточной воды из зоны флотации, обусловливающие захват флотокомплексов частица-пузырек, а также отдельных частиц загрязнений.

Для решения поставленной задачи разработан новый способ, включающий очистку сточных вод отделением грубодисперсных взвешенных частиц от воды, тонкодисперсных частиц флотированием с образованием и выделением пенного продукта, осветлением воды фильтрацией, причем флотацию проводят с использованием принудительной коалесценции микро- и макропузырьков, в том числе с применением газов, имеющих различную растворимость в воде, причем образующийся пенный продукт разделяют декантацией на легкую и тяжелую фракции с возвратом последней на стадию отстаивания, а оставшиеся после флотация в осветленной воде микропузырьки улавливают фильтрацией на входе жидкости в фильтрующую загрузку с образованием пенного кека и соединением его с пенным продуктом флотация. При этом флотацию проводят с использованием, по крайней мере, двух газов, имеющих различие в растворимости в воде в 2...3 раза, а подача газов осуществляется в виде водных растворов этих газов. Образующиеся микро- и макропузырьки контактируют с гидрофобной поверхностью как сплошной так и перфорированной, находящейся в неподвижном состоянии или состоянии движения, причем гидрофобная поверхность расположена к потоку очищаемой сточной воды под углом 5...90o. Разделение пенного продукта декантацией на легкую и тяжелую фракции проводят в течение 0,5... 1,5 час и тяжелую фракцию возвращают на стадию отстаивания путем ее струйного истечения. Улавливание микропузырьков из сточной воды осуществляют на фильтрующей загрузке с размерами частиц или отверстий, соизмеримых с микропузырьками и равных 0,01...0,1 мм, о использованием в качестве фильтрующей загрузки угля и торфа в объемном соотношении соответственно от 1:1 до 1:10 и при этом в качестве торфа применяют флотоконцентрат верхового торфа со степенью разложения 30... 40% и более. Для интенсификации очистки на стадии флотации в сточную воду добавляют флотоконцентрат верхового торфа в количестве от 50 до 100% от концентрации гидрофобных загрязнений в воде.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Очистку сточных вод как промышленных, так и бытовых проводят в несколько стадий: отстаиванием, флотацией, фильтрацией. На первой стадии отделяют грубодисперсные взвешенные частицы от воды отстаиванием в многополочных отстойниках с подводом исходных сточных вод путем их струйного истечения. Предварительно очищенную сточную воду после отстаивания подают под давлением с помощью насоса, создающего избыточное давление 0,5... 1,0 МПа на стадию флотации. При этом перед подачей сточных вод на флотацию их смешивают с водным раствором газов, имеющих по сравнению с газами, присутствующими в воде, более высокую растворимость в 2 и более раза.

В большинстве случаев в сточной воде растворено несколько газов, в частности кислород, азот, водород, сероводород, метан, диоксид углерода и другие. При этом газов, имеющих повышенную растворимость в воде, например диоксид углерода, сероводород и т.д., в воде при обычных условиях присутствует мало и поэтому при добавлении водного раствора газа с повышенной растворимостью происходит увеличение его концентрации в воде, что приводит при сбросе давления к образованию пузырьков, больших по размеру, чем при их образовании в воде без добавления раствора газа, имеющего повышенную в 2-3 раза растворимость в воде. Образование пузырьков в воде происходит непосредственно на частицах загрязнений и далее сформировавшиеся флотокомплексы частица-пузырек всплывают, создавая пенный слой. На пути всплывания флотокомплексов устанавливают под углом 5-90o сплошную или перфорированную поверхность, что приводит к коалесценции пузырьков, входящих в состав флотокомплексов и, следовательно, к ускорению их всплывания. При этом не успевшие скоалесцировать микропузырьки вместе с потоком осветленной воды попадают на поверхность фильтрующей загрузки, состоящей из угля и торфа, причем размер частиц угля и торфа соизмерим с размерами пузырьков и составляет 0,01-0,1 мм.

В результате взаимодействия микропузырьков с поверхностью частиц угля и торфа происходит коалесценция микропузырьков и их всплывание, что приводит к образованию пенного кека над фильтрующей поверхностью. При этом пенный кек и пенный продукт направляют самотеком или принудительно с помощью насоса в отдельную емкость для разделения декантацией на легкую и тяжелую фракции, причем декантацию проводят в течение 0,5-1,5 ч и при этом тяжелую фракцию, содержащую частицы преимущественно минеральной природы, возвращают на стадию отстаивания путем ее струйного истечения.

Доочистка сточных вод наиболее эффективно происходит путем фильтрации через загрузку из угля и торфа в объемном соотношении от 1:1 до 1:10. При этом в качестве фильтрующей загрузки используют флотоконцентрат верхового торфа со степенью разложения 30-40% и более, причем флотоконцентрат торфа добавляют в количестве от 50 до 100% от концентрации гидрофобных загрязнений, например жира я нефтепродуктов.

Пример 1. Очистку нефтесодержащих сточных вод с концентрацией нефтепродуктов 46 мг/л и взвешенных веществ 283 мг/л проводили отделением грубодисперсных взвешенных частиц от вода отстаиванием с выпадением осадка, тонкодисперсных частиц флотацией с использованием в качестве рабочей жидкости раствора воздуха в воде и в качестве раствора хорошо растворимого газа раствора углекислого газа в воде в количестве 5% от расхода сточных вод с образованием и выделением пенного продукта и осветлением воды фильтрацией и использованием в качестве загрузки угля и торфа в объемном соотношении 1:1 с размером частиц 0,01 мм. При этом в качестве торфяной части загрузки использовали флотоконцентрат верхового торфа со степенью разложения 30% в количестве 50% от концентрации нефтепродуктов в воде.

В результате очистки стоков по предлагаемому способу получили осветленную воду с концентрацией нефтепродуктов 0,87 мг/л и взвешенных веществ 2,69 мг/л.

Пример 2. Очистку нефтесодержащих сточных вод проводили как и в примере 1 за исключением того, что объемное соотношение угля и торфа составило 1:5, а средний размер частиц загрузки составил 0,05 мм. Использовали флотоконцентрат верхового торфа со степенью разложения 35% в количестве 75% от концентрации нефтепродуктов в воде.

В результате получили осветленную воду с концентрацией нефтепродуктов 0,44 мг/л и взвешенных веществ 2,75 мг/л.

Пример 3. Очистку нефтесодержащих сточных вод проводили как и в примере 1 за исключением того, что объемное соотношение угля и торфа составило 1:10, а средний размер частиц загрузки составил 0,1 мм. При этом использовали флотоконцентрат верхового торфа со степенью разложения 40% в количестве 100% от концентрации нефтепродуктов в воде.

В результате получили осветленную воду с концентрацией нефтепродуктов 0,11 мг/л и взвешенных веществ 2,21 мг/л.

При очистке нефтесодержащих сточных вод по известному способу (прототипу) с исходными концентрациями нефтепродуктов и взвешенных веществ как и в примере 1 получили осветленную воду с концентрацией нефтепродуктов 4,8 мг/л и взвешенных веществ 16,1 мг/л.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить эффективность очистки сточных вод в 5-10 и более раз по сравнению с очисткой сточных вод по известному способу (прототипу). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ очистки сточных вод отделением грубодисперсных взвешенных частиц от воды отстаиванием с выпадением осадка, тонкодисперсных частиц флотацией с образованием и выделением пенного продукта, осветлением воды фильтрацией, отличающийся тем, что флотацию проводят с использованием принудительной коалесценции микро- и макропузырьков газов, в том числе с применением газов, имеющих различную растворимость в воде, причем образующийся пенный продукт разделяют декантацией на легкую и тяжелую фракции с возвратом последней на стадию отстаивания, а оставшиеся после флотации в осветленной воде микропузырьки улавливают фильтрацией на входе жидкости в фильтрующую загрузку с образованием пенного кека и соединением его с пенным продуктом флотации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что флотацию проводят с использованием по крайней мере двух газов, имеющих различную растворимость в воде, причем отношение растворимостей легко- и труднорастворимого газов составляет не менее 2,0 - 3,0, а подачу газов осуществляют в виде растворов этих газов в воде.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при флотации сточных вод осуществляют контакт микро- и макропузырьков с гидрофобной поверхностью как сплошной, так и перфорированной, находящейся в неподвижном состоянии или в состоянии движения.

4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что гидрофобная поверхность расположена к потоку очищаемой воды под углом 5 - 90o.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что декантацию пенного продукта на легкую и тяжелую фракции проводят в течение 0,5 - 1,5 ч и тяжелую фракцию возвращают на стадию отстаивания путем ее струйного истечения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер частиц или отверстий фильтрующей загрузки соизмерим с улавливаемыми микропузырьками и составляет 0,01 - 0,1 мм.

7. Способ по пп.1 и 5, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей загрузки используют уголь и торф в объемном соотношении от 1 : 1 до 1 : 10.

8. Способ по пп.1, 5 и 6, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей загрузки используют флотоконцентрат верхнего торфа со степенью разложения 30 - 40% и более.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии флотации в сточную воду добавляют флотоконцентрат верхового торфа в количестве 50 - 100% от концентрации гидрофобных загрязнений в воде.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru