способ электрохимической очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов

Формула изобретения

Способ электрохимической очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов, включающий электрофлотокоагуляцию при плотности тока 2-60 А/м² с использованием растворимых анодов из алюминия и отстаивание, отличающийся тем, что электрофлотокоагуляцию проводят в течение 1,3-2,5 мин, а перед отстаиванием очищаемую воду обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией 2-10 мг/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам электрохимической очистки промышленных сточных вод, содержащих взвешенные вещества и нефтепродукты, и может быть использовано при очистке стоков предприятий в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Основную долю промышленных сточных вод составляют отработанные смазочно-охлаждающие жидкости. В условиях машиностроительного производства для очистки образующихся сточных вод наиболее применимы электрохимические методы - электрокоагуляция и электрофлотация. Они включают в себя ряд последовательных стадий: получение электрогенерированного коагулянта путем анодного растворения металла электродов в очищаемой воде с последующим гидролизом ионов; коагуляцию коллоидных частиц с загрязнениями в результате их взаимодействия с образующимися при гидролизе коллоидными частицами коагулянта; выделение водорода на поверхности катода, вследствие разряда на них молекул воды (если среда щелочная или нейтральная), либо ионов водорода [Н ⁺] (среда кислая); флотацию агломератов частиц загрязнений мелкодиспергированными в воде пузырьками водорода; разделение очищенной воды от полученных отходов и удаление последних (см., например, Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков. - Харьков, Вища школа, изд-во при Харьковском университете, 1983).

Известен способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий процесс электрокоагуляции с последующим пропусканием воды через полиакриламидное волокно под вакуумом при абсолютном давлении над поверхностью воды от 10 до 50 кПа (RU №210411 С1, 1998, МПК С02F 1/40, 1/46).

Недостатком этого способа является то, что он имеет ограничение по очистке воды, так как не очищает воду от взвешенных веществ, содержание которых в сточной воде существенно. Другим недостатком является использование сорбента в виде полиакриламидного волокна, которое, являясь расходуемым материалом, имеет ограниченные сроки работы, вследствие чего требует частой остановки системы очистки и замены сорбента. Полиакриламидное волокно может само являться источником вторичного загрязнения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и максимальному количеству сходных признаков является способ очистки природных вод, применяемый также для очистки оборотных и сточных вод, включающий отделение механических примесей перед электрокоагуляцией, использование анодов из стали или комбинированных анодов из стали и алюминия при плотности тока 2-60 А/м² с последующим отделением осадка отстаиванием и затем подачей осадка на смешение с очищаемой водой в виде реагента перед стадией коагуляции при соотношении объемов осадка и воды от 1:50 до 1:500, фильтрацией осветленной воды и электрохимической обработкой фильтрата в бездиафрагменном электролизере с нерастворимыми анодами (RU №2121979 С1, 1998, МПК С02F 1/463).

Недостатком этого способа является его ориентированность на очистку природных вод, поэтому он не может обеспечить высокую степень очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов. Кроме того, он сложен по технологии очистки, что значительно усложняет аппаратурное оформление процесса.

Задачей предлагаемого способа является повышение степени очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов, упрощение технологии очистки и аппаратурного оформления процесса.

Для решения поставленной задачи в способе электрохимической очистки промышленных сточных вод, включающем электрофлотокоагуляцию при плотности тока 2-60 А/м ² с использованием растворимых анодов из алюминия и отстаивание, согласно изобретению, электрофлотокоагуляцию проводят в течение 1,3-2,5 мин, а перед отстаиванием очищаемую воду обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией 2-10 мг/л.

В большинстве случаев взвешенные вещества и нефтепродукты находятся в воде, представляя собой дисперсную систему. Очищаемую воду предварительно фильтруют для удаления крупных механических примесей и подают в электрофлотокоагулятор, где аноды и катоды выполнены из алюминия. Под воздействием электрического тока происходит растворение алюминиевых анодов с образованием гидроксида алюминия и водородных пузырьков на катоде. Гидроксид алюминия выполняет роль активного коагулянта и адсорбирует на своей поверхности мелкие частички примесей, образуя тем самым хлопья различного размера. Крупные хлопья уходят в осадок. Водородные пузырьки выполняют роль флотирующего газа, то есть выносят из глубины жидкости на поверхность мелкие хлопья, образуя пену. По окончании воздействия электрического тока на электроды очищаемую воду переливают в отстойник, чем обеспечивается свободный вынос образующегося осадка и исключается зашламовывание межэлектродного пространства электрофлотокоагулятора. При переливе в отстойник в очищаемую воду добавляют водный раствор полиакриламида. Затем очищаемую воду отстаивают. Обработка очищаемой воды водным раствором полиакриламида и отстой очищаемой воды в непроточном режиме - все это способствует быстрому завершению процесса коагуляции (хлопья стремительно соединяются друг с другом, увеличиваясь в размерах) и выпадению осадка. По окончании процесса очистки пену на поверхности уже очищенной воды и осадок удаляют, а затем утилизируют. Очищенную воду используют по назначению, например, в техническом водоснабжении или сбрасывают в природный водоем.

Предлагаемый способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Промышленные сточные воды, предварительно отфильтрованные для удаления механических примесей, заливают в электрофлотокоагулятор известной конструкции производительностью 10 м³/час, в которой электроды выполнены из алюминия. Затем на электроды подают постоянный ток напряжением 24 В в течение 1,3-2,5 мин и создают на них плотность тока 20-30 А/м². Эта плотность тока является оптимальной: при ее уменьшении до 2 А/м² и менее степень очистки очищаемой воды уменьшается, а при увеличении более 60 А/м² - степень очистки очищаемой воды остается такой же высокой, но расход электроэнергии неоправданно увеличивается. Для равномерного износа алюминиевых электродов периодически на анодах и катодах меняют направление тока. После прекращения подачи электроэнергии на электроды очищаемую воду переливают в отстойник. При переливе очищаемой воды ее обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией 2-10 мг/л и отстаивают до 30 мин. Для ускорения растворения полиакриламида в очищаемой воде из него предварительно готовят водный раствор с концентрацией 0,1-0,15%. Это также облегчает его дозирование в очищаемую воду. По окончании процесса очистки воды пену и осадок удаляют, а воду используют по назначению. В таблице 1 приведены опытные данные, показывающие результаты очистки промышленных сточных вод при различном времени работы электрофлотокоагулятора. При времени работы электрофлотокоагулятора менее 1,3 мин степень очистки промышленных сточных вод уменьшается, а при увеличении его времени работы более 2,5 мин степень очистки остается такой же высокой, но неоправданно увеличивается расход электроэнергии. Оптимальное время работы электрофлотокоагулятора составляет 1,3-2,5 мин при минимальном количестве оставшихся в очищенной воде взвешенных веществ 1-1,5 мг/л и нефтепродуктов 0,05 мг/л.

Пример 2. После обработки электрическим током в электрофлотокоагуляторе очищаемую воду различной степени загрязненности переливают в отстойник и обрабатывают водным раствором полиакриламида с концентрацией от 0,5 до 50,0 мг/л, а затем отстаивают. Результаты этих испытаний представлены в таблице 2. Оптимальная концентрация полиакриламида в очищаемой воде составляет 2,0-10 мг/л. При концентрации полиакриламида в очищаемой воде менее 2,0 мг/л степень очистки промышленных сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов уменьшается соответственно до 3,0-4,0 мг/л и 0,1-0,15 мг/л, а время отстоя очищаемой воды увеличивается. При концентрации полиакриламида свыше 10 мг/л в очищаемой воде степень очистки остается стабильно высокой, но неоправданно увеличивается расход полиакриламида и возможно загрязнение очищенной воды полиакриламидом.

Пример 3. Были проведены сравнительные испытания заявляемого способа и часто применяемого в промышленности способа очистки сточных вод от масел и взвешенных частиц (SU №966021, 1982, МПК С02F 1/28), который не относится к аналогам - способам электрохимической очистки. В таблице 3 приведены результаты этих испытаний, которые показали высокую степень очистки промышленных сточных вод заявляемым способом.

Количество взвешенных веществ в очищенной воде уменьшилось с 1,8-2,0 до 1-1,5 мг/л, а количество нефтепродуктов уменьшилось с 1-2 до 0,05 мг/л. Кроме повышения степени очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и, особенно, от нефтепродуктов заявляемый способ прост в осуществлении и не требует дополнительного оборудования.

Заявляемый способ повышает степень очистки промышленных сточных вод от взвешенных частиц и нефтепродуктов, упрощает ее технологию и аппаратное оформление процесса и может быть реализован в различных отраслях промышленности. Очищенные заявляемым способом промышленные сточные воды могут быть использованы в техническом водоснабжении предприятия или сброшены в природный водоем.

Таблица 1 Результаты очистки промышленных сточных вод при различном времени работы электрофлотокоагулятора к примеру, 1
Время работы электрофлотокоагулятора, мин	Содержание примесей, мг/л
	Сточная вода					Очищенная вода
	Взвешенные вещества		Нефтепродукты			Взвешенные вещества		Нефтепродукты
1,0	31,5		25,6			3,5		0,05
	51,5		18,8			6,0		0,05
1,3	51,5		18,8			1,0		0,05
2,1	74,5		36,6			1,5		0,05
2,5	51,5		18,8			1,0		0,05
3,0	31,5		25,6			1,0		0,05
	51,5		18,8			1,0		0,05
4,0	31,5		25,6			1,0		0,05
Таблица 2 Результаты очистки промышленных сточных вод от концентрации в ней полиакриламида, к примеру 2
Концентрация полиакриламида, мг/л		Содержание примесей, мг/л							Время отстоя очищаемой воды, мин
		Сточная вода			Очищенная вода
		Взвешенные вещества		Нефтепродукты	Взвешенные вещества		Нефтепродукты
0,5		51,5		18,8	4,0		0,1		15
2,0					2,0		0,05		10
10,0					1,0		0,05		5
50,0					1,0		0,05		5
0,5		31,5		25,6	3,0		0,15		15
2,0					1,5		0,05		5
10,0					1,0		0,05		5
50,0					1,0		0,05		5

Таблица 3 Результаты сравнительных испытаний заявляемого способа и известного способа очистки сточных вод от масел и взвешенных частиц (SU №9966021, 1982, МПК С02F 1/28), к примеру 3
Способ очистки сточных вод	Содержание примесей, мг/л
	Сточная вода		Очищенная вода
	Взвешенные вещества	Нефтепродукты	Взвешенные вещества	Нефтепродукты
Известный способ SU №996021	42,0	28,0	1,8-2,0	1,0-2,0
Заявляемый способ	74,5	36,6	1,5	0,05
	51,5	18,8	1,0	0,05
	31,5	25,6	1,0	0,05