способ очистки загрязненных вод
Классы МПК: | C02F1/463 электрокоагуляцией |
Автор(ы): | Дмитриев В.В., Абросимов М.В. |
Патентообладатель(и): | Дмитриев Виктор Владимирович, Абросимов Михаил Викторович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-16 публикация патента:
27.05.2003 |
Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано для очистки загрязненных сточных вод различного происхождения и в водоподготовке для технологических нужд и питьевого водоснабжения. Способ очистки загрязненных вод заключается в проведении процесса электрокоагуляции, который осуществляют повторяющимися циклами. При осуществлении каждого из циклов в электрокоагулятор подают порцию загрязненной воды и сначала над поверхностью воды создают давление, лежащее в пределах от 0,01 до 0,1 мПа. Затем в процессе электрокоагуляции повышают давление до значений, лежащих в пределах от 0,1 до 2,5 мПа. После этого отводят порцию обработанной воды и снижают давление до первоначального значения. Указанные циклы повторяют с частотой, лежащей в пределах от 0,01 до 0,0001 Гц. Технический эффект - поддержание тока коагуляции на заданном уровне, стабилизация процесса, высокая степень очистки загрязненных вод для широкого спектра содержащихся в них примесей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Способ очистки загрязненных вод, включающий электрокоагуляцию названных вод, отличающийся тем, что процесс электрокоагуляции осуществляют повторяющимися циклами, при осуществлении каждого из которых в электрокоагулятор подают порцию загрязненной воды, над поверхностью которой сначала создают давление, лежащее в пределах от 0,01 до 0,1 мПа, а затем в процессе электрокоагуляции повышают давление до значений, лежащих в пределах от 0,1 до 2,5 мПа, после чего отводят порцию обработанной воды и снижают давление до первоначального значения, при этом указанные циклы повторяют с частотой, лежащей в пределах от 0,01 до 0,0001 Гц. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после электрокоагуляции осуществляют гравитационную сепарацию обработанной воды при давлении 0,1-2,5 мПа. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после электрокоагуляции осуществляют сепарацию в ИК-спектре электромагнитного излучения с удельной мощностью нагрева 0,1
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано для очистки загрязненных сточных вод различного происхождения и в водоподготовке для технологических нужд и питьевого водоснабжения. В настоящее время проблема очистки загрязненных вод приобретает все большее значение. Как правило, все сточные воды содержат широкий спектр примесей, в том числе нефтепродукты, и определить преимущественное содержание какого-либо компонента достаточно сложно. Известные в настоящее время методы очистки сточных вод обеспечивают либо низкую степень очистки воды при достаточной производительности способа, либо достаточно высокую степень очистки, но только в отношении отдельных примесей, либо высокую производительность при удовлетворительном качестве, но с высокими энергетическими и экономическими затратами. Одним из самых распространенных способов очистки загрязненных вод является процесс электрокоагуляции под вакуумом, в процессе которого или после него осуществляют дополнительные физические и/или химические воздействия, направленные на повышение качества очищенной воды. Известен способ очистки нефтезагрязненных сточных вод (патент РФ 2146655), согласно которому осуществляют электрокоагуляцию под вакуумом, после чего воду подвергают сепарации в ИК-спектре с удельной мощностью нагрева 0,1-10,0 кВт/м3 и при давлении 2-70 кПа. При этом процесс электрокоагуляции осуществляют в непрерывном потоке очищаемых сточных вод. В процессе электрокоагуляции под вакуумом повышается степень дестабилизации коллоидной системы за счет изменения парциального давления нефтепродуктов. При этом снижается растворимость нефтепродуктов в воде и происходит выделение углеводородов с образованием оптически неоднородной жидкости, состоящей из основной фазы (воды) и мелкодисперсной гетерогенной фазы с существенно различными коэффициентами поглощения излучения ИК-спектра. Мелкодисперсная фаза углеводородов интенсивно нагревается за счет поглощения излучения ИК-спектра с последующим перегревом воды в вакууме до образования паровой фазы на межфазной границе вода - углеводороды вокруг частиц углеводородов. При этом в воде остаются углеводороды, обладающие высокой степенью растворимости, удаление которых достигается последующим озонированием. Однако в процессе электрокоагуляции происходит уменьшение тока коагуляции в зависимости от времени работы электродов, выполненных в виде пластин, иными словами, происходит "пассивация" пластин. По общепринятому мнению считается, что пассивация происходит за счет появления оксидной пленки на поверхности пластин, что приводит к увеличению сопротивления и, следовательно, к уменьшению тока коагуляции, приводящего в результате к снижению эффективности всего процесса очистки сточных вод. Также известен способ очистки нефтесодержащих сточных вод (патент РФ 2140880), заключающийся в том, что осуществляют электрокоагуляцию под вакуумом, после чего последовательно при давлении 2-70 кПа проводят сепарацию воды в гравитационном поле при отношении площади вакуумируемой поверхности воды к ее объему 0,2-1,0 и флотацию в поле электромагнитного излучения ИК-спектра при длине волны 8


фиг. 1 изображает график изменения - давления в процессе электрокоагуляции;
фиг.2 - график изменения тока коагуляции. Патентуемый способ очистки загрязненных вод осуществляется следующим образом. В электрокоагулятор, представляющий собой герметичную емкость с установленными в ее нижней части электродами, с помощью вакуумного насоса подают загрязненную воду, над поверхностью которой сначала создают давление, величина которого лежит в пределах от 0,01 до 0,1 мПа. Затем в процессе электрокоагуляции повышают давление над поверхностью воды до значения, величина которого лежит в пределах от 0,1 до 2,5 мПа. Минимальное значение давления определяется технологическими возможностями вакуумного оборудования, а максимальное значение - прочностными характеристиками оборудования технологической установки. В том случае, если осуществляют очистку сильно загрязненных вод, то минимальное значение давления устанавливают 0,01 мПа, а максимальное - 0,1 мПа. При очистке слабо загрязненных вод минимальное значение давления выбирают равным 0,1 мПа, а максимальное - 2,5 мПа. Оптимальные значения нижнего и верхнего значений давления определяются экспериментально для конкретного типа загрязненных вод. После достижения максимального значения давления из электрокоагулятора осуществляют отвод обработанной воды, завершая один цикл процесса очистки. Затем вновь снижают давление в электрокоагуляторе до минимального значения и повторяют процесс в описанной выше последовательности. Таким образом, в отличие от известных способов, патентуемый способ осуществляют повторяющимися циклами, в каждом их которых при обработке одной порции загрязненной воды давление изменяют от минимального до максимального, что иллюстрируется графиком, приведенным на фиг.1. Известно, что в процессе электрокоагуляции происходит укрупнение содержащихся в загрязненных водах частиц примесей и оседание их в нижнюю часть емкости, а также уменьшение тока коагуляции в зависимости от времени работы электродов. Как было описано выше, считается, что снижение тока коагуляции происходит за счет появления оксидной пленки на поверхности пластин, приводящей к увеличению электрического сопротивления. Однако авторами экспериментально была установлена и иная причина уменьшения тока коагуляции, которая в большей степени влияет на эффективность процесса очистки загрязненных вод, чем появление на поверхности электродов оксидной пленки. Это объясняется тем, что перед началом процесса электрокоагуляции пластины анода и катода гладкие; в процессе эксплуатации пластина анода вырабатывается, причем неравномерно, и ее поверхность становится шероховатой. За счет электролиза воды во впадинах образуются пузырьки газа, которые создают газовую завесу и частично отделяют поверхность анода от воды. В связи с тем, что проводимость газа существенно меньше проводимости воды, а также за счет уменьшения активной площади поверхности анода происходит снижение тока коагуляции. При низком давлении происходит увеличение пузырьков газа. Эти пузырьки увеличиваются в объеме, приобретают большую плавучесть и отрываются от поверхности анода. Таким образом поверхность анода очищается, и его активная площадь увеличивается, что приводит к повышению тока коагуляции. Через определенное время вновь начинается активное образование пузырьков газа, приводящее к уменьшению тока коагуляции. Для исключения указанного эффекта увеличивают давление, что приводит к сжиманию пузырьков воздуха и, как следствие, к увеличению активной площади анода. За счет цикличного изменения давления происходит очистка пластины анода от прилипания электролизного газа, что приводит к исключению процесса пассивации анода и стабилизации величины тока коагуляции на уровне значения, имеющего место в начале процесса электрокоагуляции. Частота изменения давления определяется производительностью установки и контролируется по значению тока коагуляции, - чем выше производительность установки, тем больше частота изменения давления. Экспериментально установлено, что частота изменения давления лежит в пределах от 0,01 до 0,0001 Гц. При значении давления ниже 0,01 мПа происходит интенсивное газовыделение, что существенно изменяет динамику движения потоков при массопереносе частиц примесей, т.к. коэффициент газонаполнения выше 0,3. При значении давления выше 2,5 мПа практически не происходит удаление газов, что останавливает процессы окисления-восстановления в приэлектродном пространстве. Для иллюстрации преимуществ предлагаемого способа на фиг.2 приведен график изменения плотности тока коагуляции в зависимости от времени работы установки, на котором приведены кривые изменения плотности тока в соответствии с предлагаемьм способом (сплошная линия) и в соответствии со способом по прототипу (пунктирная линия). По оси ординат отложены значения плотности тока коагуляции


Класс C02F1/463 электрокоагуляцией