Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ, включающий электрокоагуляцию, отделение твердой фазы отстаиванием и фильтрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, перед фильтрацией сточные воды подвергают электрообработке в неоднородном электрическом поле с использованием нерастворимь1х электродов при максимальной напряженности поля 20-25 В/см, плотности тока 75100 А/м., скорости подачи сточных вод 22-26 м/ч и отношении максимальной напряженности неоднородного электрического поля к минимальной 4-7. (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) цц С 02 F 1/46
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3482439/23 — 26 (22) 11.08.82 (>6) 15.04.84, Бюл. К 14 (72) О.В. Смирнов, P. Мерквирт, С.В. Зайцев и И.Ф. Добрых (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-строитель. ный институт (53) 628.543(088.8) (56) 1. Василенко И.Н. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов от эмульгированных нефтепродуктов электрокоагуляцией и электрофлотацией.-"Нефтепереработка и нефте. химия", 1973, вып. 9. с. 52-56.
2. Матвеев М.С. Очистка сточных вод с помощью электрического тока.
"Промышленная энергетика", 1961, 9 8, с. 32-33 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТИ1 СТОЧНЫХ
ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ, включающий электрокоагуляцию, отделение твердой фазы отстаиванием и фильтрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, перед фильтрацией сточные воды подвергают электрообработке в неодно— родном электрическом поле с использованием нерастворимь1х электродов при максимальной напряженности поля
20-25 В/см, плотности тока 75100 А/м, скорости подачи сточных вод 22-26 м/ч и отношении максимальной напряженности неоднородного электрического поля к минимальной 4-7.
1085940
Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть широко использовано при очистке сточных вод судов, транспортных и иных промьпцленных предприятий, содержащих значительное количество нефтепродуктов.
Известен способ очистки нефтесодержащих вод путем их отстаивания и электрофлотационной обработки в электрическом поле pGcTBopHMMK 10 алюминиевых электродов. Минимальное остаточное содержание нефтепродуктов в обрабатываемой воде составляет 35-40 мг/л, что превьппает величину допускаемого содержания нефтепродуктов в воде, подлежащей сбросу в водоем. Общий расход электроэнергии 0,4-0,7 кВт,ч/м jl) .
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 20 к предлагаемому является способ очистки сточных вод от нефтепродуктов путем их электрокоагулирования в электрическом поле растворимых электродов с последующим отстаива- 25 нием к фильтрованием. После электрокоагуляции остаточное содержание нефтепродуктов в обрабатываемой воде сос тавляет 200-300 мг/л при исходном
""îäåðæàíèè до б г/л, а после отстаи- щ вания и фильтрования снижается до
20-30 мг/л. Общий расход электроэнергии О, 5 — О, 7 к Вт. ч/м 1 2) .
Недостатком известных способов является высокое остаточное содержание нефтепродуктов в обрабатываемой воде ввиду того, что при отстаивании и фильтровании нефтесодаржащих водр являющихся устойчивыми нефте— водяными эмульсиями, не происходит 40 выделение из воды частиц дисперсной фазы, находящихся в эмульгированном состоянии и имеющих характерный размер 3-20 мкм.
Цель изобретения — повышение сте- 45 пени очистки обрабатываемой воды.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки сточных вод от содержащихся в них нефтепродуктов путем их электрокоагулирования в электрическом поле растворимых электродов с последующим отстаиванием и фильтрованием перед фильтрованием сточных вод производят их электро- 55 сбработку в неоднородном электричесI ком поле с использованием нерастворимых электродов при максимальной напряженности поля (Е„, „1 20-25 В/см, плотности тока (j} 75-100 А/м2, скорости подачи сточных вод 22-2б м/ч и отношении максимальной напряженности неоднородного электрического поля к минимальной 4:7.
Обработка нефтесодержащей воды в электрическом поле перед фильтрованием предназначена для разделения эмульгированной фазы нефтепродуктов, имеющей характерный размер 3-20 мкм, и, как правило, не отстаивается и не улавливается фильтрующей загрузкой.
Возможно получение воды с остаточным содержанием нефтепродуктов менее 10-15 мг/л, что соответствует требованиям к водам, сбрасываемым в моря и внутренние водоемы.
Разделения нефтесодержащих вод в неоднородном электрическом поле можно представить как электрофоретическое и диполофоретическое концентрирование нефтяных капелек в области наибольшей напряженности по ля, потерю агрегативной устойчивости дисперсной системы при слипании частиц дксперсной фазы под действием внешнего поля и потерю седиментационной устойчивости в результате образования более крупных агрегатов, вызывающую разделение фаз.
Степень неоднородности вносит существенный вклад в механизм разделения нефтеводяной эмульсии, т.е. отношение максимальной напряженности поля к минимальной при уменьшении соотношения менее четырех уменьшается эффективность силового воздействия неоднородного поля, при увеличении соотношения более семи происходит значительное уменьшение напряженности в прикатодной зоне, что снижает эффект очистки.
П р и и е р . Проводят испытания данного способа очистки сточных вод от нефтепродуктов в сравнении со способом по прототипу.
Лабораторная установка состоит из следующих основных элементов; бака-для приготовления исходной воды, оборудованного электромагнитной мешалкой, блока электрокоагуляции с растворимыми алюминиевыми электродами, отстойной емкости, диполофоретической ячейки и фильтра с пенополиуретановой =;агруэкой. Исходную нефтеводяную эмульсию я колк
I честве 20 л приготавливают длитель10859
Э ным механическиМ перемешиванием нефтепродукта с водопроводной водой, В качестве нефтепродукта применяют смесь дизельного топлива и дизельного масла в соотношении 3:1. Сконцентрированная эмульсия подается обратно в бак исходной эмульсии.
Исходная нефтеводяная эмульсия имеет следующие физико-химические о характеристики: температура 12-18 С, 10 рН 6,2-7,6, общее содержание нефтепродуктов 3000-12000 мг/л, общее солесодержание 0,1-30 г/л, характерный размер капель йефтепродуктов
3-20 икм. 15
Основным элементом лабораторной установки является диполофоретическая ячейка, состоящая из цилиндрического нетокопроводящего корпуса, внутри которого коаксиально -размещены 20 два цилиндрических электрода, образующих электродную систему пространственной неоднородности. Внешний электрод выполнен перфорированным.
Под действием неоднородного электри- 25 ческого поля происходит электрофоретическое и диполофоретическое концентрирование капелек нефтепродуктов в зоне, прилежащей к внутреннему электроду, откуда нефтепродукт Эп удаляется и поступает на фильтр.
Удаление води с уменьшенной концентрацией нефтепродукта производится в зоне, прилежащей к внешнему электроду. 35
Конструкция ячейки предусматривает возможность замены цилиндрических электродов для исследования процесса разделения с применением растворимых и нерастворимых электродов, а также 40 при различной степени неоднородности электрического поля..
При проведении опытов отбор проб производится после выхода установки на установившийся режим работы.
Электрокоагуляция исходной воды осуществляется в поле алюминиевых пластинчатых электродов при напряже нии 20 Вгсм в течение 30 с, отстаивание — в течение 20 мин, фильтрование — в безнапориом режиме при скорости фильтрования 2 м/мин.
В табл. 1 приведены результаты испытаний по очистке исходной нефтесодержащей воды предлагаемым и 55 известным способом.
Исследуется влияние электрических и гидравлических параметров обработки
40 4 предварительно скоагулированной и отстоянной воды иа эффект ее очистки последующим фильтрованием.
При обработке известным способом электрообработка воды перед фильтрованием не производится. В качестве материала нерастворимого анода принят графит.
Как видно из табл. I применение предлагаемого способа очистки исходной воды от нефтепродуктов позволяет уменьшить остаточное содержание нефтепродуктов по сравнению с иэвестныи способои в среднем на 35-45Х.
Это достигается в основном эа счет концентрирования и коагулирования эмульгированной фазы нефтепродуктов в электрическом поле перед обработкой воды фильтрованием.
Оптимальныии электрическими параметрами обработки исходной воды перед ее фильтрованием являются максимальная напряженность неоднородного электрического поля коаксиальных цилиндрических электродов при графитовои аноде 20-25 В/см и плотность тока 75-100 А/м . Напряженность
Я поля 20-25 В/см является минимальной необходимой для разделения нефтеводяной эмульсии, концентрирования и коагулирования капелек нефтепродукта. Уменьшение напряженности поля до значений менее 20 В/см существенно ухудшает процесс очистки ввиду того, что возникающие при этом злектрофоретические и диполофоретические силы недостаточны для разделения нефтесодержащей эмульсии с частицами дисперсной фазы до 20 мкм. Увеличение напряженности поля до значений больше
25 В/см существенного влияния на эффект очистки не оказывает, а приводит к увеличению энергозатрат.
Уменьшение плотности тока по сравнению с рекомендуемыми значенияии также приводит к резкому уменьшению силового воздействия электри" ческого поля на разделяемую нефтеводяную эиульсию, что сказывается отрицательно на эффекте очистки, а увеличение значения плотности тока ведет к необоснованному росту энергозатрат на осуществление процесса очистки.
При обработке нефтесодержащей воды предлагаемым способом получены значения остаточной концентрации силовое воздействие поля на капельки нефтепродуктов, находящихся в обрабатываемой воде в эмульгиро,ванном состоянии, Это воздействие обусловлено электрофоретическими и диполофоретическими свялами.
Проведенные в табл, 1 и 2 результаты исследований данного способа очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, и их сравнение с обработкой воды известным способом, принятым за прототип, позволяют сделать вывод о том, что электрообработка во ды перед ее фильтрованием, приводи— мая в неоднородном электрическом поле нерастворимых коаксиальных цилиндрических электродах при соотношении Е „/Е; 4-7, максимальной напряженности поля 20-25 В/см, плотности тока 75-100 А/и 2, приводит к снижению остаточной концентрации нефтепродуктов в обработанной воде на 35-45% в основном за счет удаления из воды эмульгированных неф. тепродуктов.
Т аблип а 1
Обработка нефтесодержащей воды предлагаемым способом
Исходное содержание неф статочное одержание ефтепродук ов при обаботке воОстаточное содержание нефтепродуктов, мг/л, при максимальной напряженности электриче ского поля И, В/см
Плотность
Ско-. тепродуктов„ мг/л рость потока ды извест— тока, A/M ным спосо бом, мг/л исходной
22,5 25 30
15 20 воды, м/ч
12000
25,0
50
21,6 18,8
20,2 14,8
20,0 14,2
24,2 23,2
16,7 15,2 15,1
100
l3 7
120
12 7
22,4
22,6
20„0
18,5
17,6 с
iI 00
21,3
17,0
20,9 16,8
24, 8 2.4ч, 0
16,1
5 ., 2
50
23,3
21 8 2? Ц
3 1085940 нефтепродуктов менее 10-15 мг/л, что соответствует современным требованиям к воде, допускаемой к сбросу в поверхностные воды, при фильтровании через фильтр с пенополиуретановой загрузкой, являющейся наиболее дешевой по сравнению, например, с песчаной загрузкой или загрузкой из активированного угля.
Б табл. 2 приведены результаты испытания способа очистки исходной воды, включающего отстаивание и фильтрование при применении пе, ад фильт— рованием электрообработки в однородном и неоднородном электрическом 15 поле нерастворимых электродов (графитовый анод) при максимальной напряженности поля 25 В/см.
Анализ результатов табл. 2 показывает, что при применении обработ- 20 ки в неоднородном электрическом поле при Е д„=4 — 7 эффект удаления из исходной воды нефтепродуктов выше на 35-45% по сравнению с однородным полем.
При применении неоднородного электрического поля сильнее сказывается
23,8 22,6 21,9 20,8 20 б
1085940
Продолжение табл."1
Остаточное
ОкоПДотность тока, рость потока
А/м исходной воды, м/ч
100
120
8000
22,5
100
120
50
100
120
50
100
120
Исходное содержание иефтепродуктов,мг/л содержание нефтепродук тов при обработке воды известным спосо бом,мг/л
Обработка нефтесодержащей воды предлагаемым способом
Остаточное содержание нефтепродуктов, мг/л,при максимальной напряженности электрического
15 30 22,5 25
23,6 23,2 22,5 20,4 20,6
22,2 22,1 21,6 19,8 19,8
21,6 21,4 20,0 18,3 18,2
25,0 24,9 24,8 24,7 24,4
"4,8 24,6 24,5 24,2 24,1
100 24,4 23,9 23 5 23, 4 23,3
120 24,0 23,8 23,4 23,0 23,0
50 19,1 18,6 17,4 16,1 16,0
75 17,7 16,3 15,8 14,4 14,3
16,4 14,9 14,0 12,6 12,5
15,2 15,0 13,2 11,2 11,0
19,9 18,8 17,7 16 4 16,4
18,1 16,9 16,! 15,7 15,7
100 17,1 157 146 134 132
120 f6,0 !4,8 13,2 12,6 12,6
20,6 l9,8 18,9 17,2 17,2
20,! 18,2 18,6 16,7 16,6 !
9 4 I8 0 17,3 15,5 15„5 ! 8,8 16, 7 15,4 1ф,4 14,2
22,4 22 2 22 0 21,5 21,4
21,8 21,3 20,5 19,3 19,2
2I,2 20,7 19,4 18,1 18,1
20,7 19,9 18,4 17,7 17,6
1085940
Продолжение табл. !
I I
Обрботка нефтесодержащей воды предлагаемым способом. Остаточное
Исходное содержание нефтепродук тов при об работке во— ды иэыестным спосо бом, мг/л содержание нефОстаточное содержание нефтепродуктов, мг/л, при максимальной напряженности электрического поля F., В/см
ПЛотность тока, (;ко— тепродуктов, мг/л рость потоA/ì ка ис
22,5 25
30 х одно воды м/ч
20,0
3000
100
120
100
120
50
100
120
30 50
100
120
Таблиц а 2
Исходное содержание нефтепродук тов в воде, мг/л в неоднородном поле при соотношении максимальной и минимальной напряв однородном элекженности поля триче ском поле
3 4 5 6 7 8
)9,6 15,0 15,8 16,7 17,9 20,8
18,0 13,6 14,6 15,9 16,7 19,1
25,0
12000
24,2
10000
15,0 14,1 13,3
14,3 13,8 12,2
12,6 11,9 11,2
11,2 10,9 9,7
16,9 15,2 14,7
16,1 14,8 12,9
15,2 12,9 11,6
13,9 11,7 10,4
18,1 17,7 16,5
17,3 16,6 15,3
16,4 15,1 13,8
15,2 13,7 11,4
19,0 18,7 18,2
18,6 18,0 17,3
17,7 16,8 16,4
17,2 16,9 16,1
Остаточное содержание нефтепродуктов, мг/л, при обработке
12,8 12,7
11,6 11,5
10,3 10,3
9,2 9,0
13 5 13,3
11,8 11,6
10,3 10,2
9,9 9,9
15,6 15,4
13,9 13,9
11,8 ll 8
10,1 10,0
17,4 17,3
16,8 16,6
16,0 15 9
15,3 15,2
12.
1085940
Продолжение табл. 2 в однророном электрическом поле женности поля
Т Х
9000
23,1
7000
22,3
5000
21,5
3000
20,0
Составитель Т. Барабан
Редактор М. Дылын Техред С.Легеза Корректор И. Эрдейи
Заказ 2161/21 Тираж 867 Подписное
ВНИИПИ Государственного ковытета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Исходное содержание нефтепродуктов в воде, тов в воде, мг/л
Остаточное содержание нефтепродуктов, мг/л, при обработке в неоднородном поле при соотношении максимальной и минимальной напря3 4,5 6 7 8
17э4 12э7 13э2 13 ° 7 15э4 18 3
15,8 12,1 12,9 13,7 14,5 17,1
15,4 11,2 11,8 12,6 -13,7 16,2
14,5 10,4 10,9 I! 6 12,3 16,1
