Малоотходный способ очистки воды от взвешенных частиц (варианты)

Изобретение может быть использовано в области очистки воды. В первом варианте исходную воду, содержащую взвешенные вещества, подают на флотационную установку, разделяют поток на осветленную воду и флотошлам. Осветленную воду отправляют на доочистку на установке микро- либо ультрафильтрации, работающую в тангенциальном или в тупиковом режиме, при низких рабочих давлениях в тупиковом режиме или с низким коэффициентом рециркуляции. Промывные воды стадии доочистки подают на вход флотационной установки, флотошлам направляют на обезвоживание, где получают твердые отходы, которые выводят из цикла, и воду. Полученную на стадии обезвоживания воду подают на вход флотационной установки. Во втором варианте исходную воду сначала подают на установку микро- либо ультрафильтрации, разделяющую поток на очищенную воду и промывные воды, которые подают на флотационную установку, разделяющую поток на осветленную воду и флотошлам. Осветленную воду отправляют на доочистку на установке микро- либо ультрафильтрации, флотошлам направляют на обезвоживание, где получают твердые отходы, которые выводят из цикла, и воду. Полученную на стадии обезвоживания воду подают на вход флотационной установки или установки микро- либо ультрафильтрации. Предложенные способы очистки воды от эмульгированных, взвешенных веществ и иных нерастворимых примесей являются малоотходными, энергоэффективными и ресурсосберегающими. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

Область техники.

Изобретение относится к области промышленности и экологии, а именно к способам очистки воды от взвешенных эмульгированных частиц и иных нерастворимых примесей.

Уровень техники.

Быстрое развитие различных отраслей промышленности, такой как химическая, нефтедобывающая, металлургическая, влечет за собой образование значительных объемов сточных вод, загрязненных различными химическими веществами, в том числе эмульгированными и взвешенными, которое все время увеличивается. Повышение требований к качеству очищенных сточных вод, а также тяжелая экологическая ситуация в мире обуславливает широкое применение разнообразных методов их очистки.

Сточные воды различных предприятий содержат значительные количества нерастворимых соединений, некоторые из которых являются токсичными и вредными для здоровья человека, и очистка таких вод является приоритетным направлением в настоящее время.

Из источника (SU 1368266 А1, 23.01.1988) известен способ очистки сточных вод от взвешенных частиц. Изобретение позволяет повысить степень очистки, интенсифицировать процесс за счет увеличения скорости флотации и снизить влажность осадка. Очистку осуществляют путем обработки воды сульфатом алюминия, флотореагентом и полиакриламидом с последующим отделением осадка флотацией. Отделенный осадок обезвоживают фильтрацией.

Из источника (RU 2165899 С1, 27.04.2001) известны способы очистки сточных вод от взвешенных частиц. Для отделения взвешенных частиц из сточных вод используют следующие методы: отстаивание в поле сил гравитации, отстаивание в поле центробежных сил, флотация и фильтрация через слой взвешенного осадка и зернистого материала. Предпочтительно отстаивание в поле центробежных сил и фильтрацию через ткань применяют при обработке малых объемов сточных вод, когда существенно выделить и сохранить получаемый осадок. Флотацию в основном применяют при необходимости удаления легких и высокодисперсных взвесей, медленно оседающих в поле гравитационных или центробежных сил, но легко удаляющихся совместно с пузырьками проходящего через жидкость газа при наличии в жидкости веществ, изменяющих смачиваемость частиц взвеси. Фильтрацию через слой зернистого материала проводят при окончательной очистке сточных вод, предварительно очищенных другими способами.

Из источника (RU 2195436 С2, 27.12.2002) известны способы очистки сточных вод от взвешенных частиц. Изобретение используется для обезвоживания осадка, образующегося при очистке сточных вод с помощью фильтр-прессов, прежде всего камерных и мембранных фильтр-прессов, с применением при кондиционировании осадка водорастворимых полиэлектролитов в качестве коагулянтов. Способ заключается в том, что коагулированный осадок сточных вод загружают в пластинчатый фильтр с начальной производительностью по загружаемому материалу не менее 0,3 м3 осадка на 1 м2 площади фильтрующей поверхности в час. В пластинчатом фильтре гидростатической фильтрацией от обработанного коагулированного осадка сточных вод отделяют основное количество воды и после этого частично обезвоженный осадок сточных вод подвергают напорной фильтрации.

Из источника (RU 2039709 С1, 20.07.1995) известен способ очистки сточных вод от взвешенных частиц в устройстве, включающем трубопроводы подачи жидкости и воздуха, фильтр, флотатор, узел сбора флотошлама, ультрафильтрационный мембранный аппарат, емкость осветленной жидкости и соединительные трубопроводы, причем устройство снабжено циркуляционным и подпитывающим насосами, соединенными с емкостью осветленной жидкости и мембранным аппаратом, эжектором и центробежным насосом, соединенными с входом флотатора, при этом флотатор снабжен переливным устройством, соединенным с емкостью осветленной жидкости. При работе ультрафильтрационного аппарата часть потока постоянно сбрасывается в емкость осветленной жидкости, тем самым достигается постоянное выравнивание состава в емкости и рециркуляционном контуре, в которых содержание улавливаемых веществ постоянно снижается за счет отвода части циркулирующей жидкости на флотацию.

Из источника (RU 2001663 С1, 30.10.1993), принятого за ближайший аналог, известен способ очистки сточных вод от взвешенных веществ. Способ включает осветление сточных вод с отделением осветленной жидкости от шлама, доочистку осветленной жидкости (фильтрацию и ультрафильтрацию осветленной жидкости при скорости потока 3-8 м/с и давлении 0,35-0,55 МПа), возврат концентрата на стадию осветления. При этом шлам подвергают отжиму и сушке, а воду, полученную при отжиме шлама, также возвращают на стадию осветления.

Предложенный авторами способ является более энергоэффективным (низкая энергоемкость) и ресурсосберегающим (практически полное использование воды, отсутствие жидких стоков), менее материалоемким. Кроме того, в способе-прототипе шлам образуется в отстойнике, что требует значительного объема отстойника (объем отстойника должен быть не менее двухчасовой производительности фильтровального оборудования и может достигать 6…8-кратной производительности), при нахождении шлама в отстойниках происходит старение осадка и уплотнение его структуры, что также увеличивает расход электроэнергии на работу шламового насоса и усложняет работу фильтр-пресса. Флотошлам при прочих равных условиях имеет меньшую влажность и более пористую структуру, что также улучшает энергоэффективность процесса очистки. Кроме того, флотируемые частицы поднимаются в 5-10 раз быстрее, чем оседают в отстойниках/осветлителях, что также существенно снижает материалоемкость, продолжительность очистки и капзатраты.

Основным отличием предлагаемого способа от прототипа является применение флотатора на стадии отделения шлама. Такое решение позволяет удалять не только легкооседающие нерастворимые примеси (как отстойник), но и примеси с положительной или нулевой плавучестью, наиболее характерные для открытых водоисточников и сточных вод с содержанием нефтепродуктов и др. нерастворимых примесей органического происхождения.

Таким образом, задачей, на которую направлено настоящее изобретение, является устранение недостатков предыдущего уровня техники.

Технический результат заключается в создании энергоэффективного, малоотходного, менее материалоемкого, а также более быстрого способа очистки воды от эмульгированных и взвешенных легкооседающих частиц и примесей с положительной или нулевой плавучестью, обеспечивающего объем сбрасываемых промывных вод до 1-5% от объема очищаемой воды. Определенная комбинация технологических приемов и режимов очистки воды приводит к эффективной очистке воды от нерастворимых примесей и практически полному отсутствию жидких сбросов при этом. Объем сбрасываемых промывных вод составляет до 1…5% от объема очищаемой воды. Также для способа характерно низкое влагосодержание отходов, высокое качество очищенной воды, низкие удельные затраты электроэнергии. Результатом также является расширение ассортимента способов очистки воды.

Технический результат достигается посредством предложенного малоотходного способа очистки воды от взвешенных и эмульгированных веществ, который заключается в том, что исходная вода, содержащая взвешенные, эмульгированные вещества и нерастворимые частицы, подается на флотационную установку, разделяющую поток на осветленную воду и флотошлам, осветленная вода проходит доочистку на установке микро- либо ультрафильтрации, работающих в тангенциальном или в тупиковом режиме, определяемом в зависимости от содержания и характера взвешенных веществ, при низких рабочих давлениях в тупиковом режиме или с низким коэффициентом рециркуляции, промывные воды стадии доочистки подаются на вход флотационной установки, флотошлам направляется на обезвоживание, где получают твердые отходы, которые выводятся из цикла, и воду, при этом полученная на стадии обезвоживания вода подается на вход флотационной установки.

Также предложен второй вариант осуществления способа, в котором исходная вода, содержащая взвешенные, эмульгированные вещества и нерастворимые частицы, подается на установку микро- либо ультрафильтрации, разделяющую поток на очищенную воду и промывные воды, которые подаются на флотационную установку, разделяющую поток на осветленную воду и флотошлам, осветленная вода проходит доочистку на установке микро- либо ультрафильтрации, флотошлам направляется на обезвоживание, где получают твердые отходы, которые выводятся из цикла, и воду, при этом полученная на стадии обезвоживания вода подается на вход флотационной установки или установки микро- либо ультрафильтрации.

Установка микро- либо ультрафильтрации во втором случае также работает в тангенциальном или в тупиковом режиме, определяемом в зависимости от содержания и характера эмульгированных, взвешенных веществ и нерастворимых частиц, при низких рабочих давлениях в тупиковом режиме или с низким коэффициентом рециркуляции.

Раскрытие изобретения.

Предложенное изобретение поясняется с помощью фиг. 1, на которой изображена принципиальная схема осуществления способа для варианта №1.

Исходная вода 1 (поверхностная, подземная, сточная либо любого иного происхождения), содержащая подлежащие удалению нерастворимые примеси, в том числе и нефтесодержащие, подается на стадию флотации 2. Флотация может производиться любым известным методом: напорная, импеллерная, пневмо-, электро-, мембранная либо др. Необходимость, тип и дозировки флотореагентов (коагулянт, флокулянт, ПАВ и др.) определяется в зависимости от состава исходной воды, т.е. в каждом конкретном случае выбирается наиболее эффективный для данного вида загрязнения флотореагент, в случае необходимости его использования. В результате протекания процессов флотации образуется флотошлам, который направляется на стадию обезвоживания 3. Возможные методы обезвоживания включают, но не ограничиваются, фильтр-прессы, ленточные фильтры, центрифуги, барабанные вакуум-фильтры или иные методы сгущения и обезвоживания осадков. Также возможна комбинация указанных методов обезвоживания. Образуемая на стадии обезвоживания 3 осветленная вода подается на вход стадии 2 флотационной установки, а образующиеся твердые отходы 5 выводятся из цикла. Осветленная на стадии флотации 2 вода проходит доочистку на установке микро- либо ультрафильтрации, работающей в тангенциальном или в тупиковом режиме, определяемом в зависимости от содержания и характера взвешенных, эмульгированных веществ и нерастворимых примесей, при низких рабочих давлениях в тупиковом режиме или с низким коэффициентом рециркуляции. Фильтрат стадии 4 является очищенной водой 6, а концентрат подается на вход стадии 2 флотационной установки.

Использование низкого рабочего давления в тупиковом режиме или низкого коэффициента рециркуляции является существенным, поскольку эти особенности способствует снижению энергоемкости процесса разделения.

Рабочее давление выбирается исходя из состава исходной воды и оптимизируется опытным путем, может быть как низким (0,2-0,5 атм), так и высоким (до 5 атм при использовании особопрочных мембранных элементов).

При низком трансмембранном давлении образуется менее плотный и более легкоудалимый с мембран осадок. Высокий коэффициент рециркуляции также требует дополнительного расхода энергии циркуляционным насосом.

В тупиковом режиме, как следует из его названия, циркуляции нет. Весь поток направляется на мембрану для фильтрации. Циркуляция присутствует в тангенциальном режиме. Низкий коэффициент циркуляции характерен для высокой степени отбора фильтрата (Z) по отношению к поступающему на вход в аппарат потоку (X+У) в процессе фильтрации, X>>Y; Z/(X+У)→1

Коэффициент (кратность) циркуляции - отношение потока на входе в аппарат (сумма добавочного потока X и возвращаемого потока У) к добавочному потоку X (см. фиг. 2)

K=(X+Y)/X

Коэффициент циркуляции зависит от концентрации эмульгированных, взвешенных веществ и иных примесей в исходной воде и их природы.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема осуществления способа для варианта №2.

Исходная вода 1, содержащая подлежащие удалению нерастворимые примеси, подается на установку микро- либо ультрафильтрации 2. разделяющую поток на очищенную воду 6 и промывные воды. Промывные воды далее подаются на флотационную установку 4. Флотация может производиться теми же методами и с использованием тех же флотореагентов, что указаны ранее, в случае необходимости их использования. На флотационной установке 4 поток разделяют на осветленную воду и флотошлам. Флотошлам затем направляется на стадию обезвоживания 3. Возможные методы обезвоживания аналогичны вышеуказанным. Образуемая на стадии обезвоживания 3 осветленная вода проходит доочистку на стадии 2 микро- либо ультрафильтрации. Образующиеся после стадии обезвоживания 3 твердые отходы 5 выводятся из цикла. Полученная на стадии обезвоживания 3 вода подается на вход флотационной установки 4 или установки микро- либо ультрафильтрации 2. Все установки работают в режимах, аналогичных способу №1.

Способы опробованы на практике. Проведена очистка сточной воды станции водоподготовки с использованием предложенных способов.

Характеристики предложенных способов очистки приводятся в табл. 1, 2.

Таким образом, предложенная комбинация технологических приемов приводит к эффективной очистке воды от эмульгированных, взвешенных частиц и нерастворимых примесей и практически полному отсутствию жидких сбросов при этом, что видно из табл. 1, 2. Для способов характерна высокая производительность, низкое влагосодержание отходов, высокое качество очищенной воды, низкие удельные затраты электроэнергии, т.е. способы являются энергоэффективными. Способы могут найти применение в области экологии при очистке загрязненных вод.

1. Малоотходный способ очистки воды от взвешенных, эмульгированных легкооседающих частиц и иных нерастворимых примесей с положительной или нулевой плавучестью, заключающийся в том, что исходная вода, содержащая указанные примеси, подается на флотационную установку, разделяющую поток на осветленную воду и флотошлам, осветленная вода проходит доочистку на установке микро- либо ультрафильтрации, промывные воды стадии доочистки подаются на вход флотационной установки, флотошлам направляется на обезвоживание, где получают твердые отходы, которые выводятся из цикла, и воду, при этом полученная на стадии обезвоживания вода подается на вход флотационной установки.

2. Малоотходный способ очистки воды от взвешенных, эмульгированных частиц и иных нерастворимых примесей, заключающийся в том, что исходная вода, содержащая указанные примеси, подается на установку микро- либо ультрафильтрации, разделяющую поток на очищенную воду и промывные воды, которые подаются на флотационную установку, разделяющую поток на осветленную воду и флотошлам, осветленная вода проходит доочистку на установке микро- либо ультрафильтрации, флотошлам направляется на обезвоживание, где получают твердые отходы, которые выводятся из цикла, и воду, при этом полученная на стадии обезвоживания вода подается на вход флотационной установки или установки микро- либо ультрафильтрации.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для обработки бытовых серых стоков по месту формирования. Устройство включает септический резервуар (3) для приема серых стоков через впускное отверстие (10) и отделения твердых веществ, фильтрующее устройство (7), содержащее слой (1) торфяного материала внутри контейнера (8), для формирования фильтрующей среды.

Изобретение относится к технологии получения дистиллированной воды и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической, косметической и энергетической отраслях промышленности для очистки и обессоливания воды, концентрирования рассолов, водоподготовки и деминерализации.

Изобретение может быть использовано для окислительного обезвреживания водных технологических конденсатов и/или сернисто-щелочных стоков, загрязненных токсичной сульфидной и/или меркаптидной серой, поступающих с предприятий нефтяной, газовой, химической, целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности и кожевенного производства.
Изобретение может быть использовано для очистки промышленных сточных вод гальванических или других аналогичных производств, содержащих токсичные простые и комплексные цианиды.

Изобретение может быть использовано при разведке и разработке месторождений полезных ископаемых для очистки подземных вод, загрязненных в результате техногенного воздействия.

Изобретение относится к очистке сточных вод. Флотокомбайн для очистки сточных вод включает корпус 1, на внешней стороне которого расположены патрубки для подачи исходной воды 3, отвода очищенной воды 7 и вывода флотошлама 14, блок сгущения флотошлама в виде эжектора 11 и узла совместного обезвоживания осадка и флотошлама с использованием мешка 16 из синтетической ткани.
Изобретение может быть использовано для очистки бытовых, технологических, поверхностных, сельскохозяйственных сточных вод от растворенных органических загрязнений.

Изобретение относится к радиоаналитической химии, конкретно к технологии сорбционного извлечения из водных сред радионуклидов цезия, их концентрирования и определения содержания в исходном растворе.

Изобретение может быть использовано в области хозяйственно-питьевого водоснабжения при получении питьевых вод. Для осуществления способа проводят контактную коагуляцию сульфатом алюминия с фильтрацией на загрузке зернистых контактных осветлителей и последовательное введение хлористого кальция и соды технической.
Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод процессов нанесения гальванических покрытий. Для осуществления способа сточные воды, содержащие соединения хрома(VI), обрабатывают соединениями титана(II или III) в количестве 100-200% от стехиометрического при интенсивном перемешивании с последующей корректировкой рН среды до значений 8,5-9,0, осаждением хлопьев гидроксида хрома(III) и фильтрацией.
Изобретение относится к технологии очистки бытовых и промышленных сточных вод. Способ очистки сточной воды от загрязнений включает реагентную обработку очищаемой воды и последующее отделение присутствующих в ней загрязнений с получением очищенной воды. Реагентную обработку воды осуществляют с использованием хлорида натрия. Смешивают исходную сточную воду с хлоридом натрия, взятым в количестве, обеспечивающем его концентрацию в полученной смеси не менее 5 г/л и до предела растворимости хлорида натрия в воде. После чего отделяют жидкую фазу от твердой фазы. Жидкую фазу пропускают через установку, обеспечивающую отделение от жидкой фазы хлорида натрия и растворенных в жидкой фазе загрязнений с получением очищенной воды. Изобретение позволяет упростить способ очистки сточной воды.

Изобретение относится к области энергетики, нефтехимии и может быть использовано в системах питания котельных установок, в теплофикационных системах, системах разделения жидких и газовых фаз, а также в других отраслях народного хозяйства (например, в пищевой, молочной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности). Устройство для очистки жидкости от газовых примесей содержит корпус с расположенными в нем патрубками выхода жидкости и пара, установленную в нем циклонную камеру с тангенциальными патрубками ввода деаэрируемой парожидкостной смеси. Устройство выполнено так, что на тангенциальных патрубках циклонной камеры установлен по меньшей мере один перфорированный диск для снижения давления деаэрируемой среды, а нижняя часть циклонной камеры оснащена средством восстановления давления в виде улитки. Технический результат: повышение эффективности отделения парогазовой фазы посредством инициирования вскипания потока парожидкостной смеси на входе в циклонную камеру. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройству для электролиза водно-солевых растворов, содержащему корпус, диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, снабженному входным и выходными патрубками. Устройство характеризуется тем, что имеет цилиндрический корпус, диафрагменный электрохимический реактор выполнен в виде двух витых плоских пружин, разделенных с одной стороны мелкопористой диафрагмой, выполненной круглой, а с другой стороны зажатых анодным и катодным электродами, образующими каналы для протока жидкости с возможностью получения турбулентного потока, и снабженными в центре электродов выходными патрубками для раздельного вывода анолита и католита, анодный и катодный электроды через уплотнители прижаты к двум плоским концентрическим обмоткам с выводами для подключения системы регулирования рН, содержащей источник питания, оптронную пару, усилитель с потенциометром и датчик проводимости, причем одна обмотка намотана по часовой стрелке, а другая против, обмотки соединены параллельно с источником питания и последовательно с анодной и катодной камерами. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить окислительно-восстановительный потенциал и эффективность обработки воды, снизить потребление энергии на обработку и повысить КПД. 3 ил.

Изобретение относится к комбинированным способам обработки и обеззараживания воды с применением нескольких химических компонентов и физических воздействий для получения чистой воды в замкнутом контуре и предназначено для очистки воды плавательных и купальных бассейнов. Система очистки воды плавательных бассейнов включает два функциональных блока. В основном блоке очистки вода из ванны или системы водоснабжения посредством циркуляционного насоса подается на эжектор-кавитатор, где обеспечивается очистка воды совместным обеззараживанием гидродинамической кавитацией и озоновоздушной смесью, генерируемой из атмосферного воздуха в озонообразующей лампе УФ-излучения. Далее вода фильтруется в песчаном контактном фильтре и после осветления обрабатывается УФ-излучением. В блоке обеззараживания очищенная вода проходит через смеситель, куда из расходной емкости через насос-дозатор поступает обеззараживающий реагент - пергидроль. Обработанная вода подается в бассейн. За счет рациональной организации гидродинамических потоков и синергетического эффекта при взаимодействии активных воздействий и применения окислителя с гарантированными свойствами обеспечивается повышение эффективности обработки воды, увеличение санитарной надежности, снижение массогабаритных характеристик и энергопотребления, упрощение конструкции. 1 ил.
Изобретение может быть использовано в коммунальном хозяйстве при утилизации осадка бытовых сточных вод путем сжигания совместно с другими, не утилизируемыми отходами. Суспензию осадка сточных вод с содержанием твердой фазы от 3 до 5% смешивают с суспензией угольной пыли, содержащей от 3 до 5% твердой фазы, затем обрабатывают флокулянтом или смесью флокулянтов, обезвоживают полученную смесь на центрифуге до остаточного содержания влаги 85-70% и сжигают. Способ обеспечивает сокращение энергопотребления при утилизации осадка бытовых сточных вод при одновременной утилизации крупнотоннажного отхода угольной промышленности - угольной пыли. 3 пр.

Фильтр // 2660875
Изобретение относится к устройствам для разделения нефтеводяных эмульсий и может быть использовано для очистки судовых нефтесодержащих вод и других нефтесодержащих стоков. Фильтр содержит корпус в виде нескольких цилиндрических обечаек, заполненный гранулами, с верхней и нижней крышками, патрубки для подвода очищаемой нефтеводяной эмульсии, вывода отсепарированных нефтепродуктов и очищенной воды, металлические сетки, ограничивающие гранулированный наполнитель. В качестве фильтрующей загрузки верхней ступени используется дважды просеянный морской песок с размером частиц 0,5-1,0 мм, а в качестве нижней ступени фильтрующей загрузки используются опилки с размером частиц 0,5-1,0 мм из древесины ели, которая обладает большой пористостью. Между слоями песка и опилок имеется зазор для накопления нефтепродуктов, скоалесцировавших в верхней ступени. В верхней крышке установлен кольцевой перфорированный коллектор для подвода очищаемой воды, который выполнен в виде кольца с отверстиями снизу, диаметр которых постепенно увеличивается по мере удаления от входного отверстия, а расстояние между ними уменьшается, причем суммарная площадь отверстий должна быть больше площади входного отверстия коллектора. Технический результат: повышение эффективности и степени очистки нефтесодержащих вод, возможность извлечения растворенных нефтепродуктов. 2 ил.
Наверх