РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
РОССИЙСКОЕ АГЕНТСТВО ПО ПАТЕНТАМ
И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(РОСПАТЕНТ)
ПАТЕНТ
№ 2108974
                                     на ИЗОБРЕТЕНИЕ

Способ очистки сточных вод

Патентообладатель (ли): КсеноФонтов Борис Семенович
Автор (авторы): он (а) же
Приоритет изобретения                                    2 2 апреля 1996г.
Дата поступления заявки в Роспатент 22 апреля 1996г.
96107962
Заявка №
Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений
20 апреля 1998г.
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР
2108974-5.jpg
2108974-7.jpg
(i9) RU (11)2108974(13) С1
(51) 6 С 02 F 1/24
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации
(21) 96107962/25                        (22) 22.04.96
(46) 20.04.98 Бюл. № 11
(76) Ксенофонтов Борис Семенович
(56)      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.
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
(57)     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.
 
 
 
 
 
2108974
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 флотокомп-лексов 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 коа-лесценции 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...90°. Разделение пенного продукта декантацией на легкую и тяжелую фракции проводят в течение 0,5... 1,5 час и тяжелую фракцию
2108974
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 флотокомп-лексов устанавливают под углом 5-90° 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 в 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
2108974
8
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 коалесцен-ции 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 - 90°.
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.
Заказ             Подписное
ВНИИПИ, Per. ЛР № 040720 113834, ГСП, Москва, Раушская наб.,4/5
121873, Москва, Бережковская наб., 24 стр. 2. Производственное предприятие «Патент»