RU2120411C1 - Method of cleaning oil-containing waste waters - Google Patents

Abstract

FIELD: waste water treatment. SUBSTANCE: method provides for clarifying oil-containing waste waters by electrocoagulation followed by passing water through sorbent. To increase water clarification degree and productivity, electrocoagulation and sorption operations are carried out at absolute pressure over surface of water from 10 to 50 kPa and, as sorbent, polyacrylamide fiber is used. Highest waste water clarification degree is achieved by additionally ozonizing water passed through sorbent. Method allows purifying industrial drains to residual concentration of petroleum derivatives from 0.1 to 0.3 mg/l. EFFECT: intensified water clarification. 2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к технологии очистки воды и может быть использовано при очистке промышленных стоков от нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ. The invention relates to water purification technology and can be used in the purification of industrial effluents from oil products and surfactants.

Известен способ очистки нефтесодержащей воды путем насыщения воздухом, электрокоагуляции, сбора сфлотированного шлама и фильтрования (авт. свид. СССР N 1807010, C 02 F 1/46, 1990). A known method of purification of oily water by saturation with air, electrocoagulation, collection of swallowed sludge and filtering (ed. Certificate. USSR N 1807010, C 02 F 1/46, 1990).

Известен также способ очистки нефтесодержащих сточных вод путем отстаивания с последующим озонированием и отделением образовавшихся окислов с помощью фильтрования (патент США N 5326460, C 02 F 1/78, 1995). There is also a method of purification of oily wastewater by sedimentation, followed by ozonation and separation of the formed oxides by filtration (US patent N 5326460, C 02 F 1/78, 1995).

Недостатком данных способов является низкая степень очистки воды и ограничение по исходной концентрации загрязнений. The disadvantage of these methods is the low degree of water purification and the limitation on the initial concentration of pollution.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ очистки сточных вод, включающий осветление стока электрокоагуляцией с последующим пропусканием воды через сорбент из шунгита (патент РФ N 2060959, C 02 F 1/463, 1993). Closest to the claimed technical essence is a method of wastewater treatment, including clarifying the runoff by electrocoagulation, followed by passing water through a sorbent from shungite (RF patent N 2060959, C 02 F 1/463, 1993).

Это способ эффективен лишь в отношении освобождения стоков от поверхностно-активных веществ, но малоэффективен при очистке промышленных стоков от нефтепродуктов из-за низкой степени освобождения от загрязнений на стадии осветления из-за недостаточной емкости сорбционного фильтра, работающего в данных условиях, что требует частой замены фильтра, снижая тем самым производительность очистной системы в процессе эксплуатации. This method is effective only in relation to the release of effluents from surfactants, but is ineffective in the purification of industrial effluents from oil products due to the low degree of release from contamination at the clarification stage due to the insufficient capacity of the sorption filter operating under these conditions, which requires frequent replacement filter, thereby reducing the performance of the treatment system during operation.

Целью предлагаемого способа является расширение сферы применения прототипа применительно к тонкой очистке нефтесодержащих стоков. Решаемая при этом техническая задача состоит в повышении длительности сохранения требуемой степени очистки целевого продукта в процессе эксплуатации способа. The aim of the proposed method is to expand the scope of application of the prototype in relation to the fine purification of oily effluents. The technical problem to be solved in this case is to increase the duration of preservation of the required degree of purification of the target product during the operation of the method.

Решение указанной задачи заключается в том, что в способе, включающем операцию электрокоагуляции сточных вод с последующим пропусканием через сорбент, процесс ведут под вакуумом при абсолютном давлении над поверхностью воды от 10 до 50 кПа, а в качестве сорбента используют полиакриламидное волокно. The solution to this problem lies in the fact that in a method that includes the operation of electrocoagulation of wastewater followed by passing through a sorbent, the process is carried out under vacuum at an absolute pressure above the water surface of 10 to 50 kPa, and polyacrylamide fiber is used as the sorbent.

Причинно-следственная связь между внесенными изменениями и достигаемым положительным эффектом заключается в следующем:
При проведении электрокоагуляции нефтепродуктов под вакуумом повышается степень дестабилизации коллоидной системы за счет изменения парциального давления паров нефтепродуктов. При этом снижается растворимость нефтепродуктов в воде, что облегчает их флотационное выделение в удаляемый слой пены и уменьшает высоту этого слоя. В известных же способах очистку воды от нефтепродуктов ведут при атмосферном или избыточном давлении (см., например, Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков. - Харьков, Вища школа, изд-во при Харьковском университете, 1983; патенты ФРГ N 4235833, США N 5271814, C 02 F 1/463).The causal relationship between the changes made and the achieved positive effect is as follows:
When conducting electrocoagulation of petroleum products under vacuum, the degree of destabilization of the colloidal system increases due to changes in the partial vapor pressure of petroleum products. At the same time, the solubility of oil products in water is reduced, which facilitates their flotation separation into the removed foam layer and reduces the height of this layer. In the known methods, water purification from oil products is carried out at atmospheric or overpressure (see, for example, Nazaryan M.M., Efimov V.T. Electrocoagulators for the treatment of industrial effluents. - Kharkov, Vishka school, publishing house at Kharkov University, 1983; German patents N 4235833, U.S. N 5271814, C 02 F 1/463).

Последующая операция сорбционной очистки также проводится под вакуумом для исключения вторичного растворения оставшихся нефтепродуктов. The subsequent sorption purification operation is also carried out under vacuum to exclude the secondary dissolution of the remaining oil products.

Использование полиакриламидного волокна в качестве сорбента обеспечивает одновременное выполнение фильтром функций фильтрования и коалесцирования оставшихся нефтепродуктов. Такое объединение функций в коалесцирующем фильтре известно, однако в известных коалесцирующих фильтрах используют иные сорбенты: шунгит (прототипный способ), активированный уголь (патент США N 5207895, C 02 F 1/410), шарики из нержавеющей стали, кокс (патент РСТ по заявке N 94/03401, C 02 F 1/78), гранулированный гидрофобный материал - полиамид или полиэтилен (патент РФ N 2013375, C 02 F 1/40, 1991). В предлагаемом способе используют полиакриламидное волокно, что, по сравнению с известными материалами, более эффективно как в отношении степени очищенности стоков, так и, в еще большей мере, продолжительности работы без регенерации фильтровального материала (табл. 1). The use of polyacrylamide fiber as a sorbent ensures that the filter simultaneously performs the functions of filtering and coalescing the remaining oil products. Such a combination of functions in a coalescing filter is known, however, other sorbents are used in the known coalescing filters: shungite (prototype method), activated carbon (US patent N 5207895, C 02 F 1/410), stainless steel balls, coke (PCT patent on application N 94/03401, C 02 F 1/78), the granular hydrophobic material is polyamide or polyethylene (RF patent N 2013375, C 02 F 1/40, 1991). In the proposed method, polyacrylamide fiber is used, which, in comparison with known materials, is more effective both in relation to the degree of purity of the effluent and, to an even greater extent, the duration of work without regeneration of the filter material (table 1).

Способ поясняется следующими примерами. The method is illustrated by the following examples.

Пример 1. Стоки воды, загрязненные нефтепродуктами в концентрациях 10 (слабозагрязненный сток) и 2100 мг/л (сильнозагрязненный сток), подвергают очистке на пилотных установках производительностью 2 м³/ч. Загрязненную воду подают вакуумным насосом в электрокоагулятор, выполненный в виде герметичной емкости, в которой установлены электроды. Операцию электрокоагуляции проводят при токе нагрузки 30 А под вакуумом, характеризуемым абсолютным давлением над поверхностью воды 30 кПа. После электрокоагуляции воду подают вакуум-насосом в сорбционный реактор, в рабочем пространстве которого установлен коалесцирующий фильтр из полиакриламидного волокна. Операцию сорбции также проводят под вакуумом из расчета абсолютного давления над поверхностью воды 30 кПа. Содержащиеся в воде скоагулировавшиеся частицы нефтепродуктов сорбируются на поверхности используемого фильтровального материала, т.е. происходит очистка воды путем коалесценции загрязнения.Example 1. Water effluents contaminated with oil products at concentrations of 10 (lightly contaminated runoff) and 2100 mg / l (heavily contaminated runoff) are treated in pilot plants with a capacity of 2 m ³ / h. Contaminated water is supplied by a vacuum pump to an electrocoagulator made in the form of a sealed container in which electrodes are installed. The electrocoagulation operation is carried out at a load current of 30 A under vacuum, characterized by an absolute pressure above the water surface of 30 kPa. After electrocoagulation, water is supplied by a vacuum pump to a sorption reactor, in the working space of which a coalescing filter of polyacrylamide fiber is installed. The sorption operation is also carried out under vacuum, based on the calculation of the absolute pressure above the water surface of 30 kPa. Coagulated particles of oil products contained in water are sorbed on the surface of the filter material used, i.e. water purification by coalescence of pollution occurs.

Для контроля те же стоки очищают прототипным способом при адекватных условиях производительности установки и объема фильтровального материала. For control, the same drains are cleaned in a prototype way under adequate conditions of plant productivity and the volume of filter material.

Результаты сравнительных испытаний проведены в табл. 1. Как видно из таблицы, слабозагрязненный сток после электрокоагуляции под вакуумом содержит 1,1 мг/л остаточных нефтепродуктов, тогда как в прототипном способе этот показатель составляет 2,0 мг/л. Наиболее же эффективно осветление электрокоагуляцией под вакуумом для сильнозагрязненного стока, что подтверждается остаточным содержанием нефтепродуктов 1,4 мг/л против 17 мг/л в прототипном способе. После операции сорбции в предлагаемом способе достигается степень очистки, характеризуемая остаточным содержанием нефтепродуктов 0,10-0,30 мг/л. Такая степень очистки сохраняется в течение не менее 10 ч работы установки, в то время как в прототипном способе высокая степень очистки обоих стоков (нефтепродуктов 0,05 мг/л) имеет место только в течение первого часа работы установки, после чего остаток нефтепродуктов на выходе обработанной воды резко увеличивается (до 2-7 мг/л). The results of comparative tests are carried out in table. 1. As can be seen from the table, slightly contaminated runoff after electrocoagulation under vacuum contains 1.1 mg / l of residual oil, whereas in the prototype method this figure is 2.0 mg / l. The most effective is clarification by electrocoagulation under vacuum for heavily contaminated runoff, as evidenced by a residual oil content of 1.4 mg / L against 17 mg / L in the prototype method. After the sorption operation in the proposed method, a degree of purification is achieved, characterized by a residual oil content of 0.10-0.30 mg / L. This degree of purification is maintained for at least 10 hours of operation of the installation, while in the prototype method a high degree of purification of both effluents (oil products 0.05 mg / l) takes place only during the first hour of operation of the installation, after which the remainder of the oil products at the outlet treated water increases sharply (up to 2-7 mg / l).

Пример 2. Нефтесодержащие стоки очищают предлагаемы способом как в примере 1 при значениях параметра режима вакуума в диапазоне давлений над поверхностью воды в аппаратах электрокоагуляции и сорбции от 5 до 60 кПа. Результаты приведены в табл. 2. Как видно из таблицы, оптимальным является диапазон давлений от 10 до 50 кПа, обеспечивающий очистку обоих типов стоков до конечной концентрации нефтепродуктов не более 0,3 мг/л. При нижнем (5 кПа) и верхнем (60 кПа) запредельных значениях режима вакуума степень очищенности стоков ухудшается. Example 2. Oil-containing effluents are cleaned as proposed in the manner as in example 1 with the values of the vacuum mode parameter in the pressure range above the water surface in electrocoagulation and sorption apparatuses from 5 to 60 kPa. The results are shown in table. 2. As can be seen from the table, the optimal pressure range is from 10 to 50 kPa, which ensures the purification of both types of effluents to a final concentration of oil products of not more than 0.3 mg / l. At lower (5 kPa) and upper (60 kPa) transcendent values of the vacuum regime, the degree of purity of the effluent deteriorates.

Пример 3. Нефтесодержащие стоки после очистки предлагаемым способом, описанной в примере 1, подвергают дополнительной очистке озонированием в колонне в режиме противотока. Озоногазовую смесь диспергируют и подают в нижнюю часть колонны в виде пузырьков диаметром 2 мм. Расход озоновоздушной смеси регулируют вентилем из расчета концентрации озона на выходе из колонны 3 г/м³. Для контроля озонируют неочищенные стоки в том же режиме, реализуя тем самым способ очистки по патенту RU N 2057722, C 02 F 1/78, 1993.Example 3. Oil-containing effluent after purification by the proposed method described in example 1, is subjected to additional purification by ozonation in a column in countercurrent mode. The ozone-gas mixture is dispersed and fed into the lower part of the column in the form of bubbles with a diameter of 2 mm. The flow rate of the ozone-air mixture is regulated by a valve based on the concentration of ozone at the column outlet 3 g / m ³ . To control ozonized untreated effluents in the same mode, thereby implementing the purification method according to patent RU N 2057722, C 02 F 1/78, 1993.

Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 3. Как видно из таблицы, дополнительная операция озонирования в составе предлагаемого способа повышает степень очищенности целевого продукта в 2 раза, обеспечивая остаточное содержание нефтепримесей 0,12-0,13 мг/л, тогда как в способе по патенту RU N 2057722 этот показатель составляет 4 и 340 мг/л для слабо- и сильнозагрязненных стоков соответственно. The results of comparative tests are given in table. 3. As can be seen from the table, the additional ozonation operation in the composition of the proposed method increases the degree of purity of the target product by 2 times, providing a residual oil content of 0.12-0.13 mg / l, while in the method according to patent RU N 2057722 this indicator is 4 and 340 mg / l for slightly and heavily polluted effluents, respectively.

Из приведенных примеров видно, что использование предлагаемого способа позволяет осуществлять тонкую очистку нефтесодержащих стоков до остаточной концентрации загрязнений 0,12-0,30 мг/л в течение не менее 10 ч непрерывной эксплуатации основанной на данном способе очистной системы, тогда как прототипный способ работоспособен лишь при очистке жиросодержащих стоков мясокомбината. Выполненная в предлагаемом способе замена материала коалесцирующего фильтра в сочетании с внесенными изменениями в режим проведения операций электрокоагуляции и сорбции увеличили в 10 раз время непрерывной работы очистной системы, что имеет следствием повышение производительности процесса очистки нефтесодержащих стоков. From the above examples it is seen that the use of the proposed method allows for fine purification of oily effluents to a residual pollution concentration of 0.12-0.30 mg / l for at least 10 hours of continuous operation of a treatment system based on this method, while the prototype method is only operable when cleaning fat-containing waste from a meat factory. Performed in the proposed method, the replacement of the material of the coalescing filter in combination with the changes in the mode of electrocoagulation and sorption operations increased 10 times the time of continuous operation of the treatment system, which has the consequence of increasing the productivity of the cleaning process for oil-containing effluents.

Claims (2)

1. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий операцию электрокоагуляции с последующим пропусканием воды через сорбент, отличающийся тем, что процесс ведут под вакуумом при абсолютном давлении над поверхностью воды от 10 до 50 кПа, а в качестве сорбента используют полиакриламидное волокно. 1. The method of purification of oily wastewater, including the operation of electrocoagulation followed by passing water through a sorbent, characterized in that the process is carried out under vacuum at an absolute pressure above the water surface of 10 to 50 kPa, and polyacrylamide fiber is used as the sorbent. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пропущенную через сорбент воду подвергают озонированию. 2. The method according to p. 1, characterized in that the water passed through the sorbent is subjected to ozonation.

Images