RU157475U1 - Устройство для очистки промывных вод - Google Patents

Abstract

1. Устройство для очистки промывных вод, содержащее блок смешения очищаемой жидкости с магнитным реагентом и блок осаждения магнитной взвеси с помощью постоянных магнитов, отличающееся тем, что блок смешения выполнен с возможностью последовательной подачи в него магнитного материала и осадителя, снабжен мешалкой и связан с блоком осаждения магнитной взвеси трубопроводом.2. Устройство п. 1, отличающееся тем, что блок осаждения магнитной взвеси содержит восходящий транспортер для подачи в противотоке очищаемой воды, обработанной реагентами, причем транспортер снабжен с нижней стороны магнитами, а в верхней части оборудован ножевым скребком, связанным с бункером сбора шлама.

Description

Полезная модель относится к области водоочистки, а именно к устройством для очистки промышленных и сточных вод от примесей и может быть использована в тепловых и атомных электростанциях, на предприятиях нефтехимической, пищевой, машиностроительной, химической, фармацевтической индустрии, а также в коммунальном хозяйстве, а также в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

В настоящее время известны многочисленные устройства для очистки воды от посторонних веществ (RU 87422,2009, RU 2366612, 2009; RU 2183980, 2002; RU 143767, 2013; RU 2228916, 2003 и т.д.), различающихся между собой как набором входящих в них элементов, применяемой технологией очистки и особенностями решаемой задачи.

В настоящее время одной из проблем, стоящих перед исследователями является разработка технологии и оборудования, способного очищать воду от тонкодисперсных суспензий. В частности, эта проблема возникает при утилизации промывных вод, образующихся при работе механических фильтров (в частности, песчаных, дисковых, напорных и погружных мембранных ультра- и микрофильтрационных фильтров), которые составляют от 2 до 10% от очищаемой воды, в результате чего при больших объемах исходной воды объемы концентратов также оказываются значительными.

Так, как большинство механических фильтров неспособны концентрировать нерастворенные загрязнения до концентраций более нескольких сотен миллиграммов в литре, то образом, образующиеся промывные воды недостаточно концентрированы для того, чтобы можно было эффективно проводить их дальнейшее концентрирование на стандартном оборудовании: фильтр-прессах, центрифугах т пр., требующем концентрации взвешенных веществ во входящей суспензии на уровне граммов, а желательно - десятков граммов на литр. То есть возникает «разрыв» в технологическом процессе концентрирования, обусловленный отсутствием эффективных решений для повышения концентраций взвешенных веществ с сотен миллиграммов в литре до граммов и десятков граммов в литре.

Использование для решения данной проблемы осаждения требует зачастую очень значительного объема (и площади) отстойников и, для многих осадков, в принципе неприменимо из-за низкой разницы в плотности осадка и воды и малой скорости осаждения. Фильтрация на погружных мембранах позволяет достигать концентраций на уровне граммов в литре (но не десятков граммов); при этом при высоких концентрациях отделяемых взвешенных веществ мембраны могут эксплуатироваться только с весьма низкими значениями удельной производительности, что приводит к увеличению занимаемых мембранными емкостями площадей и возрастанию капитальных затрат.

В настоящее время для удаления таких суспензий используются, как правило, установки, работающие на основе применения адсорбционных технологий.

В частности, известна (RU 2305074, 2007) технология очистки жидких стоков на основе сочетания адсорбции, средств гравитационного разделения, а также средств мембранного разделения, применяемых на этапе окончательной очистки, заключающийся в том, что перед устройством гравитационного разделения вводят в очищаемый поток первый порошкообразный адсорбирующий реагент, перед устройством мембранного разделения вводят второй порошкообразный адсорбирующий реагент, коагулянт, необходимый для выполнения процесса разделения, вводят по времени перед первым порошкообразным адсорбирующим реагентом, а указанный второй порошкообразный адсорбирующий реагент возвращают в цикл, подавая его с выхода средств мембранного разделения на вход средств разделения гравитационного действия.

Недостатком технологии является длительность процесса гравитационного разделения и технологическая сложность установки, предусматривающей использование разнообразных устройств.

В патенте RU 2320544, 2008 предлагается установка, в которой очистка соды от суспензии производится пропусканием жидкости через один или более слоев адсорбента. Установка содержит адсорбер в виде сквозной колонки без дна, заполненный гранулированным адсорбентом, накопительные емкости, емкости регенерации адсорбента, насосы и соединительные трубопроводы с запорной арматурой, ленточные конвейеры-транспортеры, а также установки регенерации моющего раствора и промывочной воды.

Недостатком данной технологии является технологическая сложность установки и недостаточная эффективность очистки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство (RU 2376248, 2009) для очистки сточных вод от взвешенных частиц путем введения в него высокодисперсного ферромагнитного материала, содержащего соли железа. Устройство для осуществления способа содержит бак, в который подается адсорбент, снабженный патрубками подвода загрязненной жидкости и отвода осветленной жидкости. Внутри бака расположено устройство для адсорбента, включающее в себя фильтровальный сетчатый барабан, внутри которого установлен неподвижный цилиндрический каркас, вдоль образующих которого закреплены постоянные магниты с образованием зоны, свободной от этих постоянных магнитов и представляющей собой сектор с углом 30°-60°. К барабану в зоне, свободной от постоянных магнитов, прижат ножевой скребок, другой конец которого связан с бункером сбора шлама. Внутри барабана в зоне, свободной от постоянных магнитов, после ножевого скребка расположен трубопровод промывной жидкости с форсунками.

Недостатком устройства является недостаточная эффективность для очистки воды от неконцентрированных суспензий, в частности, в связи с низкой адсорбционной поверхностью ферромагнитного материала, что ограничивает возможность использования данного устройства для очистки промывных вод.

Технической задачей являлось создание более простого и эффективного устройства для очистки промывных вод.

Технический результат достигался тем, что в устройстве, содержащем блок смешения очищаемой жидкости с магнитным реагентом и блок осаждения магнитной взвеси с помощью постоянных магнитов, блок смешения выполнен с возможностью последовательной подачи в него магнитного материала и осадителя (флокулянта или коагулянта или ионообменного материала), снабжен мешалкой и связан с блоком осаждения магнитной взвеси трубопроводом.

При этом лучшие результаты достигаются если блок осаждения магнитной взвеси содержит восходящий транспортер для подачи в противотоке очищаемой воды, обработанной реагентами, причем транспортер снабжен с нижней стороны магнитами, а в верхней части оборудован ножевым скребком, связанным с бункером сбора шлама.

Общая схема установки приведена на фиг. 1, оптимальная схема блока осаждения магнитной взвеси приведена на фиг. 2, где используются следующие обозначения: 1 - блок смешения очищаемой жидкости с магнитным реагентом (смеситель) (СМ); 2 - блок подачи реагентов (БПР); 3 - блок осаждения магнитной взвеси (БОВ); 4 - восходящий транспортер; 5 - магнит; 6 - ножевой скребок; 7 - бункер шлама.

Устройство работает следующим образом. Очищаемая вода поступает в блок СМ 1. Из БПР 2 в СМ 1 поступает магнитный материал в виде порошка или жидкости, либо вводятся компоненты, при взаимодействии которых образуется магнитный материал, который перемешивается с суспензией с помощью мешалки, после чего из БПР 1 в полученную смесь добавляют

осадитель. В результате этого образуются укрупненные флокулы взвешенных веществ, включающие частицы магнитного материала. (В системах, где процесс флокуляции происходит самопроизвольно из-за особенностей коллоида или из-за того, что свойствами флокулянта обладают иные введенные в систему компоненты, флокулянты могут не вводиться.) Полученную смесь перемешивают и по трубопроводу направляют в БОВ 3, где взвесь либо подвергают гравитационному осаждению или в оптимальном варианте подают на восходящий транспортер 4, под которым установлены магниты 5. Взвесь осаждается на поверхности транспортера и достигая его вершины удаляется ножевым скребком 6 в бункер шлама 7, а очищенная вода стекает вниз по транспортеру 4 и поступает в систему рециркуляции или накопительную емкость.

Проведенные испытания показали, что заявляемое устройство обеспечивает полное удаление взвеси и позволяет экономить до 10% обрабатываемой воды.

Сущность заявляемого решения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Обрабатываемый сток представлял собой взвесь, полученную при промывке скорых фильтров в процессе получения питьевой воды. Взвешенные вещества представляли собой в основном органические вещества гуминовой и иной природы, скоагулированные солями алюминия. (Данная взвесь весьма плохо поддается концентрированию путем отстаивания, так как плотность осадка незначительно выше плотности воды.)

В сток, содержащий 1100 мг/л взвешенных веществ, вводился магнетит, размолотый до фракции 3-7 микрон, в количестве 200 мг/л. После введения магнетита сток перемешивают механической мешалкой на больших оборотах (до 200 оборотов в минуту) в течение 1 минуты, затем снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводили катионный флокулянт Бифлок в дозе 5 мг/л. После введения катионного флокулянта продолжали перемешивание в течение 1 минуты, затем вводили анионный флокулянт Бифлок в дозе 5 мг/л. Образовавшаяся взвесь обрабатывалась воздействием постоянных магнитов так, чтобы осевшие под действием магнитного поля частицы можно было легко отделить от жидкости. Содержание взвесей после обработки 10 мг/л

Пример 2. Обрабатываемый сток представлял собой взвесь, полученную при промывке скорых фильтров в процессе получения питьевой воды. В сток, содержащий 1100 мг/л взвешенных веществ, вводился раствор смеси солей II и III-х валентного железа в мольном соотношении 0,8:1, в таком количестве, чтобы общее содержание железа в стоке составило 150 мг/л. Затем при быстром перемешивании в воду вводился раствор карбоната или гидрооксида натрия в таком количестве, чтобы результирующий pH оказался близок к 8. После введения подщелачивающего агента снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводят неионогенный флокулянт Бифлок в дозе 10 мг/л. Образовавшаяся взвесь подвергалась воздействию постоянных магнитов так, чтобы осевшие под действием магнитного поля частицы можно было легко отделить от жидкости. Практически это реализовалось путем размещения магнитов под движущейся лентой транспортера и подачей жидкости сверху на ленту таким образом, что осевший на ленте магнитный осадок транспортируется вверх и на обратной стороне ленты снимается ножом и попадает в бункер, а отделенная от осадка вода стекает по ленте вниз и попадает в приемный лоток. Содержание взвешенных частиц в очищенной воде 7 мг/л.

Пример 3. Обрабатываемый сток представлял собой взвесь, полученную при промывке скорых фильтров в процессе получения питьевой воды. В сток, содержащий 1300 мг/л взвешенных веществ, вводился магнетит, размолотый до фракции 3-7 микрон, в количестве 150 мг/л. После введения магнетита сток перемешивали механической мешалкой на больших оборотах (до 200 оборотов в минуту) в течение 1 минуты, затем вводят раствор солей II и III в мольном соотношении 0,8:1, в таком количестве, чтобы общее содержание растворенного железа в стоке составило 20 мг/л. Затем при быстром перемешивании в воду вводится раствор карбоната или гидрооксида натрия в таком количестве, чтобы результирующий pH оказался близок к 8. После введения подщелачивающего агента снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводят катионный флокулянт Бифлок в дозе 5 мг/л. После введения катионного флокулянта продолжали перемешивание в течение 1 минуты, затем вводили анионный флокулянт Бифлок в дозе 5 мг/л. Образовавшаяся взвесь подвергали воздействию постоянных магнитов так, чтобы осевшие под действием магнитного поля частицы можно было легко отделить от жидкости путем размещения магнитов под движущейся лентой и подачей жидкости сверху на ленту таким образом, что осевший на ленте магнитный осадок транспортируется вверх и на обратной стороне ленты снимается ножом и попадает в бункер, а отделенная от осадка вода стекает по ленте вниз и попадает в приемный лоток. Очищенная вода содержит частиц в концентрации 8 мг/мл.

Пример 4. В сток, содержащий органические вещества гуминовой природы в концентрации 900 мг/л, при быстром перемешивании вводили коагулянт - сульфат алюминия в дозе 180 мг/л по оксиду алюминия. После образования взвеси в сток вводили магнетит, размолотый до фракции 3-7 микрон, в количестве 200 мг/л. После введения магнетита сток перемешивали механической мешалкой на больших оборотах (до 200 оборотов в минуту) в течение 1 минуты, затем снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводили катионный флокулянт Бифлок в дозе 5 мг/л. После введения катионного флокулянта продолжали перемешивание в течение 1 минуты, затем вводили анионный флокулянт Бифлок в дозе 5 мг/л. Образовавшуюся взвесь подвергали воздействию постоянных магнитов по примеру 2. Очищенная вода содержит 3 мг/л взвешенных частиц.

Пример 5. В сток, содержащий 1400 мг/л взвешенных веществ, а также ионы меди в концентрации 2 мг/л, вводили магнетит, размолотый до фракции 3-7 микрон, в количестве 400 мг/л. После введения магнетита сток перемешивали механической мешалкой на больших оборотах (до 200 оборотов в минуту) в течение 1 минуты, затем снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводили неионогенный флокулянт Бифлок в дозе 20 мг/л. Образовавшуюся взвесь подвергается воздействию постоянных магнитов по примеру 2. Отделенная жидкость содержит ионы меди в концентрации не более 0,1 мг/л за счет ионного обмена на поверхности частиц магнетита и менее 4 мг/л взвешенных веществ.

Пример 6. В сток, содержащий 1400 мг/л взвешенных веществ, а также содержащий ионы меди в концентрации 2 мг/л, вводили раствор смеси солей II и III-х валентного железа в мольном соотношении 1:1, в таком количестве, чтобы общее содержание железа в стоке составило 300 мг/л. Затем при быстром перемешивании в воду вводится раствор карбоната или гидрооксида натрия в таком количестве, чтобы результирующий pH оказался близок к 8. После введения подщелачивающего агента снижают обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводят неионогенный флокулянт Бифлок в дозе 20 мг/л. Образовавшаяся взвесь подвергается воздействию постоянных магнитов так, чтобы осевшие под действием магнитного поля частицы можно было легко отделить от жидкости. Практически это реализуется, например, путем размещения магнитов под движущейся лентой и подачей жидкости сверху на ленту таким образом, что осевший на ленте магнитный осадок транспортируется вверх и на обратной стороне ленты снимается ножом и попадает в бункер, а отделенная от осадка вода стекает по ленте вниз и попадает в приемный лоток. Возможны и иные конструкции, позволяющие отделить магнитный осадок от жидкости.

Отделенная жидкость содержит ионы меди в концентрации не более 0,1 мг/л и 2 мг/л взвесей.

Пример 7. В сток, содержащий 1250 мг/л взвешенных веществ, а также содержащий ионы меди в концентрации 3 мг/л, вводили магнетит, размолотый до фракции 3-7 микрон, в количестве 200 мг/л, а также размолотую до фракции 3-7 микрон ионообменную смолу, обладающую высоким сродством к ионам меди. После введения магнетита и смолы сток перемешивали механической мешалкой на больших оборотах (до 200 оборотов в минуту) в течение 1 минуты, затем снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводили неионогенный флокулянт Бифлок в дозе 20 мг/л. Образовавшуюся взвесь подвергали воздействию постоянных магнитов по примеру 2.

Отделенная жидкость содержала ионы меди в концентрации не более 0,1 мг/л и менее 2 мг/л взвешенных частиц.

Пример 8. В сток, содержащий 1100 мг/л взвешенных веществ, а также содержащий фенол в концентрации 5 мг/л, вводили магнетит, размолотый до фракции 3-7 микрон, в количестве 200 мг/л и пылеобразный активированный уголь фракции 1-10 микрон в количестве 100 мг/л. После введения магнетита и угля сток перемешивали механической мешалкой на больших оборотах (до 200 оборотов в минуту) в течение 1 минуты, затем снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводили неионогенный флокулянт Бифлок в дозе 20 мг/л. Образовавшуюся взвесь подвергается воздействию постоянных магнитов по примеру 2.

Отделенная жидкость содержит фенол в концентрации не более 0,1 мг/л и взвели в концентрации 4 мг/л.

Пример 9. В сток, содержащий 1100 мг/л взвешенных веществ, а также содержащий фенол в концентрации 5 мг/л, вводили раствор смеси солей II и III-х валентного железа в мольном соотношении 0,9:1, в таком количестве, чтобы общее содержание железа в стоке составило 150 мг/л, и пылеобразный активированный уголь фракции 1-10 микрон в количестве 100 мг/л. Затем при быстром перемешивании в воду вводили раствор гидрооксида натрия в таком количестве, чтобы результирующий pH оказался близок к 8. После введения подщелачивающего агента снижали обороты мешалки до 15 оборотов в минуту и вводили неионогенный флокулянт Бифлок в дозе 20 мг/л. Образовавшаяся взвесь подвергается воздействию магнитов по примеру 2. Отделенная жидкость содержит фенол в концентрации не более 0,1 мг/л и взвеси в концентрации 4 мг/мл.

Claims (2)

1. Устройство для очистки промывных вод, содержащее блок смешения очищаемой жидкости с магнитным реагентом и блок осаждения магнитной взвеси с помощью постоянных магнитов, отличающееся тем, что блок смешения выполнен с возможностью последовательной подачи в него магнитного материала и осадителя, снабжен мешалкой и связан с блоком осаждения магнитной взвеси трубопроводом.

2. Устройство п. 1, отличающееся тем, что блок осаждения магнитной взвеси содержит восходящий транспортер для подачи в противотоке очищаемой воды, обработанной реагентами, причем транспортер снабжен с нижней стороны магнитами, а в верхней части оборудован ножевым скребком, связанным с бункером сбора шлама.

Images