RU2036850C1

RU2036850C1 - Liquid purification method

Info

Publication number: RU2036850C1
Application number: RU93020206A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Фондорко; А.Ф. Мацак; Р.Ю. Садовский; Г.П. Трошин; Н.В. Петрук; С.А. Гирда; А.Т. Кондратюк; Г.Н. Трохина
Original assignee: Мацак Александр Федотович; Кондратюк Алексей Терентьевич
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: purification of stable dispersed heterogeneous systems. SUBSTANCE: method involves treating of liquid to be purified by coagulant in the ratio of 1:(1-10); effectuating flotation; electric coagulation treatment, settling and filtration, with solution obtained by mixing liquid to be purified with process water in the ratio of 1:(2-30) being used as coagulant. Mixing of liquid with process water is followed by flotation, electrochemical treatment, settling and clarification. EFFECT: wider operational capabilities and increased efficiency of method. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к очистке жидкостей физическими и электрохимическими методами и может быть использовано в нефтегазодобывающей и обрабатывающей отраслях, а также в машиностроении, где необходима очистка растворов и сточных вод, содержащих диспергированные частицы металлов, глины, минеральных веществ, нефтепродуктов и т.п. представляющих устойчивые гетерогенные системы, например, буровых растворов, жидких отходов после процессов хонингования, шлифовки и полировки металлов, гранита, мрамора и др. The invention relates to the purification of liquids by physical and electrochemical methods and can be used in the oil and gas and manufacturing industries, as well as in mechanical engineering, where it is necessary to purify solutions and wastewater containing dispersed particles of metals, clay, minerals, oil products, etc. representing stable heterogeneous systems, for example, drilling fluids, liquid wastes after the processes of honing, grinding and polishing of metals, granite, marble, etc.

Известен способ очистки жидкостей, включающий обработку коагулянтом и флокулянтом, последующее отстаивание и отделение образующегося осадка [1] Недостатком этого способа является участие в данном процессе дорогостоящего флокулянта полиакриламида и алюмосодержащего коагулянта, что усложняет и удорожает процесс очистки. A known method for purifying liquids, including treatment with a coagulant and a flocculant, subsequent sedimentation and separation of the precipitate formed [1] The disadvantage of this method is the participation in this process of an expensive flocculant polyacrylamide and aluminum-containing coagulant, which complicates and increases the cost of the cleaning process.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ очистки сточных вод, включающий обработку коагулянтом, отстаивание и фильтрацию [2] При этом в качестве коагулянта используют раствор после обработки дробленного шлака котлоагрегатов соляной кислотой и нейтрализации осветленным фильтратом золотошлаковой пульпы тех же котлоагрегатов. После отстаивания осветленную часть фильтруют через осадок, полученный при обработке шлака. Недостатком известного способа является узкая область его применения (только на тепловых электростанциях, где имеются исходные материалы для приготовления предлагаемого коагулянта). Использование такого коагулянта в других областях промышленности малоэффективно ввиду сложности технологического процесса его приготовления и дороговизны доставки, а также участия в процессе химических реагентов: соляной кислоты, золошлаковой пульпы, что не исключает перехода продуктов окисления в очищенную жидкость, т.е. не обеспечивает качественной очистки. The closest in technical essence to the proposed one is a method of wastewater treatment, including coagulant treatment, settling and filtration [2] In this case, a solution is used as a coagulant after processing the crushed slag of the boiler units with hydrochloric acid and neutralizing the clarified gold slag pulp of the same boiler units. After settling, the clarified part is filtered through a precipitate obtained by processing slag. The disadvantage of this method is the narrow scope of its application (only in thermal power plants, where there are raw materials for the preparation of the proposed coagulant). The use of such a coagulant in other industries is ineffective due to the complexity of the technological process of its preparation and the high cost of delivery, as well as participation in the process of chemical reagents: hydrochloric acid, ash and slag pulp, which does not exclude the transition of oxidation products into a purified liquid, i.e. does not provide high-quality cleaning.

Задачей изобретения является создание универсального и дешевого способа очистки жидкостей при высоком качестве очистки. The objective of the invention is to provide a universal and cheap method of cleaning liquids with high quality cleaning.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном способе очистки жидкостей, включающем обработку коагулянтом, отстаивание и фильтрацию, коагулянт смешивают с очищаемой жидкостью в соотношении от 1:1 до 30:1, пропуская через смесь сжатый воздух, методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердую фазу и подвергают электрохимической обработке, при этом в качестве коагулянта используют раствор, который получают из очищаемой жидкости смешиванием и ее с технической водой в соответствии от 1:2 до 1:30, пропускают сжатый воздух, методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердую фазу, затем подвергают электрохимической обработке при насыщении раствора водородом с добавлением гидроксидов железа или алюминия, отстаивают, производят разделение фаз и осветление. При этом, в зависимости от состава очищаемой жидкости, цикл обработки активирующего раствора повторяют N раз по предлагаемой технологической схеме. The problem is solved due to the fact that in the known method of purification of liquids, including treatment with a coagulant, settling and filtering, the coagulant is mixed with the liquid to be purified in a ratio of 1: 1 to 30: 1, passing compressed air through the mixture, removing excess oil products by flotation and partially solid phase and is subjected to electrochemical treatment, while a solution is used as a coagulant, which is obtained from the liquid being purified by mixing and it with industrial water in accordance with 1: 2 to 1:30, prop they accelerate compressed air, remove excess oil and partially solid phase by flotation, then undergo electrochemical treatment when the solution is saturated with hydrogen with the addition of iron or aluminum hydroxides, sediment, phase separation and clarification are performed. In this case, depending on the composition of the liquid being cleaned, the cycle of processing the activating solution is repeated N times according to the proposed technological scheme.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Очищаемые жидкости, содержащие диспергированные частицы металлов, глины, минеральных веществ, нефтепродуктов, представляют собой устойчивые дисперсные гетерогенные системы. Предлагаемый способ позволяет производить очистку жидкости, используя раствор, получаемый из той же очищаемой жидкости. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить дешевый и эффективный способ качественной очистки жидкости. The essence of the invention is as follows. Purified liquids containing dispersed particles of metals, clay, minerals, oil products, are stable dispersed heterogeneous systems. The proposed method allows the purification of a liquid using a solution obtained from the same cleaned liquid. Thus, the present invention allows to obtain a cheap and effective method for high-quality liquid purification.

На фиг. 1 представлена технологическая схема установки для получения коагулянта; на фиг.2 то же, для очистки жидкости. In FIG. 1 shows the technological scheme of the installation for producing coagulant; figure 2 is the same for cleaning the liquid.

Технологическая схема установки для получения коагулянта (фиг.1) включает последовательно соединенные бак 1 очищаемой жидкости, усреднитель 2, насосы 3, электрокоагулятор 4 для электрохимической обработки, отстойник 5, бак 6 для сбора активирующего раствора и бак 7 осадка. В качестве отстойника 5 эффективно применение центрифугального оборудования. Технологическая схема установки для очистки жидкости (фиг.2) включает последовательно соединенные бак 8 очищаемой жидкости, смеситель 9, насос 10, очистное устройство 11 (для электрохимической обработки), фильтр 12 и бак 13 осадка. The technological scheme of the installation for producing a coagulant (Fig. 1) includes serially connected tank 1 of the liquid to be cleaned, averager 2, pumps 3, electrocoagulator 4 for electrochemical treatment, sedimentation tank 5, tank 6 for collecting the activating solution and tank 7 of sediment. As a sump 5, the use of centrifugal equipment is effective. The technological scheme of the installation for liquid purification (figure 2) includes series-connected tank 8 of the liquid to be cleaned, mixer 9, pump 10, treatment device 11 (for electrochemical treatment), filter 12 and sediment tank 13.

Получение коагулянта и очистку жидкости по предлагаемому способу на установках фиг.1, 2 производят следующим образом. В усреднитель 2 заливают техническую воду и подают сжатый воздух. Туда же дозируют очищаемую жидкость из бака 1. Количество очищаемой жидкости по отношению к количеству технической воды должно быть от 1:2 до 1:30. Соотношение предварительно уточняют в лабораторных условиях для каждого вида очищаемой жидкости. Obtaining a coagulant and purifying the liquid according to the proposed method in the plants of figures 1, 2 are as follows. Industrial water is poured into the averager 2 and compressed air is supplied. The cleaned liquid from tank 1 is dosed there. The amount of cleaned liquid in relation to the amount of industrial water should be from 1: 2 to 1:30. The ratio is preliminarily clarified in the laboratory for each type of fluid being cleaned.

В усреднителе 2 из раствора методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и твердую фазу, при этом раствор насыщается воздухом. Затем раствор насосом 3 подают для электрохимической обработки в электрокоагулятор 4, в котором производят его электрохимическую обработку, насыщение водородом и добавляют в раствор гидроксиды железа или алюминия. При этом происходят изменения электрических параметров межмолекулярных сил отталкивания, адсорбционно-сольвативного барьера. Диспергированные частицы, приобретая электрические заряды, группируются вокруг гидроксильных групп, образуя крупные устойчивые агрегаты, т.е. идет процесс коагуляции. In averager 2, an excess amount of oil products and a solid phase are removed from the solution by flotation, while the solution is saturated with air. Then, the solution is pumped 3 for electrochemical treatment into electrocoagulator 4, in which it is electrochemically processed, saturated with hydrogen, and iron or aluminum hydroxides are added to the solution. In this case, there are changes in the electrical parameters of the intermolecular repulsive forces, the adsorption-solvation barrier. Dispersed particles, acquiring electric charges, group around hydroxyl groups, forming large stable aggregates, i.e. there is a coagulation process.

По мере насыщения раствора гидроксидами, через 10-15 мин начинается энергичная коагуляция и разделение фаз, которая заканчивается в отстойнике 5. Осветленный раствор сливают в бак 6, откуда насосом 3 подают либо в смеситель 9 (фиг.2), либо назад в усреднитель 2 для повторной обработки по описанной технологии нужное количество раз в зависимости от состава очищаемой жидкости. Осадок из отстойника 5 отводят в бак 7 осадка. В качестве отстойника 5 целесообразно использование центрифугального оборудования. As the solution is saturated with hydroxides, vigorous coagulation and phase separation begins in 10-15 minutes, which ends in the sump 5. The clarified solution is poured into the tank 6, from where it is pumped 3 either to the mixer 9 (figure 2) or back to the averager 2 for repeated processing according to the described technology, the required number of times, depending on the composition of the liquid being cleaned. The sediment from the sump 5 is discharged into the tank 7 sediment. As a sump 5, it is advisable to use centrifugal equipment.

Полученный раствор после обработки по описанной технологии на установке (фиг.1) приобретает свойства коагулянта. The resulting solution after processing according to the described technology in the installation (figure 1) acquires the properties of a coagulant.

Состав исходной очищаемой жидкости и состав активирующего раствора после обработки по описанной схеме приведен в табл.1. The composition of the initial liquid to be purified and the composition of the activating solution after treatment according to the described scheme are given in table 1.

Полученный коагулянт используют для очистки исходной жидкости (фиг.2). Для чего активирующий раствор из бака 6 (фиг.1) заливают в смеситель 9. Туда же из бака 8 подают очищаемую жидкость. Отношение количества активирующего раствора к количеству очищаемой жидкости выдерживают от 1:1 до 30:1. Приготовленный раствор тщательно перемешивают сжатым воздухом, методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердую фазу. Далее насосом 10 раствор перекачивают в очистное устройство 11, в котором подвергают электрохимической обработке. Время обработки регламентируется исходным составом очищаемой жидкости. В этом же очистном устройстве 11 происходит разделение фаз, после чего твердую фазу отводят в бак 13 осадка и далее направляют на утилизацию, а осветленную жидкость под остаточным напором подают в фильтр 12, в котором ее окончательно осветляют и далее сбрасывают при определенных условиях, а водоем или используют повторно на нужды основной технологии. The obtained coagulant is used to purify the initial liquid (figure 2). Why the activating solution from the tank 6 (figure 1) is poured into the mixer 9. There, from the tank 8 serves the cleaned liquid. The ratio of the amount of activating solution to the amount of liquid being cleaned is maintained from 1: 1 to 30: 1. The prepared solution is thoroughly mixed with compressed air, an excess amount of oil products and a partially solid phase are removed by flotation. Then, with the pump 10, the solution is pumped to the treatment device 11, in which it is subjected to electrochemical treatment. The processing time is regulated by the initial composition of the liquid being cleaned. In the same treatment device 11, the phases are separated, after which the solid phase is discharged into the sediment tank 13 and then sent for disposal, and the clarified liquid under a residual pressure is supplied to the filter 12, in which it is finally clarified and then discharged under certain conditions, and the reservoir or reused to the needs of the core technology.

Усредненный качественный состав очищаемой и очищенной жидкости приведен в табл.2. The averaged qualitative composition of the purified and purified liquid is given in Table 2.

П р и м е р 1. Проводят очистку буровых растворов. В усреднитель 2 заливают техническую воду 40 л 20^оС и подают сжатый воздух. Туда же дозируют 10 л очищаемого бурового раствора, содержащего взвешенных веществ 850000 мг/л, нефтепродуктов 60000 мг/л, ионов: Fe⁺³ 150 мг/л, Cu⁺² 30 мг/л, Ni⁺² 30 мг/л, Zn⁺² 25 мг/л и G^общ 80 мг/л, плотностью 1,17 г/см³, концентрации твердой фазы по массе 20,6% и содержание коллоидной фазы 3,6% Затем в усреднителе 2 методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердой фазы 15-20% от исходного количества вещества. Затем раствор насосом 3 подают в электрокоагулятор 4, в котором производят электрохимическую обработку раствора на стальных электродах, ток 10А, напряжение 12В, время пребывания в электрокоагулятора 4-3 мин. После чего раствор направляют в трубчатый отстойник 5, где он осветляется и сливают в бак 6 сбора активирующего раствора, а осадок после отстойника направляют в бак 7 осадка.PRI me R 1. Carry out the cleaning of drilling fluids. In the averager 2 pour technical water 40 l of 20 ^about C and serves compressed air. 10 L of the cleaned drilling fluid containing suspended solids of 850,000 mg / L, oil products of 60,000 mg / L, ions: Fe ⁺³ 150 mg / L, Cu ⁺² 30 mg / L, Ni ⁺² 30 mg / L, Zn ⁺² 25 mg / l and G ^total 80 mg / l, density 1.17 g / cm ³ , solid phase concentration by weight of 20.6% and colloidal phase content of 3.6%. Then, an excess amount of oil products is removed in averager 2 by flotation and partially solid phase 15-20% of the initial amount of substance. Then, the solution is pumped into the electrocoagulator 4 by pump 3, in which the solution is electrochemically treated on steel electrodes, current 10A, voltage 12V, the residence time in the electrocoagulator 4-3 minutes. After that, the solution is sent to the tubular sump 5, where it is clarified and poured into the activating solution collecting tank 6, and the sediment after the sump is sent to the sludge tank 7.

Подготовленный таким образом раствор коагулянта используют для очистки того же обработавшего бурового раствора в соотношении количества бурового раствора к коагулянту 1:4, 1:10, 1:20. Очистку осуществляют на той же макетной установке по технологической схеме, аналогичной схеме приготовления коагулянта. Весь цикл очистки проходит за 45 мин. The coagulant solution prepared in this way is used to clean the same treated drilling fluid in the ratio of the amount of drilling fluid to the coagulant 1: 4, 1:10, 1:20. Cleaning is carried out on the same breadboard installation according to the technological scheme similar to the scheme for the preparation of coagulant. The entire cleaning cycle takes 45 minutes.

П р и м е р 2. На действующей макетной установке проводят очистку бурового раствора аналогичного состава по технологии, описанной в примере 1. Изменено количество циклов для получения активирующего раствора N 3. PRI me R 2. On the existing prototype installation, the drilling fluid is cleaned with a similar composition according to the technology described in example 1. The number of cycles is changed to obtain an activating solution N 3.

Очистку осуществляют на той же макетной установке, по технологической схеме, аналогичной схеме приготовления коагулянта. Cleaning is carried out on the same mock installation, according to the technological scheme, similar to the scheme for the preparation of coagulant.

Весь цикл очистки проходит за 15 мин. The entire cleaning cycle takes 15 minutes.

Данные о результатах очистки приведены в табл.3. Data on the cleaning results are given in table.3.

П р и м е р 3. На действующей макетной установке проводят очистку сточных вод от процессов порезки и шлифовки гранитных изделий. В усреднитель 2 заливают сточную воду в количестве 40 мл при 20^о С, подают сжатый воздух и дозируют 80 л технической воды. Методом флотации выводят избыточное количество нефтепродуктов и частично твердой фазы (до 10-15% от исходного количества). Затем очищаемую жидкость насосом 3 подают в электрокоагулятор 4, в котором производят электрохимическую обработку на алюминиевых электродах, напряжение 12 В, ток 1 А, время процесса 3 мин. Затем жидкость направляют в трубчатый отстойник 5, в котором удаляют все частицы, гидравлическая крупность которых превышает 0,3 мм/с. Осветленную жидкость сливают в бак 6 сбора коагулянта, а осадок в бак 7.PRI me R 3. On the existing prototype installation carry out wastewater treatment from the cutting and grinding of granite products. The averager 2 pour waste water in an amount of 40 ml at ²⁰ ° C, compressed air is supplied and metered 80 liter of process water. An excess amount of oil products and partially solid phase (up to 10-15% of the initial amount) are removed by flotation method. Then, the liquid to be cleaned is pumped 3 to the electrocoagulator 4, in which electrochemical processing is performed on aluminum electrodes, voltage 12 V, current 1 A, process time 3 min. Then the liquid is sent to a tubular sump 5, in which all particles are removed, the hydraulic particle size of which exceeds 0.3 mm / s. The clarified liquid is poured into the tank 6 collecting coagulant, and the precipitate in the tank 7.

Приготовленный раствор коагулянта используют для очистки сточных вод от производства гранитных изделий. Очистку осуществляют на той же макетной установке по технологической схеме, аналогичной схеме приготовления раствора коагулянта, при отношении количества очищаемых сточных вод к коагулянту 1:1 и 1:3. The prepared coagulant solution is used for wastewater treatment from the production of granite products. The cleaning is carried out on the same mock installation according to the technological scheme similar to the scheme for the preparation of the coagulant solution, with the ratio of the amount of wastewater treated to the coagulant 1: 1 and 1: 3.

Состав очищаемых сточных вод и результаты очистки приведены в табл.4. The composition of the treated wastewater and the cleaning results are given in table 4.

П р и м е р 4. В усреднитель 2 заливают техническую воду 300 л при 20^о С и подают сжатый воздух. Туда же дозируют 10 л очищаемого бурового раствора состава по примеру 1. Затем в усреднителе 2 методом флотации выводят избыточное количество нeфтепродуктов и частично твердой фазы 15-20% от исходного количества вещества. Затем раствор насосом 3 подают в электрокоагулятор 4, в котором производят электрохимическую обработку раствора по режимам примера 1. После чего раствор направляют в трубчатый отстойник 5, где его осветляют и сливают в бак 6 сбора раствора коагулянта, а осадок после отстойника направляют в бак 7 осадка.EXAMPLE 4. In EXAMPLE 2 pour averager 300 l process water at ²⁰ ° C and compressed air is supplied. 10 L of the cleaned drilling mud of the composition of Example 1 is dosed there. Then, in the homogenizer 2, an excess amount of oil products and partially solid phase of 15-20% of the initial amount of the substance are removed by flotation. Then the solution is pumped into the electrocoagulator 4 by pump 3, in which the solution is electrochemically processed according to the modes of Example 1. Then the solution is sent to the tubular sump 5, where it is clarified and poured into the coagulant solution collecting tank 6, and the sediment after the sump is sent to the sediment tank 7 .

Подготовленный таким образом раствор коагулянта использовали для очистки того же обработанного бурового раствора в отношении количества бурового раствора к активирующему раствору, равном 1:30. The coagulant solution thus prepared was used to purify the same treated drilling fluid in relation to the amount of drilling fluid to the activating solution equal to 1:30.

Согласно приведенным примерам, на эффективность очистки влияют количество циклов обработки по технологической схеме на фиг.1 получения раствора коагулянта, а также соотношение количества очищаемой жидкости к количеству раствора коагулянта, при очистке по схеме на фиг.2. According to the examples, the cleaning efficiency is affected by the number of processing cycles according to the flow chart in figure 1 of obtaining a coagulant solution, as well as the ratio of the amount of liquid being cleaned to the amount of coagulant solution, when cleaning according to the scheme in figure 2.

Энергетические затраты на очистку устойчивых дисперсных гетерогенных систем традиционными реагентными методами и при использовании предлагаемого способа ориентировочно одинаковы. The energy costs of cleaning stable dispersed heterogeneous systems by traditional reagent methods and when using the proposed method are approximately the same.

Однако ввиду большой дефицитности реагентов и флокулянтов, их дороговизны, экологической небезопасности и затрат на транспортировку и приготовление предлагаемый способ имеет значительные преимущества. However, due to the large scarcity of reagents and flocculants, their high cost, environmental insecurity and the cost of transportation and preparation, the proposed method has significant advantages.

Claims

1. A METHOD FOR CLEANING LIQUIDS, including treatment with a coagulant, settling and filtering, characterized in that the coagulant is mixed with the liquid to be cleaned in a ratio of 1 1 30, flotation is performed with compressed air and electrochemical treatment, and the solution obtained by mixing the liquid to be cleaned with technical fluid is used as a coagulant water in a ratio of 1 2 30 followed by flotation with compressed air, electrochemical treatment with hydrogen saturation and the addition of iron or aluminum hydroxides, sedimentation and phase separation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cleaning process is repeated depending on the composition of the purified liquid.