RU2040478C1

RU2040478C1 - Installation for separation of oil-in-water emulsion by coagulation and flotation

Info

Publication number: RU2040478C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Рулев
Original assignee: Малое предприятие "Турбофлотсервис"
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: sewage treatment. SUBSTANCE: water purification installation uses successively connected device for reagent feeding, agitator, settler made as a cylinder and installed at an acute angle to the vertical, an inlet is to be found in the bottom part of the cylinder, and a hermetically sealed horizontal chamber is positioned in the top part, the chamber cover mounts a valve used to discharge the oil phase, an outlet of the aqueous phase is positioned in the chamber bottom, and a valve is connected through a lever to a float located inside the chamber, the settler is connected to an electrolyzer made as a vertical cylinder with coaxial cylindrical electrodes, the device used to feed the reagent is positioned before the electrolyzer, and the electrolyzer is connected to an additional agitator and skimmer made as a cylindrical vessel installed at an acute angle to the vertical with an inlet in the bottom part and outlet in the top part of the vessel; besides, installed in the top part of the vessel is a horizontal chamber connected to the vessel through a slot; the chamber cover carries a valve used to discharge slime, connected through a lever to a float inside the chamber; the agitators are made as vertically installed coils. EFFECT: facilitated procedure. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к коллоидной химии и может быть использовано для очистки маслосодержащих промышленных и бытовых стоков, нейтрализации отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей, в химической промышленности. The invention relates to colloidal chemistry and can be used for the purification of oil-containing industrial and domestic wastes, the neutralization of waste cutting fluids, in the chemical industry.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является установка, включающая в себя последовательно соединенные по ходу обрабатываемой воды устройство для подачи реагента, перемешивающее устройство, отстойник, электролизер, в котором могут использоваться нерастворимые электроды для очистки электрофлотацией и пеноотделитель. Данное устройство может быть использовано для локальной очистки воды. The closest in technical essence and the achieved result is an installation that includes a reagent supply device connected in series along the treated water, a mixing device, a settling tank, an electrolyzer, in which insoluble electrodes for cleaning by electroflotation and a foam separator can be used. This device can be used for local water treatment.

Недостатком данного устройства является невысокая производительность, увеличить которую можно лишь, увеличивая объем аппаратов, что ведет к увеличению металлоемкости установки. Кроме того, недостатком известного решения является низкая эффективность пеноотделителя, необходимость наличия зеркала свободной поверхности, устройств перелива и пневмоустройств для удаления пены, что снижает степень очистки воды. The disadvantage of this device is its low productivity, which can be increased only by increasing the volume of devices, which leads to an increase in the metal consumption of the installation. In addition, a disadvantage of the known solution is the low efficiency of the foam separator, the need for a free surface mirror, overflow devices and pneumatic devices to remove foam, which reduces the degree of water purification.

Целью изобретения является повышение удельной производительности установки при сепарации масло-водяной эмульсии коагуляцией и флотацией при высокой степени сепарации. The aim of the invention is to increase the specific productivity of the installation during the separation of oil-water emulsions by coagulation and flotation with a high degree of separation.

Это достигается тем, что установка для сепарации масло-водяных эмульсий коагуляцией и флотацией содержит последовательно соединенные устройство для подачи реагента, приспособление для перемешивания, отстойник, электролизер, дополнительное приспособление для перемешивания, пеноотделитель, а также пеноразбиватель, системы прокачки эмульсии, ввода реагентов, регулировки давления, питания электролизера, контроля режима обработки и управления, сбора масляной фазы и пеноконцентрата, согласно изобретению, причем в качестве отстойника содержит полый цилиндр, установленный под острым углом к вертикали и соединенный своим верхним концом с герметичной горизонтально расположенной камерой, в верхней стенке которой установлен клапан для выпуска масляной фазы, а в нижней стенке выход для водной фазы, причем вход в отстойник для обрабатываемой эмульсии расположен в нижней части цилиндра, а управление клапаном осуществляется рычагом, соединенным с поплавком, который плавает внутри камеры на границе раздела масляной и водной фаз, в качестве пеноотделителя содержит второй полый цилиндр, расположенный под острым углом к вертикали и имеющий вход для обрабатываемой эмульсии в нижней части, а выход в верхней части, причем над верхним концом второго цилиндра выполнена вторая герметичная горизонтально расположенная камера, сообщающаяся с полостью цилиндра с помощью щели, выполненной в его верхней стенке, и имеющая в своей верхней стенке клапан для выпуска пеноконцентрата, который управляется рычагом, соединенным с плавающим внутри камеры поплавком, в качестве основного и дополнительного перемешивающих устройств содержат набор вертикально расположенных змеевиков, а электролизер выполнен вертикальным цилиндрическим с коаксиальными электродами, один из которых (анод) является корпусом. This is achieved by the fact that the installation for the separation of oil-water emulsions by coagulation and flotation contains serially connected device for feeding the reagent, a device for mixing, a settling tank, an electrolyzer, an additional device for mixing, a foam separator, as well as a foaming agent, systems for pumping the emulsion, introducing reagents, adjusting pressure, power of the electrolyzer, monitoring the processing and control regimes, collecting the oil phase and foam concentrate, according to the invention, moreover, as a sump A hollow cylinder is installed, installed at an acute angle to the vertical and connected at its upper end to a sealed horizontally located chamber, in the upper wall of which there is a valve for discharging the oil phase, and in the lower wall an outlet for the aqueous phase, the entrance to the sump for the treated emulsion being located in the lower part of the cylinder, and the valve is controlled by a lever connected to a float that floats inside the chamber at the interface between the oil and water phases, contains a second hollow c a cylinder located at an acute angle to the vertical and having an entrance for the emulsion to be processed in the lower part, and an outlet in the upper part, and above the upper end of the second cylinder, a second sealed horizontally located chamber communicating with the cylinder cavity by means of a slit made in its upper wall , and having in its upper wall a valve for the release of foam concentrate, which is controlled by a lever connected to a float floating inside the chamber, as the main and additional mixing devices neigh set of vertically spaced coils, and the cell is formed with a vertical cylindrical coaxial electrodes, one (anode) is a casing.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 схематически показано устройство, на фиг.2 общий вид устройства. The invention is illustrated in the drawing, where Fig.1 schematically shows a device, Fig.2 a General view of the device.

Устройство для сепарации масло-водяных эмульсий коагуляцией и флотацией содержит последовательно соединенные питающий насос 1, насос для подачи коагулянта 2, основное перемешивающее устройство 3, выполненное в виде набора последовательно соединенных вертикально расположенных сегментов трубопровода (на фиг. 1 показано только два), отстойник 4, выполненный в виде наклонного полого цилиндра, верхний конец которого соединен с горизонтально расположенной герметичной камерой, в верхней стенке которой имеется клапан 5, управляемый рычагом, на конце которого укреплен поплавок 6, емкость для сбора масла 7, насос для подачи щелочи 8, электролизер 9, состоящий из коаксиальных вертикально расположенных цилиндров, самый большой из которых служит одновременно электродом и корпусом, дополнительное перемешивающее устройство 10, аналогичное первому, пеноотделитель 11, представляющий собой второй наклоненный полый цилиндр, на верхнем конце которого выполнена вторая горизонтально расположенная герметичная камера 12, в верхней стенке которой имеется клапан 14, управляемый рычагом с установленным на его конце поплавком 13. Устройство также содержит сообщающийся с клапаном 14 дисковый пеноразбиватель 15, а также емкости для сбора масла 7 и флотошлама 16. Камера 12 сообщается с цилиндром 11 через выполненную в его стенке щель 17. Поплавки 6 и 12 выполнены таким образом, чтобы первый из них мог плавать на поверхности раздела масляной и водной фаз, а второй на поверхности раздела пеноконцентрата и воды. A device for separating oil-water emulsions by coagulation and flotation contains a feed pump 1 connected in series, a coagulant feed pump 2, a main mixing device 3 made in the form of a set of vertically connected pipeline segments connected in series (only two are shown in Fig. 1), sump 4 made in the form of an inclined hollow cylinder, the upper end of which is connected to a horizontally sealed chamber, in the upper wall of which there is a valve 5, controlled by a lever, on the end of which is strengthened by a float 6, a tank for collecting oil 7, a pump for feeding alkali 8, an electrolyzer 9, consisting of coaxial vertically arranged cylinders, the largest of which serves both as an electrode and a housing, an additional mixing device 10, similar to the first, a separator 11, representing a second inclined hollow cylinder, at the upper end of which a second horizontally sealed chamber 12 is made, in the upper wall of which there is a valve 14 controlled by a lever with the float 13 at the end of the device. The device also comprises a disk frother 15 communicating with the valve 14, as well as oil collecting tanks 7 and sludge 16. The chamber 12 communicates with the cylinder 11 through a slot 17 made in its wall. The floats 6 and 12 are made in this way so that the first one can float on the interface between the oil and water phases, and the second on the interface of the foam concentrate and water.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Обрабатываемая эмульсия, проходя по перемешивающему устройству статическому миксеру 3, подвергается перемешиванию, в результате чего первоначально мелкие капли масла, дестабилизированные коагулянтом, интенсивно коагулируют и сливаются в значительно более крупные, быстро всплывающие капли. В отстойнике 4 эти капли отделяются от воды и формируют у верхней стенки цилиндрической части отстойника гомогенную масляную пленку, которая под действием сил тяжести поднимается в горизонтальную камеру. Когда уровень поверхности раздела масляной и водной фаз в камере снижается, поплавок 6, плавающий на этой поверхности, опускается и приоткрывает клапан 5, через который масляная фаза выдавливается небольшим избыточным давлением, создаваемым питающим насосом 1, в приемную емкость 7. На этом этапе от воды отделяется 99,9% масляной фазы, а в воде остается лишь небольшое количество очень мелких капель масла и растворенной органики, для удаления которых с помощью насоса 8 в эмульсию подается щелочь, которая приводит к обильному выпадению гидроксида металла, входящего в состав используемого коагулянта. При этом рН среды заводится в нейтральную область. Гидроксиды металлов являются не только хорошими собирателями микрочастичек масла, но и прекрасными сорбентами растворенной органики. The processed emulsion, passing through the mixing device to the static mixer 3, undergoes mixing, as a result of which initially small droplets of oil destabilized by the coagulant intensively coagulate and merge into much larger, quickly pop-up drops. In sump 4, these droplets separate from water and form a homogeneous oil film near the upper wall of the cylindrical part of the sump, which rises into a horizontal chamber under the action of gravity. When the level of the interface between the oil and water phases in the chamber decreases, the float 6 floating on this surface drops and opens the valve 5, through which the oil phase is squeezed out by a small excess pressure created by the feed pump 1 into the receiving tank 7. At this stage, from the water 99.9% of the oil phase is separated, and only a small amount of very small drops of oil and dissolved organics remain in the water, to remove which alkali is fed into the emulsion with the help of pump 8, which leads to copious hydroxide precipitation metal constituting the used coagulant. In this case, the pH of the medium is brought into the neutral region. Metal hydroxides are not only good collectors of microparticles of oil, but also excellent sorbents of dissolved organics.

Для удаления гидроксидов раствор подается в проточный электролизер 9, где он насыщается микропузырьками газа, образующимися за счет электролитического разложения части воды, и далее в перемешивающее устройство-статический миксер 10. Вследствие интенсивного турбулентного перемешивания в миксеpе 10 микропузырьки и хлопья гидроксидов с сорбированными на них органикой образуют довольно плавучие агрегаты, которые отделяются от воды в пеноотделителе 11, и в виде пеноконцентрата поднимаются по его верхней стенке через щель 17 в камеру 12. Когда уровень воды в последней опускается, поплавок 13 приоткрывает клапан 14, и флотоконцентрат за счет избыточного давления подается на дисковый пеноразбиватель 15. Дегазированный таким образом шлам собирается в шламоприемнике 16, где происходит дополнительное обезвоживание шлама за счет эффекта отстаивания. С целью повышения степени очистки водной фазы описанное устройство может быть снабжено дополнительными ступенями флотационной обработки, состоящими из электролизера, статического миксера и пеноотделителя, последовательно подключенными к выходу первого пеноотделителя. To remove hydroxides, the solution is fed into a flowing electrolyzer 9, where it is saturated with microbubbles of gas formed due to the electrolytic decomposition of a part of water, and then into a mixing device — a static mixer 10. Due to intense turbulent mixing in mixer 10, microbubbles and flakes of hydroxides with organics sorbed on them form rather floating aggregates, which are separated from the water in the separator 11, and in the form of a foam concentrate rise along its upper wall through the slot 17 into the chamber 12. When Ram water in the latter drops, the float 13 opens the valve 14 and the flotation concentrate due to excessive pressure applied to the disk 15. penorazbivatel thus degassed slurry collected in shlamopriemnike 16, where further dewatering occurs due to sludge settling effect. In order to increase the degree of purification of the aqueous phase, the described device can be equipped with additional stages of flotation treatment, consisting of an electrolyzer, a static mixer and a skimmer, connected in series to the output of the first skimmer.

Кроме того, следует отметить, что конструктивное выполнение отстойника и пеноотделителя имеют существенное значение. Пеноотделитель и отстойник цилиндрические, их наклон положительный, т.е. жидкость в них течет не сверху вниз, а снизу вверх. Это очень существенно. При ином движении пены происходит ее разрушение и выпадение сфлотированных частиц в раствор. В данных аппаратах пена движется вместе с потоком, причем угол наклона выбирается так, чтобы скорость перемещения пены была равна средней скорости жидкости, что исключает разрушение пенного слоя и выпадения сфлотированных частиц в раствор. Кроме того, цилиндрическая форма аппаратов позволяет сконцентрировать пену в верхней части их поверхности и направить к выпускному каналу, через который может выходить только пена. При этом существенно сокращается поверхность раздела между слоем пены и потоком воды, что снижает вероятность разрушения пены и выпадение частиц из пеноконцентрата в раствор. In addition, it should be noted that the design of the sump and skimmer are essential. The foam separator and sump are cylindrical; their inclination is positive, i.e. the liquid in them does not flow from top to bottom, but from bottom to top. This is very significant. With a different movement of the foam, it is destroyed and the flotated particles fall into the solution. In these devices, the foam moves together with the flow, and the angle of inclination is chosen so that the speed of the foam is equal to the average velocity of the liquid, which eliminates the destruction of the foam layer and the precipitation of the swallowed particles in the solution. In addition, the cylindrical shape of the apparatus makes it possible to concentrate the foam in the upper part of their surface and direct it to the outlet channel through which only foam can exit. In this case, the interface between the foam layer and the water flow is significantly reduced, which reduces the likelihood of foam destruction and the precipitation of particles from the foam concentrate into the solution.

Если бы патрубок для вывода пенопродукта располагался не в высшей точке аппарата, то он неизбежно заполнялся водой до определенного уровня. Многочисленные наблюдения показали, что при такой конструкции пеновывода происходит сильное разрушение пены и выпадение частиц в раствор, когда она соскакивает с наклонной плоскости в вертикальный канал, заполненный водой. В предлагаемой же конструкции канал пеновода заполнен только пеной, которая плавно выходит из устройства. If the branch pipe for the output of the foam product was not located at the highest point of the apparatus, then it would inevitably be filled with water to a certain level. Numerous observations have shown that with this design of foaming, foam is severely destroyed and particles fall into the solution when it jumps from an inclined plane into a vertical channel filled with water. In the proposed design, the foam channel is filled only with foam, which smoothly leaves the device.

Описанное выше устройство, представленное на фиг.2, а также прототип использовались для сепарации эмульсии "Укренола-1" (разновидность смазочно-охлаждающей жидкости). В качестве коагулянта и щелочи были взяты соответственно сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃˙18H₂O (3 г/л) и едкий натр, NaOH (1,2 г/л).The device described above, shown in figure 2, as well as the prototype were used to separate the emulsion "Ukrenol-1" (a type of cutting fluid). As coagulant and alkali, aluminum sulfate Al ₂ (SO ₄ ) ₃ ˙ 18H ₂ O (3 g / l) and sodium hydroxide, NaOH (1.2 g / l), respectively, were taken.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице, откуда видно, что предлагаемое устройство более, чем в 10 раз превосходит прототип по удельной производительности в области средних концентраций и более, чем в 100 раз в области больших концентраций масляной фазы. При этом обводненность масляной фазы и замасленность водной фазы на выходе предлагаемого устройства значительно ниже, чем у прототипа, что свидетельствует о более высокой степени сепарации, достигаемой с помощью устройства по изобретению. The results of comparative tests are shown in the table, from which it can be seen that the proposed device is more than 10 times greater than the prototype in specific productivity in the field of average concentrations and more than 100 times in the field of large concentrations of the oil phase. Moreover, the water cut of the oil phase and the oil content of the aqueous phase at the outlet of the proposed device is significantly lower than that of the prototype, which indicates a higher degree of separation achieved using the device according to the invention.

Предлагаемое устройство для сепарации водо-масляной эмульсии коагуляцией и флотацией помимо описанных выше преимуществ, по сравнению с прототипом обладает компактностью и низкой металлоемкостью, что позволяет экономить материалы и производственные площади при его размещении. The proposed device for the separation of water-oil emulsions by coagulation and flotation, in addition to the advantages described above, in comparison with the prototype has compactness and low metal consumption, which allows to save materials and floor space when it is placed.

Claims

1. INSTALLATION FOR SEPARATION OF OIL-WATER EMULSION BY COAGULATION AND FLOTATION, containing a reagent supply device and a mixing device connected in series along the processed emulsion, a settling tank, an electrolyzer with insoluble electrodes, a foam separator, characterized in that it is additionally equipped with an electric mixer for and a foam separator, and a device for supplying a reagent placed in front of the electrolyzer, while the main and additional devices for moving The cores are made in the form of coils located vertically or at a small angle to the vertical, the casing and electrodes of the electrolyzer are made in the form of vertical coaxially mounted cylinders, while the casing is made in the form of an anode, the sump and the foam separator are made in the form of cylindrical containers installed at an acute angle to the vertical equipped in the lower part with a water inlet element and connected in the upper part with horizontal chambers with levers and floats placed in them, equipped with covers, on the lids of the chambers ika and skimmer valves arranged respectively output oil and sludge, connected to levers sump chamber at the bottom of the cylindrical container skimmer at the top part provided with the water output elements, a cylindrical container chamber and skimmer interconnected slit.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the device for supplying the reagent is made in the form of pipes equipped with valves.