RU2486140C1 - Способ обработки осадков сточных вод - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам обработки осадков сточных вод, в том числе содержащих высококонцентрированные, эмульгированные нефтепродукты, и может быть использовано в промышленных предприятиях перед концентрированием осадков фильтрованием. Способ включает электрообработку асимметричным переменным током с последующим фильтрованием для концентрирования. Перед электрообработкой осадки подвергают виброакустическому воздействию в режимах обработки двух частотных поддиапазонов с нижней частотой, равной 0,3-0,8 кГц, и с верхней частотой, равной 9-18 кГц. Электрообработку осуществляют асимметричным переменным током с длительностью положительных импульсов 30-100 с и их амплитудой 0,4-0,6 А и с длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 6-10 с и 0,75-1,0 А. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс фильтрования для концентрирования осадков сточных вод. 2 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к способам обработки осадков сточных вод, в том числе содержащих высококонцентрированные, эмульгированные нефтепродукты и может быть использовано, например, в машиностроительной и родственных областях промышленности, перед концентрированием осадков фильтрованием.

Известен способ электрообработки осадка сточных вод, заключающийся в обработке осадка в электролизере с нерастворимыми окисно-рутениевыми анодами при анодной плотности тока 0,05-0,06 А/см² (авт. свид. СССР №783244, дата приоритета 23.06.1978, дата публикации 30.11.1980, авторы - Бабкин В.А. и др.).

Недостатком указанного способа является то, что при использовании нерастворимых электродов наблюдается выделение на них мелкодиспергированных пузырьков газа (Н₂ - на катоде, О₂ - на аноде), то есть только электрофлотация. При электрообработке осадков, содержащих эмульгированные и растворенные нефтепродукты, целесообразно применение двух взаимодействующих процессов: флотации и коагуляции, что возможно при использовании растворимых алюминиевых электродов. При электрокоагуляции происходит процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц.

Известен способ электрообработки осадков сточных вод, включающий обработку в электролизере с растворимыми алюминиевыми анодами [М.Г.Грановский, И.С.Лавров, О.В.Смирнов Электрообработка жидкостей. Из-во «Химия», Ленинградское отделение, 1976 г., с.118]. Однако данный способ при обработке нефтесодержащего осадка характеризуется большим расходом электроэнергии за счет поляризации электродов, вызванной адсорбцией частиц нефтепродуктов на аноде.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ очистки сточных вод от нефтепродуктов путем электрокоагуляции с использованием асимметричного переменного тока с длительностью положительных импульсов 60÷300 с и их амплитудой 0,5-2,0 А и длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 1-100 с и 2,0-4,5 А. Применение асимметричного тока способствует снижению поляризации электродов и увеличению выхода ионов Al³⁺, вызывающих коагуляцию частиц (авт. свид. СССР №981240, дата приоритета 18.01.1980, дата публикации 15.12.1982, авторы - Халтурина Т.И. и др., прототип).

Недостатком принятого в качестве прототипа способа в отношении осадков нефтесодержащих сточных вод является невысокая интенсивность фильтрования при их концентрировании.

Задачей изобретения является интенсификация фильтрования для концентрирования при обработке осадков нефтесодержащих сточных вод.

Для решения поставленной задачи в способе обработки осадков сточных вод, включающем электрообработку асимметричным переменным током с последующим фильтрованием для концентрирования, согласно изобретению, перед электрообработкой осадки подвергают виброакустическому воздействию в режимах обработки двух частотных поддиапазонов с нижней частотой, равной 0,3-0,8 кГц, и с верхней частотой, равной 9-18 кГц, а последующую электрообработку осуществляют асимметричным переменным током с длительностью положительных импульсов 30-100 с и их амплитудой 0,4-0,6 А и с длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 6-10 с и 0,75-1,0 А.

Использование данного способа приводит к интенсификации фильтрования осадка, так как уменьшается удельное сопротивление фильтрации в 8-10 раз, снижается нефтесодержание осадка на 39-45%, что позволяет увеличить производительность обезвоживающих аппаратов.

Результаты исследований по обработке нефтесодержащего осадка асимметричным током (по прототипу) представлены в табл.1.

Электрообработку осадка осуществляли следующим образом. Осадок обрабатывали в камере с электродами, выполненными из алюминия, расстояние между которыми 8 мм, рабочая поверхность электродов S=296 см², с помощью тока, представляющего собой последовательность импульсов положительной и отрицательной полярности, характеризуемых длительностью τ_пол. и τ_отр. (с) и амплитудой I_пол. и I_отр. (А).

Таблица 1
Режимы обработки осадка асимметричным током	Нефтесодержание, %	Удельное сопротивление фильтрации r·10-10, см/г
Исходный осадок	75,94	548
1 режим: Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30с}{6с}$$ Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,5}А;$$ $$I_{отр.}=\mathrm{0,8}А$$ Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,5}В;$$ $$U_{отр.}=4В$$	42,79	250

Продолжение таблицы 1
2 режим:	45,23	270
Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30\text{ с}}{\text{6 с}}$$
Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,4}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{0,75}\text{ А}$$
Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{3,9}\text{ В}$$
3 режим:	48,64	278
Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}}$$
Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$
Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=4\text{ В}$$
4 режим:	52,64	288
Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}}$$
Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$
Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{4,8}\text{ В}$$
5 режим:	58	380
Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{2\text{00 с}}{\text{10 с}}$$
Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{1,5}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{3,0}\text{ А}$$
Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{3,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{7,3}\text{ В}$$
6 режим:	62	430
Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{3\text{00 с}}{\text{10 с}}$$
Амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{2,0}\text{ А}$$ ; $$I_{отр.}=\mathrm{4,0}\text{ А}$$
Напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{4,5}\text{ В}$$ ; $$U_{отр.}=\mathrm{9,2}\text{ В}$$

Как видно из таблицы 1, электрообработка нефтесодержащего осадка асимметричным переменным током в оптимальных режимах при длительности положительных импульсов τ_пол.=30-100 с и амплитуде положительных импульсов I_пол.=0,4-0,6 А и соответственно длительности отрицательных импульсов τ_отр.=6-10 с и амплитуде I_отр.=0,75-1,0 А при времени контакта t_к=3 мин позволяет снижать удельное сопротивление фильтрации осадка в 1,9÷2,2 раза.

Данные по изменению свойств нефтесодержащего осадка после виброакустического воздействия при различных режимах и последующей обработки асимметричным переменным током приведены в табл.2.

Таблица 2
Свойства осадка	Исходный осадок	Виброакустическое воздействие и элекрообработка
		1 режим	2 режим	3 режим	4 режим
Удельное сопротивление фильтрации,	548	51	56	58,4	69,7
r×10-10, см/г
Нефтесодержание, %	75,94	33,2	30,4	34,41	36,18

Как показали результаты исследований, применение виброакустического воздействия и последующей электрообработки асимметричным током более эффективно влияет на водоотдающую способность нефтесодержащего осадка. Установлено, что предварительная виброакустическая обработка в течение 3-х минут и последующая электрокоагуляция приводит к снижению нефтесодержания осадка на 39-45%, удельного сопротивления фильтрации осадка в 8-10 раз, что позволяет интенсифицировать фильтрование для концентрирования при обработке осадков нефтесодержащих сточных вод.

Пример 1. Осадки нефтесодержащих сточных вод, с удельным сопротивлением фильтрации 548·10¹⁰ см/г подвергали виброакустическому воздействию при следующих параметрах: напряжение - 220 В, частота питающей сети - 50 Гц, количество частотных поддиапазонов - 2:

1 режим - нижняя частота 60 Гц-0,8 кГц, верхняя частота 3 Гц-18 кГц;

2 режим - нижняя частота 30 Гц-0,3 кГц, верхняя частота 3 Гц-18 кГц;

3 режим - нижняя частота 60 Гц-0,8 кГц, верхняя частота 1 Гц-9 кГц;

4 режим - нижняя частота 30 Гц-0,3 кГц, верхняя частота 1 Гц-9 кГц.

Дальнейшую электрообработку проводили в режимах электрообработки асимметричным переменным током при следующих параметрах:

1 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30\text{ с}}{\text{6 с}}$$

; амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,5}\text{ А}$$

; $$I_{отр.}=\mathrm{0,8}\text{ А}$$

; напряжение

$$U_{пол.}=\mathrm{2,5}\text{ В}$$

; $$U_{отр.}=4\text{ В}$$

2 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{30\text{ с}}{\text{6 с}}$$

; амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,4}\text{ А}$$

; $$I_{отр.}=\mathrm{0,75}\text{ А}$$

; напряжение

$$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$

; $$U_{отр.}=\mathrm{3,9}\text{ В}$$

3 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}}$$

; амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$

; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$

; напряжение

$$U_{пол.}=\mathrm{2,5}\text{ В}$$

; $$U_{отр.}=4\text{ В}$$

4 режим:

Длительность $$\frac{{\tau }_{пол.}}{{\tau }_{отр.}}=\frac{1\text{00 с}}{\text{10 с}};$$

амплитуда $$I_{пол.}=\mathrm{0,6}\text{ А}$$

; $$I_{отр.}=\mathrm{1,0}\text{ А}$$

; напряжение $$U_{пол.}=\mathrm{2,3}\text{ В}$$

; $$U_{отр.}=\mathrm{4,8}\text{ В}$$

Существо способа состоит в том, что предварительное воздействие виброакустических колебаний звукового диапазона вызывает деформацию взвеси и нефтяных частиц, что приводит к изменению структуры осадка из-за возрастающего количества активных центров контакта, способствующих учащению контактов активированных частиц, вызывающих слипание и укрупнение конгломератов, и облегчению последующего энергетического воздействия на систему «вода - нефтесодержащий осадок» при обработке осадка асимметричным переменным током из-за снижения сил взаимодействия между крупными ассоциатами молекул гидроксида алюминия и молекулами воды. Применение виброакустического воздействия и последующей электрообработки асимметричным током эффективно влияет на водоотдающую способность нефтесодержащего осадка для интенсификации фильтрования осадка при его концентрировании.

Claims (1)

1. Способ обработки осадков сточных вод, включающий электрообработку асимметричным переменным током с последующим фильтрованием для концентрирования, отличающийся тем, что перед электрообработкой осадки подвергают виброакустическому воздействию в режимах обработки двух частотных поддиапазонов с нижней частотой, равной 0,3-0,8 кГц, и с верхней частотой, равной 9-18 кГц, а последующую электрообработку осуществляют асимметричным переменным током с длительностью положительных импульсов 30-100 с и их амплитудой 0,4-0,6 А и с длительностью и амплитудой отрицательных импульсов соответственно 6-10 с и 0,75-1,0 А.