Способ ультрафильтрационной очистки щелочных маслоэмульсионных стоков
Область использования: очистка моющих растворов после промывки оборудования , холодно-катанного листа, труб в металлургической, машиностроительной отраслях промышленности. Сущность изобретения: установку очистки, содержащую трубчатые электрофильтры перед очисткой стоков предварительно заполняют раствором , содержащим щелочные компоненты в количестве, равном исходному в очищаемых стоках , а компоненты эмульгатора в количестве , обеспечивающем содержание органических кислот в растворе 0,08-0,12%. В качестве компонентов эмульгатора используют эмульсол, который содержится в очищаемом стоке в количестве 2-3%. Способ обеспечивает производительность ультрафильтров на высоком уровне в течение 30 ч, тогда как без предварительной обработки производительность падает на 40-50% в течение первых 2-3 ч. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил. с (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 02 F 1/44
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (I OCllATEHT CCCP) Оп ИСАН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ ": .::;-:."."„- -" :.
К АВТОPСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898344/26 (22) 02,01.91 (46) 15,12.92. Бюл. ¹ 46 (71) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на . предприятиях черной металлургии (72) С,И.Эпштейн, А.M. Каролинский, Е.Г.Качанов, Т.Г.Шелекетина и С.К.Мэн (56) Патент США ¹4198293, кл. В 01 013/00, 1978.
Очистка воды от эмульгированных нефтепродуктов беромембранной фильтрацией. с тангенциальным потоком Информационный листок Владимирского межотраслевого территориального центра научно-технической информации и пропаганды ¹ 86-49, серия P-31.05.01. (54) СПОСОБ УЛ ЬТРАФИЛЬТРАЦИОННОЙ
ОЧИСТКИ ЩЕЛОЧНЫХ МАСЛОЭМУЛЬСИОННЫХ СТОКОВ
Изобретение относится к очистке воды и может быть использовано при очистке обезжиривающих и моющих растворов после промывки маслоэмульсионных систем оборудования, холодно-катанного листа, деталей, труб в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Известен способ мембранного разделения (обратный осмос, ультрафильтрация) с использованием трубчатых разделительных элементов, предназначенный для очистки промышленных сточных вод, отличающийся
„„53J 1781178 А1 (57) Область использования: очистка моющих растворов после промывки оборудования, холодно-катанного листа, труб в металлургической, машиностроительной отраслях промышленности. Сущность изобретения: установку очистки, содержащую
- трубчатые электрофильтры перед очисткой стоков предварительно заполняют раствором, содержащим щелочные компоненты в количестве, равном исходному в очищаемых
"стоках, а компоненты эмульгатора в количестве, обеспечивающем содержание органических кислот в растворе 0,08-0,12, В качестве компонентов эмульгатора используют эмульсол, который содержится в очищаемом стоке в количестве 2-З . Способ обеспечивает производительность ультрафильтров на высоком уровне в течение 30 ч, тогда как без предварительной обработки производительность падает на 40-50 (, в течение первых 2-3 ч. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.
СО
-й тем, что в обрабатываемую жидкость вводят губчатые шарики для очистки внутренней поверхности ультрафильтров от загрязнений.
- Ю
Однако, этот соОсоб является недостаточно эффективным, т.к, не предотвращает попадание загрязнений внутрь пор, причем эти загрязнения не могут быть удалены механическими и другими методами. Кроме того, введение губчатых шариков в раствор затрудняет эксплуатацию системы очистки.
Наиболее близким к предложенному является способ ультрафильтрационной очи-.
1781178
15
25 и 2 служат трубопроводы с задвижками 16 и
17.
Очистку проводят следующим образом.
Бак 1 заполняют 0,5%-ной обработанной эмульсией на базе эмульсола "Т" с добавле30 нием соды в количестве 2%, (Это соответствует составу стоков после промывки эмульсионных систем и оборудования стана холодной прокатки Череповецкого металлургического комбината), Эмульсию дово35 дят до t = 50 С, а затем через задвижки 10 и
11 подают в бак 2. После заполнения бака 2 задвижку 10 закрывают, насос 7 включают при закрытой задвижке 12 и открытой задвижке 13, затем задвижку 12 открывают до
40 тех пор, пока расход жидкости, забираемой насосом из бака 2 через патрубок 3 и определяемый по расходомеру 15, не достигает
15 м /ч (при этом скорость жидкости в тубах
3 ультрафильтров составляет 5 м/с). Циркули55 стки маслоэмульсионных сточных вод, включающий ввод стоков в контур очистки, состоящий из трубчатых ультрафильтров, насоса и бака-отстойника, многократную циркуляцию по контуру. очистки, отвод фильтрата и маслопенного продукта (2).
Недостатком этого способа является низкая производительность ультрафильтров ввиду быстрого забивания пор частицами дисперсной фазы.
Целью изобретения является повышение производительности ультрафильтров.
С этой целью при ультрафильтрационной очистке щелочных маслоэмульсионных стоков, включающей ввод жидкости, содержащей щелочные агенты и эмульсол, циркуляционный контур очистки, многократную циркуляцию раствора по контуру, отвод фильтра и концентрата, циркуляционный контур перед началом работы заполняют раствором с содержанием щелочных компо-. нентов в количестве, равном исходному s-: очищаемых стоках; и компонентов эмульга: тора, входящего в состав эмульсии, причем: содержание органических кислот эмульгатора в растворе. составляет 0,08-0,12%;
В качестве источника эмульгатора может быть использован эмульсол того же вида, который содержится в загрязненном. стоке, в количестве 2-3%.
При попадании эмульсии с прамываемых поверхностей в моющий раствор, содержащий ионы легких металлов (например
Na+), образуются мыла жидких кислот, входящих в состав эмульгатора. Однако концентрация этих мыл незначительна.
Поэтому они не могут обеспечить ту степень, лиофильности поверхности мембраны и частиц загрязнений, которая препятствует соприкосновению этих частиц и мембраны.
При этом загрязнения попадают в поры мембраны и закупоривают их, необходимо снижая производительность ультрафильтров. При увеличении количества эмульгатора в очищаемом растворе увеличивается 4 .концентрация мыла, а следовательно и лиофильность поверхностей, т.е. возрастает . моющая способность раствора по отношению к загрязенениям, откладывающимся на поверхности мембран. Это способствует поддержанию высокой пропускной способности мембран в первое время работы (при малом содержании органических кислот в исходной отработанной жидкости) до тех пор, пока за счет концентрирования содержания компонентов эмульгатора не возрастает до количества, обеспечивающего лиофильность поверхности мембраны и загрязнений, На чертеже представлена установка, на которой осуществляют очистку.
Установка включает бак для хранения загрязненного щелочного маслоэмульсионного стока 1, бак-отстойник 2 с патрубком 3 для забора жидкости. Баки 1 и 2 снабжены распределительными дырчатыми перегородками 5 и маслосодержащимй перегородками 6. Установка включает циркуляционный насос 7, трубчатые ультрафильтры БТУ 0,5/28, соединенные последовательно.Ультрафильтры 8 заключены в кожухи, снабженные шлангами 9 для отвода фильтрата, На трубопроводах, соединяющих баки 1 и 2 с насосом 7, установлены задвижки 10 и 11. На входе и выходе ультра" фильтров установлены задвижки 12 и 13 и манометры 14. На трубопроводе, отводящем циркулирующую жидкость от ультрафильтров, установлена расходомерная шайба 15. Бак 2 оборудован трубопроводом для подвода воздуха, а бак 1 — змеевиком для подогрева очищаемой жидкости. Для возврата циркулирующей жидкости в баки 1 рующая жидкость, пройдя ультрафильтры, поступает через коллекторы 4 и задвижки16 и 17 в баки 1 и 2, проходят через дырчатые перегородки 5 (для выравнивания скорости потока). В зоне отстаивания масло. выделившееся из эмульсии в процессе фильтрации всплывает и удерживается пеоегооодкой 6 от попадания в патрубок 3.
Фильтрат через шланги 9 вновь направляют в бак=бтстойник 2. Таким образом, концентрация эмульсола в очищаемой эмульсии не изменяется.
В одной из серий экспериментов в баки
1 и 2 добавляют компоненты эмульгатора, входящего в эмульсол "Т" — триэтаноламина (ТЭА) и олеиновой кислоты — в весовом со1781178
Производительность ультрафильтров л/м ч пои добавлении ТЭА и олеиновой"кислоты r/дм
Время от начала . очистки, .ч
2,30
0,51. 1,2
0,62
0,8
0,25
0,00
54,7
54,8
54,6
54,2
54,0
53,5
53,7
53,8
53,6
52,8 .
53,2
54,2.
53,6
66,3 =;;
44,2
40.3 - -.
365 ..
32,4 -.:
25,6
24.5
24,0
24,2
23,6 .
23,6
23,2
23,0
54,4
55,0
54,9
54,6
54,3 ..54,0
53,9
53,7
53,7
53,4
53,5
53,4
53,5
54,2
54,1
54,0
54,3
53,9
54,0 54,1
54,2
54,2
53,6
53,5
53,5
53,4
57,3
55,6 :
53,6
52,2
52,0
51,3 .
51,4
51,4
51,2
49,1
48,9
49,0
49,0
60,1
53,4.
50,1
47,2
45,5
42,3
42,2
41,7
41,8
40,3
40,5
40,6
40,4
64,2
50,1
46,2
42,1
40,3
36,8
35,7
34,8
32,4
30,9
30,8
30,8
30,6
О
4: .
12
24
28
32
36
48
52
56
5 6 отношении 0,46:1, т.е, в том, в каком они также с добавлением 2 соды. После запунаходятся в эмульгаторе — триэтаноловом ска установки в работу, как описано выше, мыле олеиновой кислоты.: . - фильтрат по шлангам 9 не направлялся в бак
Содержание органических кислот 0,08- 2, а вйводится из системы, задвижку 16 за0,12% соответствует количеству мыл, обра- 5 крывают, а задвижку 10 приоткрывают для зующихся в растворе, около 0,8-1,2 г/дм, обеспечения подсоса отработанной эмульпри котором проявляется оптимум моющей сии из бака 1. в количестве, равном объему способности, ... . -::.,". отводимого фильтрата. Показатели работы
Изменение производительности ульт- устайовки приведены в табл. 4, рафильтровстечениемвременипри давле- 10 Как следует из приведенных данных, нии 0,15 МПа показано в табл. 1.. при использовании предложенного техниВ качестве вещества, содержащего ком- ческого решения производительность ультпоненты эмульгатора, можно использовать рафильтров поддерживалась на эмульсол. Данные по исследованию работы — постоянном высоком уровне в течение 30 ч, ультрафильтров с использованием в качест- 15 тогдакак при очистке по известному методу ве рабочей жидкости эмульсии на основе " (непосредственная подача загрязненного эмульсола "Т" приведены в табл. 2.. стока иа ультрафильтры) производительПроведены также исследования по уль- : ность в течение первых 2-3-х часов падает . трафильтрации отработанных растворов, на40-50 . содержащих моющие компоненты NaOH 20
30 г/л) и МС-15 и в качестве дисперсной: Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я фазы -частицы эмульсии на основе эмуль- 1.Способультрафильтрационнойочистсола ЭГТ, в состав которого входят органи- ки щелочных маслозмульсионных стоков, ческие кислоты — гиссополовые смолы и включающий многократную циркуляцию телловое масло, включающее олеийовую 25 раствора по контуру очистки, содержащему кислоту. Результаты исследованийприведе- трубчатые ультрафильтры,отвод фильтра и ны втабл,3. .: . .: концентрата,отл ича ющийсятем,что, Наилучшие результаты (высокая удель-: с целью повышения производительности ная производительность) достигнуты при ультрафильтров, циркуляционный контур содеожании :органических кислот 0;8-1,2 30 очистки предварительно заполйяют-раствог/дм, При более высоком содержании ор- ром, содержащим щелочные компоненты в ганических.кислот производительность не количестве, равном исходному в очищаемых возрастает, стоках, а компоненты эмульгатора - в колиПример. В бак 1 заливают 0,5 - уе .честве, обеспечивающем содержание оргаотработанную эмульсию с добавлением 2% 35 нических кислот в растворе 0,08-0,12 . соды, что имитировало сточные воды после 2. Способ по и;1, о тл и ч а ю шийся промывки маслоэмульсионных систем и ..тем, что в качестве компонентов эмульгатора оборудования. В баке отстойнике 2 готовят используют эмульсол, который содержится
2) -ную эмульсию на основе эмульсола "Т" в очищаемом стоке в количестве 2-37 .. .Т аблица 1, 8
Продолжение табл.1
1781178
П ри меча н ие: . t таблице указана концентрация олеиновой кислоты.
Концентрация тризталонамина составляет 45 ...46 от концентрации олеиновой кислоты.
Таблица 2
Производительность ультрафильтров, л/м . ч, при добавлении змульсола "Т" г/ м
Время от начала очист ки,ч
10,5 15,1
20,5
2,6
30,7
5,3
41,4 60,0
148
91,2
118
109
101
75,4.-.-, 66,3
60, 1.
55,7
96,3
88,5
52,8
51,6
51,1
83,2
80,1
78,5
77,3
76,2
76,0
75,8
50,8
50,3
49,5
49,1
П р и м е ч а н и е: Исходное содержание. змульсола "Т"
0,5 в стоках -. r дм
Табл и ца .3
Производительность ультрафильтров, л/м ч при добавлении госсиполовых смол и олеиновой кислоты г/
Время от начала очистки, ч
0.8
0,00
0,18
0,29
0,52
1,2
1,54
110,4
109,7
110,6
108,7
109,9
102,1
110,6
110,3
110,8
110,5
110,3
111,8
110,8
110,3
О
4
8
12
24
28
32
36
48
52
56
0
6
12
18
24
36
42
48
162
70,6
45,5
33,2
26,3
21;2
18,0
15,5
15,2
14,3
13,5
13,0
13,0
12,7
120,0
105,6
100,2
94,6
92,2
90,0
86, 0
83,4
81,6
79,7
75,2
73,4
70,7
68,9
119,1
82,8
81;8
81,8
86,8
92,2 °
89,7
83,6
82,2
80,4
78,9
78,7
77,9
78,0
116,3
97,2
96,8:
96,2
95,2
95,0
93,7
92,9
92,8
93,1
91,9
90,.8
90,2
897
133
119
112
108
106
106
105,5
105,5
105,5
105
104,8
112,5
110,8
109,О
107,3
105,1
104,6
103,8
101,6
101,1
99,7
99,7
136
131
129
128
129
129
131
130
114,2
113,2
112,4
111,5
111.0
1 10,7
110,4
109,1
109,5
109,8
109.2
109,3
108,8
108,2
134
133
133
132
133
134
133
133
134
136
134
118
118
119
119
118
118
11.7
117
116
117
118
117
117
118
112,5
114,0
112,5
105,8
105,8
109,2
110,1
109,4
111,6112,0
109,9
112,5
112,4
111,7
88,9
89,6
89,7
89,5
89,2
88,8
88,9
88,9
89,4
90,2
90,3
90,1
89,4
1781178 та блица 4 с
Дата
Время
Содержание загрязнений в фильтрате, нг/дмз
Содержание загрязнений
s циркул.жидкости мг/дмз емпераура.> С в т.ч. нефзфирораст эфирорастворимые тепер
28/VII 13-30
20 "00
11,59 0,474 0,01 6 129
28,01 - .. - 129
28, 78 0, 750 0, 034 144
32,6 1,260 0,060 120
43, 1 1,3оо : о,о60 140 >»
Ф
Исходное содержанйе амуяьсола около В г/ дм,соды кальцинированной 20 г/дм
Примечание
Составитель С.3пштейн
Техред М.Моргентал Корректор Л.Лукач
Редактор А.Бер
Заказ 4250 . Тираж . Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 - .
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
29/VII 12-50
16 "45 19-00, Давление в ультрафильтре, ИПа о,189
О, 179
0, 199
0> 1 79
С, 189
Скорость в трубках, м/с
5,07 53
4,,95 . 51
5,07 58
5>07 56
507 54
20,0
34,0
34,0
43,33
57,15 в т.ч, нефтепродукты
Производительность мз/мз ч
