Способ очистки маслоэмульсионных сточных вод

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 61/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГО ПАТЕНТ СССР)

Лф з. Лl у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ” ---...

К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704680/26 (22 14.06.89 (46 07.02.93, Бюл. N 5 (75 А.Л.Рабинович, E.Â.Áëèíoâ, С.П.Финаде в и О.Н.Ступак (56 Шелекетина Т.Г. Очистка стойких эмульси нных сточных вод предприятий черной ме аллургии методом ультрафильтрации.—

Ав,ореферат диссертации на соискание учено степени кандидата технических наук.

Ки в, 1989, с. 12. (54 СПОСОБ ОЧИСТКИ МАСЛОЭМУЛЬСИОННЫХ СТОЧНЫХ ВОД (57 Использование: в области очистки масло мульсионных промышленных сточных во методом ультрафильтрации. Исходную эмульсию фильтруют через ультрафильтры

Изобретение относится к области очистки маслоэмульсионных сточных вод методами ультрафильтчации и может быть использовано во всех отраслях народного хо яйства, например в металлургической и машиностроительной, где масляные эмульсии применяют в качестве смазочно1 охлаждающих жидкостей, моющих и обезжиривающих средств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ очистки стойких эмульсионных сточных вод предприятий черной металлургии методом ультрафильтрации, включающим предварительную механическую очистку сточных вод при помощи фильтра, или метода напорной флотации, фильтрацию под давлением 0,2-0,4

Мха че рез ул ьтрафил ьтры, возвращение

SU,, 1792729 А1 под давлением. Фильтрат отводят для использования. Процесс ведут в двух контурах: в ультрафильтрационном, в котором эмульсию разделяют на концентрат и фильтрат, и в сепарационном, в котором эмульсию разделяют на масляную фазу, непрерывно удаляемую, и осветленную фазу, возвращаемую в сборник исходной эмульсии, Из ультрафильтрационного контура в сепарационный непрерывно отводят часть концентрата в объеме, зависящем от свойств исходной эмульсии. Сепарацию проводят методом напорной флотации, газ для которой вводят через эжектор в циркуляционный насос для последующего растворения в ультрафильтрационном койтуре, 1 з и. ф лы, 1 табл,, 1 ил, очищенной воды (фильтрата с ультрафильтров) для повторного использования, регенерацию выделенных маслопродуктов или сжигание концентрата эмульсии.

Недостатком известного способа является уменьшение удельной производительности мембран ультрафильтров в процессе циркуляции концентрата за счет увеличения его концентрации по масляной фазе от 0,5-5 до 15-25, так как увеличивается прохождение молекул эмульгатора череэ мембрану с ростом концентрации эмульсии и, как следствие, увеличивается содержание нефтепродуктов в фильтрате (пермеате), Так при изменении содержания масляной фазы в концентрате от 2 до 250 качество фильтрата ухудшается по веществам, экстрагиру- . емым эфиром, от 80 до 160-240 мг/л, а по нефтепродуктам от 8 — 10 до 20 — 30 мг/л. Кро1792729 ме того, увеличиваются затраты на дальней- приостановить рост концентраций при прошее обезвреживание концентрата методом ведении ультрафильтрации вследствие сжигания за счет увеличения выхода кон- уменьшенияобъемамаслянойфазы,получацентрата по объему вследствие того, что емой в процессе сепарации. дальнейшее повышение содержания масля- 5 Отвод всего объема концентрата, обраной фазы в концентрате становится эконо- зовавшегося в результате ультрафильтрамически нецелесообразным (чем ниже ее ции, или части его в зависимости от свойств концентрация,тем большеобъем). При этом исходной эмульсии из уль.графильтрационувеличиваютсягабаритыустановки(необхо- ного потока в сепарационный позволяет димой для осуществления данного способа) "0 обеспечить снижение концентрационной за счет установки насосов и напорных ба- поляризации примембранного слоя, что неков, служащих для растворения флотирую- достижимо при очистке маслоэмульсионных щего воздуха, используемого для сточных вод известными способами, и, как предварительной очистки сточных вод мето- следствие, повысить среднюю за фильтродом напорной флотации. 15 цикл производительность мембран ультра- .

Цель изобретения — повышение фильтров (за счет непрерывного выведения производительности за счет снижения концентрата из ультрафильтрационного поконцентрационной поляризации при ульт- тока в сепарационный), Выделение в сепарафильтрации. р ац и онном потоке из концентрата

Цель достигается тем, что в способе очи- 20 масля ной фазы обеспечивает поддержание . стки маслоэмульсионных сточных вод, постоянной концентрации отводимого конвключающем подачу исходной эмульсии в цейтрата, а это приводит к снижению явлесборник, фильтрацию ее через ультра- ния концентрационной поляризации в фильтр, отвод фильтрата и концентрата, ре-. ультрафильтрах. циркуляцию концентрата, согласно 25 . Ввод осветленной фазы. полученной в изобретению концентрат разделяют на два результате сепарации, в исходную эмульпотока, один йз которых подают через ре- сию обеспечивает ее многократную очистку циркуляционную линию на ультрафильтра- в блоке ультрафильтров. цию, а другой — на сепарацию с Снижение концентраций йефтепродукразделением концентрата на масляную и 3О тов и эмульгаторов перед ультрафильтрами осветленную фазы, масляную фазу отводят, позволяет уменьшить также и их содержаа осветленную возвращают в сборник ис- ние в фильтрате (пермеате), получаемом в ходной эмульсии, при этом-сепарацию про- результате процесса ультрафильтрации. водят методом напорной флотации, газ для . Введение газа через эжектор в циркулякоторойвводятчерезэжекторпередультра- 35 ционный насос обеспечивает его полное фильтрацией. растворение в эмульсии при ультрафильтраСопоставительйый анализ предлагае- ции и позволяет отказаться от напорных мого решения с прототипом показывает, что баков, которые-необходимы для проведения предлагаемый способ отличается от извест- процесса напорной флотации. ного тем, что концентрат разделяют на два 40 На чертеже представлена схема осущепотока, Один из которых подают через ре- ствления способа. циркуляционную линию на ультрафильтра- Схема содержит два контура, ультрацию. а другой — на сепарацию с фильтрационныйАисепарационныйБ.Конразделением концентрата на масляную и тур А содержит циркуляционный насос 3 с осветленную фазы. масляную фазу отводят, 45 подключенным к нему эжектором 6, блок а осветленную возвращают в сборник ис- ультрафильтров 4, регулируемую заслонку ходной эмульсии. 5. Контур Б содержит приемный бак 1, регуДругимотличием предлагаемого спосо-. лирующую заслонку 2, регулирующую забаявляетсято,чтосепарациюпроводятме- слонку 7, напорный флотатор 8 и тодом напорной флотации, газ для которой 50 редуцирующую коноидальную насадку 9. вводят через эжектор перед фильтрацией. Способ по данной схеме осуществляетПроведение очистки маслоэмульсион- ся следующим образом, ных сточных водс разделением концентра- . Исходная эмульсия поступает в приемта на два потока позволяет провести ныйбак1 контура B,откудачерезрегулируконцентрирование эмульсии до оптималь- 55 ющую заслонку 2 попадает во всасывающий ных (пониженных значений) в том потоке, трубопровод циркуляционного насоса 3, который подают на ультрафильтрацию, а в осуществляющегоциркуляциюэмульсиичетом потоке, что подают на сепарацию — не- рез блок ультрафильтров 4 и регулирующую обходимую степень осветления концентра- заслонку 5, обеспечивающую необходимую та от масляной фазы, что позволяет величину циркуляционного расхода. К цир1792729 куляционному насосу 3 подключен воздушный эжектор 6, через который во всасывающий трубопровод циркуляционного насоса

3 пбдсасывается газ, составляющий до 35% от объема циркулируемой через насос . жидкости, Газ при давлении 0,3-0,5 МПа, созДаваемом циркуляцион,.ым насосом 3, растворяется в исходной эмульсии, B блоке ул ьтрафил ьтров 4 происходит разделение исходной эмульсии на водную и масляную фазй, т,е, разделение исходной эмульсии на конЦентрат и фильтрат (пермеат). При этом в концентрате увеличивается содержание масйяной фазы зэ счет очистки фильтрата от мас яной фазы. При этом растворенный газ сво одно проходит через мембраны ультрафильтров вместе с фильтратом (пермеатом) и н оыщвет очищенную воду (филвтрет).

Полученный фильтрат используют для пов1торного приготовления свежей эмульсии, В зависимости от свойств исходной эмульсии весь концентрат, содержащий растворенный воздух, или часть его из контур А через регулирующую заслонку 7 отво ится в контур Б для разделения в на орном флотаторе 8. После прохождения ре уцирующей коноидальной насадки 9 рас воренный в концентрате газ за счет рез1кого снижения давления до атмосферного иачинает выделяться в напорном флотаторе. При всплывании пузырьки газа зах1ватывают с собой частицы масляной фаI. зы, образуя на поверхности флотатора пену, которую непрерывно удаляют или для после дующего ее обезвреживания, например, методом сжигания, или для последующей регенерации содержащихся в ней маслопродуктов, При этом осветленную часть концентрата отводят в приемный бак 1, где смешивают с исходной эмульсией для повторной ультрафильтрации в контуре А,, Цикл повторяют до тех пор, пока скорость фильтрования не снизится ниже расчетно . После этого проводят промывку мембран блока ультрафильтров 4 специальны4 раствором. Затем цикл фильтрации по, втс1ря ют., Пример. Проведен эксперимент, согласно которому образуемая на эмульсоле НГЛ-205 отработанная эмульсия была по) вергнута очистке известным и предлагаем м способами.

В отработанной эмульсии исходное содержание веществ, экстрагируемых эфирой. составляло в пределах 13-35 г/л (среднее 24 гlл), а по нефтепродуктам — в пределах 11,7-30,1 г/л (среднее 20,9 г/л).

Для осуществления эксперимента были созданы два контура А и Б, ультрафильтрацирнный и сепарационный.

55 По первому варианту исходная эмульсия из приемного бака через регулирующую заслонку, циркуляционный насос поступала вначале в блок трубчатых ультрафил ьтров со скоростью 3,5 м/с, при этом давление перед ультрафильтрами поддерживалось в преде5

В одном случае ультрафильтрационный контур состоял из циркуляционного насоса, блока трубчатых ультрафильтрэтов 6ТУ05/2, оснащенных мембранами Ф-1, и регулирующей заслонки. Сепарационный контур содержал приемный бак, две регулирующие заслонки и сепарирующее устройство в виде тонкослойного отстойника.

B другом случае ультрафильтрационный контур состоял из циркуляционного насоса, снабженного эжектором для подачи воздуха, блока трубчатых ультрафильтров

БТУ-05!2, оснащенных мембранами Ф-1, и регулирующей заслонки. Сепарационный контур содержал приемный бак, две регулирующие заслонки, сепарирующее устройство в виде напорного флотатора и редуцирующую кокоидальную насадку.

При этом производительность ультрафильтров составляла 20 — 30 л/ч м .

Вначале процесс ультрафильтрации осуществляли известным способом. Для этого предварительно провели очистку эмульсии в фильтрах, а затем ультрафильтрацию в блоке трубчатых ультрафильтров. В ходе эксперимента установлено, что производительность мембран в довольно короткий срок резко снизилась до недопустимой и концентрационная поляризация в мембранном слое выросла. При этом удельная и роизводител ьность мембран ультрафильтрэтов снизилась до 45% от первоначальной, Это произошло.за счет того, что получаемый в процессе разделения концентрат не выводился из контура, а вновь смешивался с исходной эмульсией, которая поступала в блок ультрафильтров с еще большей концентрацией, особенно по масляной фазе.

Содержание остаточных концентраций нефтепродуктов в фильтрате (пермеате) составило 15 — 26 мг/л (среднее 20,5 мг/л), а по веществам, экстрагирующим эфиром — 100300 мг/л (среднее 200 мг/л). Объем концентрата, направляемого на сжигание, составил 10% от объема исходной эмульсии

Предлагаемым способом процесс ультрафильтрации осуществляли по двум вариантам, в обоих вариантах процесс ультрэфильтрации проводили в двух контурах (ультрафильтрационном и концентрационном), но в первом варианте процесс сепарации осуществляли в тонкослойном отстойнике. а во втором варианте — методом напорной флотации.

1792729

15

25

40

55 лах 0,3-0,5 МПа. В блоке трубчатых ультрафильтров происходило разделение исходной эмульсии на фильтрат (пермеат) и концентрат. Получаемый концентрат непрерывно выводился при помощи регулирую- 5 щей заслонки в сепарационный контур для разделения в тонкослойном отстойнике на масляную и осветленную фазы. При этом наибольшая производительность и длительность фильтроцикла были получены в том случае, когда весь концентрат из ультрафильтрационного контура выводился в сепарационный. Всплывающая в отстойнике масляная фаза непрерывно удалялась, а осветленная фаза отводилась в приемный бак, где вновь смешивалась с исходной эмульсией. При этом удельная производительность мембран уменьшилась не более чем на 25%. Содержание в фильтрате остаточных веществ, экстрагируемых эфиром, составило 100 — 200 мг/л (среднее 15 мг/л);

Объем концентрата-, направляемого на сжигание, составил 7% от объема исходной эмульсии.

По второму варианту исходная эмульсия из приемного бака через регулирующую заслонку и циркуляционный насос (через эжектор которого подсасывается в трубопровод атмосферный воздух, который затем растворяется в исходной эмульсии) поступалаа в блок трубчатых ул ьтрафил ьтров со скоростью 3,5 м/с, Давление перед ультрафильтрами также поддерживалось в пределах 0 3-0,5 МПа. В блоке трубчатых ультрафильтров происходило разделение 3 исходной эмульсии на фильтрат (пермеат) и концентрат. При этом концентрат непрерывно выводился при помощи регулирующей заслонки в сепарационный контур, в котором после прохождения редуцирующей коноидальной насадки напорного флотатора происходило выделение воздуха, растворенного в концентрате. При этом выделяемый воздух флотировал в пену деэ-. мульгированные частицы масляной фазы. 4

Всплывающая с маслопродуктом пена непрерывно удалялась из флотатора, а осветленная фаза концентрата отводилась в приемный бак, где вновь смешивалась с исходной эмульсией для повторной ультрафильтрации. При этом наибольшая производительность и длительность фильтроцикла были достигнуты тогда, когда весь объем концентрата выводился из ультрафильтрационного контура в сепарационный, При этом удельная производительность уменьшилась не более чем на

15%. Содержание в фильтрате остаточных . веществ, экстрагируемых эфиром, составило 80-180 мг/л (среднее 130 мг/л), а по нефтепродуктам — 5,3 — 15,0 мг/л (среднее 10 мг/n), Объем концентрата, направляемого на сжигание, составил 5% от объема исходной эмульсии.

Результаты испытаний приведены в таблице

Как видно из таблицы, средняя удельная скорость при производительность мембран по п.1 предлагаемого способа превосходит производительность мембран в известном способе в 1 5 раза, а по п.2 — в

1,6 раза.

Кроме того, в результате испытаний установлено, что увеличение концентрации циркулирующей эмульсии от 0,1 до 20% приводит к тому, что производительность мембран падает в 2,5-3 раза, а дальнейшее увеличение концентрации до 26% не оказывает существенного влияния на проиэводительность

При этом скорость фильтрации примерно равна 2 л/м . ч. При увеличении концентрации в циркулируемой эмульсии до

30 — 50% загрязнений процесс ультрафильтрации прекращается. Таким образом, удельная скорость ультрафильтрации существенно зависит от величины концентрации загрязнений в эмульсии, циркулируемой в контуре, Использование предлагаемого способа очистки маслоэмульсионных сточных вод обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

Повышается средняя за фильтроцикл производительность мембран ультрафильтров за счет снижения концентрационной поляризации примембранного слоя.

Уменьшается содержание концентраций нефтепродуктов за счет снижения их конструкций перед ультрафильтрационной мембраной. Следовательно, повышается эффективность очистки маслоэмульсионных сточных вод.

Обеспечивается дополнительное использование энергии, содержащейся в жидкости в случае осуществления сепарации методом напорной флотации.

Уменьшаются площади, занимаемые системой для очистки маслоэмульсионных сточных вод, в случае осуществления сепарации методом напорной флотации. за счет использования непосредственно емкости ультрафильтрационного контура, включая ультрафильтры вместо напорных баков, необходимых для осуществления процесса флота ци и.

Кроме того, улучшается качество фильтрата (пермеата), получаемого в результате процесса ультрафильтрации. эа счет насы17927 "9

N. и/и.П редл а га емый способ по

ll. 1

Известный способ

П редлагаемый способ по и. 2

30

50

25

33

AN знульсил

СЬютр рамка сжтание щения фильтратэ кислородом воздуха, esoдимого в ультрафильтрэционный контур через эжектор для осуществления сепарации методом напорной флотации. В этом случае

5 формула изобретения . Способ очистки маслоэмульсионных сточных вод, включающий подачу исходной эмульсии в сборник, фильтрацию ее через увьт ефилвтр, отвод фипвтрвтв и концентрата, рециркуляцию концентрата, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения производительности за счет снижения концентрационной поляризации при ультрафиль трации,-концентрат разделяют на два потс1ка, один из которых подают через реПараметры, характеризующие работу установки

Объем циркуляционного контура, м

Время фильтроцикла (полного), ч

Средняя удельная скорость в фильтроцикле, л/м ч

Концентрация исходной эмульсии,,/

Концентрация загрязнений в выводимой на сжигание части концентрата, %

Площадь ультрафильтрации, м растворенный воздух легко проникает через мембраны ультрафильтров в фильтрэт и способствует дополнительному окислению легко окисляемых примесей сточных вод. циркуляционную линию на ультрафильтрацию, э второй — на сепарацию с разделением концентрата на масляную и осветленную фазы, масляную фазу отводят, а осветленную возвращают в сборник исходной эмульсии.

2, Способ по п;1, отличающийся тем, что сепарацию проводят методом напорной флотации, гаэ для которой вводят через эжектор перед ультрафильтрацией.