Способ очистки промышленных сточных вод и устройство для его осуществления

Способ очистки промышленных сточных вод и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области экологии, а именно к очистке промышленных сточных вод мясомолочных, масложировых, кожевенных и других производственных предприятий.

Известен способ очистки минерализованных жиросодержащих сточных вод от взвешенных частиц напорной флотацией либо электрофлотацией, заключающийся в том, что процесс флотации осуществляют при температуре 75-85°C с введением алюмосодержащих коагулянтов (RU 2116973 С1, МПК C02F 1/424, опубл. 10.08.1998 г.).

Недостатком такого способа является быстрое пассивирование (перевод поверхностного слоя металла из активного, в химическом отношении, состояния в пассивное) загрузки гальванопары, а также недостаточная степень очистки воды от жиров, взвешенных частиц, белков, высокомолекулярных жирных кислот.

Известен способ очистки сточных вод методом гальванокоагуляции, включающий пропускание воды с диспергированием воздуха через загрузку из смеси железной стружки и гранулированного углеродосодержащего материала (RU 2408542 С1, МПК C02F 1/463, опубл. 10.01.2011).

Недостатком такого способа является недостаточная степень очистки воды от жиров, взвешенных частиц, белков высокомолекулярных жирных кислот.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ очистки воды, включающий ее обработку в поле гальванического элемента с последующим разделением твердой и жидкой фаз (RU 2000274 С, МПК C02F 1/46, опубл. 07.09.1993 г., бюл. №33-36).

Недостатком такого способа является недостаточная степень очистки сточных вод от жиров, взвешенных частиц, белков высокомолекулярных жирных кислот, а также быстрое пассивирование гальванической пары типа анод-катод.

Известен гальванокоагулятор со стружечным анодом, содержащий корпус, патрубки подвода загрязненной воды и отвода обработанной воды, слой насадка из дисперсионного материала анодорастворимого материала (RU 73663 U1, МПК C02F 1/463, опубл. 27.05.2008 г.).

Недостатком гальванокоагулятора является недостаточная степень очистки сточных вод от жиров, взвешенных частиц, белков высокомолекулярных жирных кислот.

Известно устройство для гальванокоагуляции, содержащее корпус, заполненный слоем насадки из дисперсионного материала, образующего гальванопару, патрубки ввода и вывода воды, две решетки между которыми расположен слой насадки (RU 2079440 С1, МПК C02F 1/463, опубл. 20.05.1997 г.). Данное устройство принято за прототип.

Недостатком устройства является недостаточная степень очистки сточных вод от жиров, взвешенных частиц, белков, высокомолекулярных жирных кислот.

Задачей заявляемых способа и устройства является повышение степени очистки сточных вод от жиров, взвешенных частиц, белков, высокомолекулярных жирных кислот, а также замедление процесса пассивации.

Технический результат применения способа очистки промышленных сточных вод, включающего обработку сточных вод смесью компонентов, образующих короткозамкнутую гальваническую пару типа анод-катод, с последующим разделением твердой и жидкой фаз, состоит в том, что для повышения степени очистки воды, на гальваническую пару дополнительно воздействуют ультразвуковыми колебаниями с частотой 1-5 кГц.

Технический результат применения устройства для осуществления способа, содержащего корпус, заполненный слоем насадки из дисперсионного материала, образующего гальванопару, патрубки ввода и вывода воды, две горизонтальные решетки, между которыми расположен слой насадки, состоит в том, что вокруг корпуса соосно размещен цилиндрический магнитострикционный преобразователь, соединенный через волноводы по меньшей мере с двумя радиальными излучателями, имеющими форму полуцилиндров и расположенными между верхней и нижней перегородками.

Сущность процесса очистки промышленных стоков от жиров заключается во взаимодействии смеси компонентов короткозамкнутой гальванической пары с различной разностью электрохимических потенциалов типа анод-катод (железо-кокс, железо-медь) между собой в водной среде стоков. При этом происходит электрохимическая реакция, в результате которой образуются ионы двухвалентного Fe²⁺ и трехвалентного железа Fe³⁺. В процессе осаждения гидроксида железа Fe³⁺ происходит образование осадка.

В свою очередь, ионы трехвалентного Fe³⁺ при контакте с компонентом смеси из железа восстанавливаются до соединений двухвалентного железа типа FeCl₃.

Соединение хлористого железа FeCl₃ является сильным коагулянтом, способствующим коагуляции жиров, взвешенных частиц, белков в плотные агрегаты, которые в дальнейшем флотируют на поверхность сточных вод или выпадают в осадок.

Однако поверхность, образованная компонентами смеси короткозамкнутой гальванической пары, подвергается пассивации.

Для регенерации поверхности смеси компонентов короткозамкнутой гальванической пары на нее воздействуют ультразвуковыми колебаниями с частотой 1-5 кГц. Если частота ультразвуковых колебаний меньше 1 кГц или больше 5 кГц, то процесс регенерации замедляется. Таким образом, для эффективной регенерации поверхности смеси компонентов короткозамкнутой гальванической пары на нее необходимо воздействовать ультразвуковыми колебаниями с частотой 1-5 кГц.

В результате воздействия ультразвуковых колебаний с частотой 1-5 кГц на компоненты смеси короткозамкнутой гальванической пары, состоящей из мелких плоских либо цилиндрических стальных пружин, происходит непрерывное обновление диффузного пограничного слоя на поверхности компонентов смеси, что исключает их пассивирование, зарастание жирами, взвешенными частицами, белками, способствует непрерывному обновлению поверхности компонентов гальванопары и тем самым интенсификации процесса генерации ионов железа.

При воздействии ультразвуковых колебаний на анодный компонент смеси, состоящий из мелких плоских или цилиндрических пружин последние сжимаются, а затем вследствие упругих свойств стали разжимаются и стряхивают прикрепившиеся на их поверхности загрязнения, тем самым убыстряя процесс регенерации поверхности компонентов смеси короткозамкнутой гальванической пары.

Пример. Очистке подвергались сточные воды мясокомбината после их грубой очистки в жироловке. Исходные стоки содержали: жиры 1580 мг/л, взвешенные частицы 1350 мг/л, ХПК 1700 мг/л, БПК 5300 мг/л. Стоки очищали на установке колонного типа, в которую загружали гальваносмесь железо/кокс в пропорции 4/1 до 75-85% объема камеры. Стоки имели pH 1-2. Предельные скорости потока стоков через установку составляли 5-7 м/ч. Гальваносмесь в установке обрабатывалась ультразвуковыми колебаниями с частой 1-5 кГц, вырабатываемыми четырьмя радиальными излучателями. Для создания ультразвуковых колебаний использовался генератор УЗГ-10-22 мощностью 8 кВт, магнитострикционный преобразователь ПМС-6-22, имеющий площадь излучения 300 мм² и интенсивность около 0,15 Вт/мм².

Анодный компонент смеси гальванической пары (железо) загружался в установку в виде плоских пружин с расстоянием между максимумами 3-6 мм, а также цилиндрических пружин диметром 5 мм с расстоянием между витками от 1-5 мм.

Показатели очистки стоков мясокомбината представлены в таблице.

На фиг.1 изображена схема установки, на фиг.2 - разрез А-А. Устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, снабженный патрубками ввода 2 и вывода 3 воды, вывода сфлотированных жиров 4, вывода осадка 5, двумя поперечными перегородками 6, между которыми размещена смесь компонентов короткозамкнутой гальванической пары, причем анодный компонент смеси состоит из плоских стальных пластин с расстоянием между максимумами 3-6 мм и цилиндрических пружин диаметром 5 мм с расстоянием между витками 1-5 мм, магнитострикционный преобразователь 7, радиально соединенный через волноводы 8 с излучателями 9.

Устройство работает следующим образом.

Сточные воды, содержащие жиры, взвешенные частицы, белки, через входной патрубок 2 поступают в корпус 1. При взаимодействии стоков со смесью компонентов короткозамкнутой гальванической пары, заключенной между двумя поперечными перегородками 6, происходит электрохимическая реакция с образованием ионов железа, а также оксидных соединений, которые являются сильным коагулянтом жиров, взвешенных частиц, белков. Одновременно включается ультразвуковой генератор (не показан), который через магнитострикционный преобразователь 7 и волноводы 8, передает колебания на излучатели 9. При воздействии ультразвуковых колебаний в диапазоне частот 1-5 кГц на анодный компонент смеси короткозамкнутой гальванической пары последний сжимается, а затем вследствие упругих свойств стали «разжимается» и «стряхивает» прикрепившиеся на их поверхности загрязнения, тем самым способствуя повышению степени очистки сточных вод, а также убыстряя процесс регенерации поверхности компонентов смеси короткозамкнутой гальванической пары.

Сфлотированные жиры, взвешенные частицы, белки поднимаются на поверхность стоков и выводятся из корпуса через патрубок 4, а опустившийся вниз осадок выводится из корпуса через патрубок 5.

Положительный эффект применения устройства: степень очистки стоков от жиров - 96,2%, от белков и высокомолекулярных жирных кислот - 98,5%.

1. Способ очистки промышленных сточных вод, включающий их обработку смесью компонентов, образующих короткозамкнутую гальваническую пару типа анод-катод, с последующим разделением твердой и жидкой фаз, отличающийся тем, что на анодный компонент гальванической пары дополнительно воздействуют ультразвуковыми колебаниями с частотой 1-5 кГц, при этом анодный компонент гальванической пары имеет вид плоских пружин с расстоянием между максимумами 3-6 мм и цилиндрических пружин диаметром 5 мм с расстоянием между витками 1-5 мм.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее корпус, заполненный смесью компонентов, образующих гальваническую пару, патрубки ввода и вывода воды, верхнюю и нижнюю горизонтальные перегородки, между которыми расположена гальваническая пара, отличающееся тем, что анодный компонент гальванической пары имеет вид плоских пружин с расстоянием между максимумами 3-6 мм и цилиндрических пружин диаметром 5 мм с расстоянием между витками 1-5 мм, вокруг корпуса соосно размещен цилиндрический магнитострикционный преобразователь, соединенный через волноводы по меньшей мере с двумя радиальными излучателями, имеющими форму полуцилиндров и расположенными между верхней и нижней перегородками.