RU2102112C1

RU2102112C1 - Installation for treatment of sewage waters

Info

Publication number: RU2102112C1
Application number: RU95121371A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Иванов; И.Я. Акимов; В.Л. Сасин; М.Н. Кузнецов; В.В. Гулаков
Original assignee: АООТ "Мценский завод коммунального машиностроения"; Комитет охраны окружающей среды и природных ресурсов Орловской области
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: purification of sewage waters from heavy metals, oil products, oils, painting materials and detergents. SUBSTANCE: installation has electric reactor, unit for sludge and slime coagulation, pump for maintaining flow of sewage waters under pressure in final purification from mechanical and colloid impurities, safeguard sorption filter and slime dewatering unit in the form of cartridge filters located vertically one above another and provided with means for supply to them of compressed gas at the pressure exceeding the pump pressure. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов и может быть использовано на предприятиях машиностроительного комплекса. The invention relates to the field of wastewater treatment from heavy metals, petroleum products, oils, paints, detergents and can be used at enterprises of the engineering complex.

Известно устройство для локальной очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов типа ЛОК [1] Устройство предназначено для электрохимической обработки стоков, содержащих тяжелые металлы. Недостатком известного устройства является отсутствие в его составе блоков по доочистке обработанной жидкости до требований, предъявляемых к сбросам в водоемы рыбохозяйственного назначения. A device for local treatment of industrial wastewater from heavy metals such as LOK [1] The device is intended for electrochemical treatment of effluents containing heavy metals. A disadvantage of the known device is the absence in its composition of blocks for the post-treatment of the treated liquid to the requirements for discharges into reservoirs of fishery purposes.

Наиболее близким техническим решением является конструкция блочно-модульного водоочистного комплекса "Элион", содержащего электрореактор, флотатор-осветлитель, флокулятор-фильтр, гидроробот, сатуратор, вакуумное устройство и сушилку пены [2] Недостатки известной конструкции заключаются в выделении загрязняющих веществ в виде пены вследствие использования метода электрофлотации, необходимости использования вследствие этого сатуратора, устройств для сбора и сушки пены, использовании тепловой энергии для сушки, сложности регенерации и восстановления проницаемости флокулятор-фильтра, отсутствие системы обезвоживания шлама из флокулятор-фильтра. Безнапорный режим движения обработанной в электрореакторе жидкости в дальнейшей системе очистки ограничивает производительность комплекса при фиксированных геометрических размерах. The closest technical solution is the design of the block-modular water treatment complex "Elion" containing an electroreactor, a flotator-clarifier, a flocculator filter, a hydro-robot, a saturator, a vacuum device and a foam dryer [2] The disadvantages of the known design are the emission of pollutants in the form of foam due to the use of the electroflotation method, the need to use a saturator, devices for collecting and drying foam, the use of thermal energy for drying, and the difficulty of regeneration flocculator-permeability recovery of the filter, no sludge dewatering systems of the flocculator-filter. The non-pressure mode of movement of the liquid treated in the electroreactor in a further cleaning system limits the performance of the complex at fixed geometric dimensions.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик устройства для очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов и степени очистки сточных вод. The aim of the invention is to improve the operational characteristics of the device for wastewater treatment from heavy metals, petroleum products, oils, paints, detergents and the degree of wastewater treatment.

Указанная цель достигается тем, что устройство для очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов работает в режиме электрокоагуляции, имеет в своем составе фильтр переменной проницаемости для очистки обработанной в электрореакторе жидкости от скоагулированных загрязнителей, страховочный фильтр сорбционной доочистки жидкости, а обезвоживание и уплотнение образующегося шлама производится сжатым газом под давлением, превышающим давление, развиваемое насосом подачи обработанных стоков в системы фильтрации и обезвоживания. Для повышения производительности устройства при фиксированных геометрических размерах используется напорный режим фильтрации отработанной в реакторе жидкости через фильтры механической и сорбционной очистки, а внутренний диаметр корпуса страховочного фильтра сорбционной доочистки определяется по формуле:

где D_к внутренний диаметр страховочного сорбционного фильтра, м;
D_ч диаметр частиц сорбента сорбционного фильтра, м;
Q производительность устройства для очистки сточных вод, м³/с;
ν кинематический коэффициент вязкости фильтруемой жидкости, м²/с;
r_т, ρ_ж соответственно плотность материала частиц сорбента и фильтруемой жидкости, кг/м³;
g ускорение свободного падения, м/с².This goal is achieved by the fact that the device for treating wastewater from heavy metals, oil products, oils, paints, detergents works in the electrocoagulation mode, includes a variable permeability filter for cleaning coagulated pollutants treated in the electroreactor, a safety filter for sorption liquid post-treatment, and dehydration and compaction of the resulting sludge is carried out by compressed gas under a pressure exceeding the pressure developed by the pump for feeding the treated effluents to the fi Ltration and dehydration. To increase the productivity of the device with fixed geometric dimensions, the pressure mode of filtering the liquid spent in the reactor through mechanical and sorption filters is used, and the internal diameter of the filter housing of the sorption aftertreatment filter is determined by the formula:

where D _{to the} inner diameter of the safety sorption filter, m;
D _h the particle diameter of the sorbent sorption filter, m;
Q productivity of the device for wastewater treatment, m ³ / s;
ν kinematic coefficient of viscosity of the filtered fluid, m ² / s;
r _t , ρ _W, respectively, the density of the material of the particles of the sorbent and the filtered fluid, kg / m ³ ;
g acceleration of gravity, m / s ² .

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа применением напорного режима движения жидкости для очистки от механических и коллоидных загрязнителей и дальнейшей доочисткой ее при движении через страховочный сорбционный фильтр, заполненный зернистым материалом, причем внутренний диаметр этого фильтра определяется по формуле (1), а обезвоживание выделенных в виде шлама загрязнителей производится в блоке, снабженном патронными фильтрами, расположенными вертикально друг над другом, путем подачи сжатого газа под давлением, превышающим давление насоса для подачи жидкости в систему очистки и обезвоживания. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device differs from the prototype in the use of the pressure mode of fluid movement for cleaning from mechanical and colloidal contaminants and its further purification when moving through a safety sorption filter filled with granular material, and the inner diameter of this filter is determined by the formula (1) and the dehydration of pollutants discharged in the form of sludge is carried out in a unit equipped with cartridge filters located vertically one above the other, Uteem supply compressed gas at a pressure exceeding the pressure of the pump for supplying fluid to the cleaning and dewatering system.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art did not allow them to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step".

Изобретение поясняется чертежом, где показана принципиальная схема устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of a device.

Установка содержит накопитель сточных вод 1 с насосом подачи стоков 2 и запорным устройством 3 для регулирования подачи сточных вод в электрореактор 4, снабженный комплектом электродов 5. Напряжение постоянного тока на электроды подается от выпрямителя 6, снабженного линией сброса воды охлаждения 7 с запорным устройством 8 в систему оборотного водоснабжения 9. Электрореактор сообщается с блоком 10 коагуляции осадка из обработанных стоков, имеющим ускорители потока жидкости 11 и 12. Блок 10 через запорные устройства 13 и 14 связан с насосом 15 обеспечения режимов работы установки. Насос через трубопровод с запорным устройством 16 связан с фильтром 17 очистки жидкости от механических взвесей, размещенным в корпусе 18. Фильтр снабжен манометрами контроля давления жидкости на входе 19 и выходе 20 и соединен через трубопровод с запорным устройством 21 с линией сброса воды 7 и через запорное устройство 22 с всасывающим устройством насоса 15. Через трубопровод с запорным устройством 23 фильтр 17 сообщается с нижней полостью вертикального сорбционного страховочного фильтра 24, заполненного слоем сорбента 25 и имеющего манометры на входе 26 и выходе 27. Нижняя конусная часть фильтра 24 через трубопровод с запорным устройством 28 сообщается с всасывающим устройством насоса 15, а верхняя часть фильтра 24 через трубопровод с запорным устройством 29 с системой оборотного водоснабжения 9 и через трубопровод с запорным устройством 30 с линией сброса воды 7. Напорная магистраль насоса 15 через трубопровод с запорным устройством 31 сообщается с блоком 32 обезвоживания осадка, внутри которого вертикально расположены нижний 33 и верхний 34 фильтры очистки жидкостей от механических взвесей, аналогичные по конструкции фильтру 17. На корпусе блока 32 имеются люки 35 выгрузки обезвоженного осадка и механической очистки фильтрующей поверхности и установлен манометр 36, к верхней части корпуса через запорное устройство 37 подведен сжатый газ. Выходы нижнего фильтра через трубопроводы с манометром 38 и запорным устройством 39 и верхнего фильтра через трубопровод с манометром 40 и запорным устройством 41 соединяются в общую магистраль. Линия сброса воды 7 имеет отвод с запорным устройством 42 для подключения гибкого шланга 43 при промывке и удалении шлама 44 через трубопровод с запорным устройством 45 из электрореактора 4 и блока коагуляции осадка 10. Сброс промывной воды из блока обезвоживания производится в систему оборотного водоснабжения через трубопровод с запорным устройством 46 или в накопитель сточных вод через трубопровод с запорным устройством 47. The installation comprises a wastewater storage device 1 with a wastewater pump 2 and a shut-off device 3 for regulating the supply of wastewater to an electroreactor 4 equipped with a set of electrodes 5. A DC voltage is supplied to the electrodes from a rectifier 6 provided with a cooling water discharge line 7 with a shut-off device 8 in water recycling system 9. The electroreactor communicates with block 10 of coagulation of sludge from treated effluents having fluid flow accelerators 11 and 12. Block 10 is connected through shut-off devices 13 and 14 to pump 15 cheniya installation modes. The pump through a pipeline with a shut-off device 16 is connected to a filter 17 for cleaning the liquid from mechanical suspensions placed in the housing 18. The filter is equipped with pressure gauges for monitoring the liquid pressure at the inlet 19 and outlet 20 and is connected through a pipeline with a shut-off device 21 to a water discharge line 7 and through a shut-off line a device 22 with a suction device of the pump 15. Through the pipeline with the locking device 23, the filter 17 communicates with the lower cavity of the vertical sorption safety filter 24, filled with a layer of sorbent 25 and having pressure gauges 26 and outlet 27. The lower conical part of the filter 24 through a pipeline with a shut-off device 28 communicates with the suction device of the pump 15, and the upper part of the filter 24 through a pipeline with a shut-off device 29 with a water recycling system 9 and through a pipeline with a shut-off device 30 with a discharge line water 7. The pressure line of the pump 15 through the pipeline with the locking device 31 communicates with the block 32 of sludge dewatering, inside of which are vertically located lower 33 and upper 34 filters for cleaning liquids from mechanical suspension Similar in design filter 17. The main body portion 32 are hatches 35 discharging dewatered sludge and mechanical cleaning of the filter surface and pressure gauge 36 to the top of the housing through a locking device 37 is brought pressurized gas. The outputs of the lower filter through pipelines with a manometer 38 and a locking device 39 and the upper filter through a pipeline with a manometer 40 and a locking device 41 are connected to a common line. The water discharge line 7 has a branch with a shut-off device 42 for connecting a flexible hose 43 when flushing and removing sludge 44 through a pipeline with a shut-off device 45 from the electroreactor 4 and sludge coagulation unit 10. The flush water is discharged from the dewatering unit to the recycled water supply system through a pipeline with a shut-off device 46 or to a wastewater storage device through a pipeline with a shut-off device 47.

Установка работает следующим образом. Сточные воды при закрытых запорных устройствах 14, 21, 22, 28, 30, 31, 37, 42, 45 из отстойника 1 насосом 2 подаются в нижнюю часть электрореактора 4, на пластины 5 которого подается постоянный электрический ток напряжением 12 24 В от выпрямителя 6. При прохождении восходящего потока сточных вод между пластинами вследствие протекания электрохимических реакций окисления, восстановления, нейтрализации, коагуляции, осаждения токсичные вещества разрушаются с образованием нетоксичных, которые выводятся из стоков в осадок. Обработанные в электрореакторе сточные воды попадают в блок коагуляции 10, где происходит осаждение обеззараженных загрязнений в виде шлама 44 на конусное днище блока. Из блока 10 при открытых запорных устройствах 13, 16, 23, 29 насосом 15 очищенная от загрязнителей вода подается последовательно на фильтр 17 очистки жидкостей от механических и коллоидных примесей. Указанный элемент предлагаемого устройства выполнен в виде патронных фильтров из химстойких материалов, например из напыленного полипропилена, причем наружный патрон задерживает механические частицы максимального размера, например не менее 100 мкм, а внутренний патрон задерживает механические и коллоидные частицы с размером не менее 3 мкм. После фильтра 17 жидкость фильтруется через слой сорбента, представленного гранулированными материалами, например цеолитом или активированным углем. Режим фильтрации очищенной от механических и коллоидных частиц жидкости через сорбент страховочного фильтра обеспечивает страховочную доочистку жидкости от проскоков тяжелых металлов в растворенном виде. Для обеспечения минимальных размеров фильтра и обеспечения максимального контакта поверхности частиц сорбента с фильтрующимся потоком скорость фильтрации жидкости через сорбент должна быть не менее скорости псевдоожижения его частиц, рассчитанной по формуле:

.Installation works as follows. Wastewater with closed shut-off devices 14, 21, 22, 28, 30, 31, 37, 42, 45 from the sump 1 is pumped 2 to the lower part of the electric reactor 4, on the plates 5 of which a direct electric current of 12 24 V is supplied from the rectifier 6 With the passage of an upward flow of wastewater between the plates due to the occurrence of electrochemical reactions of oxidation, reduction, neutralization, coagulation, sedimentation, toxic substances are destroyed with the formation of non-toxic ones, which are removed from the effluent to sediment. The wastewater treated in the electric reactor enters the coagulation unit 10, where the disinfected contaminants are deposited in the form of sludge 44 on the conical bottom of the unit. From the block 10 with the open locking devices 13, 16, 23, 29 pump 15 purified from pollutants is supplied sequentially to the filter 17 for cleaning liquids from mechanical and colloidal impurities. The specified element of the proposed device is made in the form of cartridge filters of chemically resistant materials, for example, from sprayed polypropylene, the outer cartridge retaining mechanical particles of maximum size, for example at least 100 microns, and the inner cartridge retaining mechanical and colloidal particles with a size of at least 3 microns. After the filter 17, the liquid is filtered through a layer of sorbent, represented by granular materials, for example zeolite or activated carbon. The filtration mode of the liquid purified from mechanical and colloidal particles through the sorbent of the safety filter provides safety after-treatment of the liquid from breakthroughs of heavy metals in dissolved form. To ensure the minimum size of the filter and to ensure maximum contact of the surface of the sorbent particles with the filtered stream, the rate of fluid filtration through the sorbent should be not less than the fluidization speed of its particles, calculated by the formula:

.

Формула (2) получена решением уравнения О.М.Тодеса

где Re число Рейнольдса для скорости начала псевдоожижения зернистого материала;
Ar критерий Архимеда.Formula (2) is obtained by solving the equation of O.M. Todes

where Re is the Reynolds number for the onset rate of fluidization of the granular material;
Ar criterion of Archimedes.

Внутренний диаметр корпуса фильтра 25 определится из условия

Пропущенная через фильтр 25 вода направляется в систему оборотного водоснабжения.

The inner diameter of the filter housing 25 is determined from the condition

The water passed through the filter 25 is directed to the recycled water supply system.

Подача шлама 44 в блок обезвоживания осадка 32 из элементов устройства производится следующим образом. При закрытых запорных устройствах 8, 13, 16, 21, 22, 28, 30, 37, 41, 47 и неработающем насосе 2 при открытом запорном устройстве 42 вода из линии 7 подается в шланг 43. При включении насоса 15 при открытых запорных устройствах 14, 31, 39, 45, 46 шлам в виде пульпы подается в блок обезвоживания, где вода отделяется от шлама на фильтре и направляется в систему оборотного водоснабжения 9. Степень загрязненности фильтра 33 определяется по перепаду давлений на манометрах 36 и 38. При полной кольматации фильтра 33, когда давление на манометре 38 будет равно нулю, запорное устройство 39 перекрывается, запорное устройство 41 открывается, и вода отделяется от шлама на фильтре 34. При полной кольматации 34, когда давление жидкости по показаниям манометра будет равно нулю, запорные устройства 14, 31, 42, 45 перекрываются, и при открытом запорном устройстве 37 при давлении, превышающем давление насоса 15, в блок обезвоживания 32 подается сжатый газ, вытесняющий жидкость из блока и уплотняющий шлам. Повышение степени уплотнения достигается попеременным закрытием запорных устройств 39 и 41. После полного удаления жидкости из блока обезвоживания 32 при открытых люках 35 производится выгрузка обезвоженного шлама и механическая очистка наружной поверхности патронных фильтров, которые при необходимости могут быть заменены на новые, а старые регенерируют промывкой в растворах кислот. The supply of sludge 44 to the block dewatering sludge 32 from the elements of the device is as follows. With closed shut-off devices 8, 13, 16, 21, 22, 28, 30, 37, 41, 47 and an idle pump 2 with an open shut-off device 42, water from line 7 is supplied to the hose 43. When the pump 15 is turned on with open shut-off devices 14 , 31, 39, 45, 46 slurry in the form of pulp is supplied to the dewatering unit, where water is separated from the sludge on the filter and sent to the water recycling system 9. The degree of contamination of the filter 33 is determined by the pressure drop on the manometers 36 and 38. With full filter clogging 33, when the pressure on the pressure gauge 38 is zero, the locking device your 39 is closed, the shut-off device 41 is opened, and the water is separated from the sludge on the filter 34. With a complete clogging 34, when the liquid pressure is zero according to the pressure gauge, the shut-off devices 14, 31, 42, 45 are closed, and when the shut-off device 37 is open at a pressure exceeding the pressure of the pump 15, compressed gas is discharged to the dewatering unit 32, displacing the liquid from the block and compacting the sludge. An increase in the degree of compaction is achieved by alternately closing the shut-off devices 39 and 41. After the liquid is completely removed from the dewatering unit 32 with open hatches 35, the dehydrated sludge is unloaded and the outer surface of the cartridge filters is mechanically cleaned, which can be replaced with new ones if necessary, and the old ones are regenerated by washing in acid solutions.

Восстановление проницаемости фильтра 17 производится путем удаления шлама с его наружной поверхности в блок обезвоживания 32 созданием избыточного давления внутри фильтра 17 подачей воды из трубопровода 7 при закрытых устройствах 8, 13, 14, 16, 22 и включенном насосе 15. В зависимости от степени загрязнения фильтра 17, контролируемой по перепаду давлений жидкости на манометрах 19 и 20, он может быть заменен на новый, а старый регенерируют промывкой в растворах кислот. The permeability of the filter 17 is restored by removing sludge from its outer surface into the dewatering unit 32 by creating excess pressure inside the filter 17 by supplying water from the pipeline 7 with closed devices 8, 13, 14, 16, 22 and the pump 15 turned on. Depending on the degree of contamination of the filter 17, controlled by the differential pressure of the liquid on manometers 19 and 20, it can be replaced by a new one, and the old one is regenerated by washing in acid solutions.

Регенерация сорбента 25 в страховочном фильтре 24 производится промывкой водой из трубопровода 7 при закрытых 8, 13, 14, 16, 21, 22, 23, 29, 46 и открытых 28, 30, 31, 39, 41, 47 запорных устройствах. The regeneration of the sorbent 25 in the safety filter 24 is carried out by flushing with water from the pipeline 7 with closed 8, 13, 14, 16, 21, 22, 23, 29, 46 and open shut-off devices 28, 30, 31, 39, 41, 47.

Применение электрокоагуляции, напорных режимов фильтрации очищенных в электрореакторе стоков, наличие фильтра очистки от механических и коллоидных частиц в комплексе со страховочным сорбционным фильтром, а также блока обезвоживания шлама с применением сжатого газа позволяет повысить эксплуатационные характеристики устройства и степень очистки сточных вод. The use of electrocoagulation, pressure filtration regimes of wastewater treated in an electroreactor, the presence of a filter for cleaning mechanical and colloidal particles in combination with a safety sorption filter, as well as a sludge dehydration unit using compressed gas, can improve the device’s performance and wastewater treatment.

Источники информации. Sources of information.

1. Локальные комплексы очистки сточных вод. Проспект. НИИ "Стрела", г. Тула, 1995. 1. Local wastewater treatment plants. Avenue. Research Institute "Strela", Tula, 1995.

2. Оборудование и технология для очистки сточных вод машиностроительных предприятий. Альбом. ВНИИТЭМР. Москва, 1991 (прототип). 2. Equipment and technology for wastewater treatment of engineering enterprises. Album. VNIITEMR. Moscow, 1991 (prototype).

Claims

1. Installation for wastewater treatment from heavy metals, petroleum products, oils, paints, detergents, containing an electroreactor, a unit for coagulation of sludge and a unit for dewatering sludge, characterized in that it is equipped with a pump to ensure the pressure mode of movement of wastewater during post-treatment from mechanical and colloidal pollutants and safety sorption filter with granular loading, the inner diameter of which is determined from the expression

where D _{to the} inner diameter of the safety sorption filter, m;
D _h the particle diameter of the sorbent, m;
Q installation productivity, m ³ / s;
ν is the kinematic coefficient of viscosity of the filtered fluid, m ² / s;
ρ _t , ρ _W - respectively, the density of the material of the particles of the sorbent and filtered water, kg / m ³ ;
g acceleration of gravity, m / s ² ,
while the block for dewatering the sludge is made in the form of cartridge filters located vertically one above the other and equipped with a means for supplying compressed gas to them under a pressure exceeding the pressure of the pump.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the installation elements are mounted on a self-propelled base.