RU2753906C1

RU2753906C1 - Method for purification of multicomponent waste water

Info

Publication number: RU2753906C1
Application number: RU2020112689A
Authority: RU
Inventors: Дарья Олеговна Игнаткина; Александр Андреевич Войтюк; Анастасия Владимировна Москвичева
Original assignee: Дарья Олеговна Игнаткина
Priority date: 2020-03-28
Filing date: 2020-03-28
Publication date: 2021-08-24

Abstract

FIELD: treatment of water.

SUBSTANCE: invention relates to the field of environmental protection, particularly, to purification of multicomponent waste water, and can be used as small and medium local purification facilities with a productive capacity of 1 to 10 m³/h for the tobacco industry. The invention relates to a method for purification of multicomponent waste water in the tobacco industry, including supplying the polluted liquid into a storage reservoir, pneumatically mixing, removing the suspended substances in a vertical settling vat, adding sodium chloride and simultaneously mixing in a pneumatic mixer, executing deep electrooxidative sorption purification and supplying the purified water into the storage reservoir. The electrooxidative sorption purification is executed in an electrolyser-adsorber apparatus, and a granular composite sorbent based on tobacco raw material waste and bentonite clay is used as a sorption material.

EFFECT: increased level of purification of multicomponent waste water due to reduced content of organic substances and mechanical impurities in the purified waste water.

1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение предназначено для очистки сточных вод табачной промышленности.The invention is intended for the purification of waste water from the tobacco industry.

Известен способ обработки высококонцентрированных органических сточных вод в табачной промышленности (пат. CN 104276700 А, кл. C02F 9/06, 14.01.2015), который включает в себя приемный резервуар, откуда сточные воды направляются коагуляционный резервуар, где с помощью коагулянтов и флокулянтов происходит осаждение взвешенных частиц и сброс шлама, а осветленные стоки поступают в реактор для электрофлотокоагуляции, куда добавляют коагулянт и флокулянт, и с помощью реакции осаждения, поддерживаемой обработкой электрическим током, происходит повторное разделение стоков на шлам и надосадочную жидкость. На следующей стадии надосадочную жидкость подают в реактор, куда подают сульфат железа и пероксида водорода, для осуществления реакции Фентона для снижения ХПК и БПК, а также могут добавляться кислоты, щелочи, и в результате химических реакций образуются супернатант и шлам. Очищенный сток смешивают со сточными водами с низкой концентрацией, чтобы поступить в систему очистки сточных вод с низкой концентрацией, а шлам сбрасывают в систему обработки ила.There is a known method of processing highly concentrated organic wastewater in the tobacco industry (US Pat. sedimentation of suspended particles and discharge of sludge, and the clarified effluent enters the reactor for electroflotocoagulation, where coagulant and flocculant are added, and by means of the precipitation reaction supported by electric treatment, the effluent is re-separated into sludge and supernatant liquid. At the next stage, the supernatant liquid is fed to the reactor, where ferrous sulfate and hydrogen peroxide are fed, to carry out the Fenton reaction to reduce COD and BOD, and acids, alkalis can also be added, and as a result of chemical reactions supernatant and sludge are formed. The treated effluent is mixed with low concentration wastewater to enter the low concentration wastewater treatment system, and the sludge is discharged to the sludge treatment system.

Недостатками способа являются необходимость дальнейшей доочистки стоков и использование большого количества коагулянтов и флокулянтов.The disadvantages of this method are the need for further additional treatment of effluents and the use of a large number of coagulants and flocculants.

Известен способ очистки сточных вод в табачной промышленности (пат. CN 102276093 А, кл. C02F 11/12, C02F 9/06, C10L 5/46, 28.11.2012), принимаемый за прототип, включает в себя следующие этапы: производственные сточные воды проходят через решетку для грубой фильтрации и поступают в резервуар для усреднения параметров сточных вод, откуда они поднимаются в коагулятор с помощью насоса, куда добавляется композитный коагулянт Ca-диатомит, затем добавляются сепарационные агенты на основе сульфата железа и полиакриламида и получившуюся смесь направляют в реактор. Далее значение pH сточных вод доводится до уровня ниже 7, а затем их перекачивают в ультразвуковой реактор микроэлектролиза, где химические вещества окисляются под воздействием ультразвуковых волн и электрических токов. На конечной стадии очистки обрабатываемые воды адсорбируются активированным углем и фильтруются кварцевым песком. A known method of wastewater treatment in the tobacco industry (US Pat. CN 102276093 A, CL C02F 11/12, C02F 9/06, C10L 5/46, 11/28/2012), taken as a prototype, includes the following stages: industrial waste water pass through a grate for coarse filtration and enter a tank for averaging the parameters of wastewater, from where they rise to the coalescer using a pump, where a composite coagulant Ca-diatomite is added, then separating agents based on iron sulfate and polyacrylamide are added and the resulting mixture is sent to the reactor. Further, the pH value of wastewater is brought to a level below 7, and then they are pumped into an ultrasonic microelectrolysis reactor, where chemicals are oxidized under the influence of ultrasonic waves and electric currents. At the final stage of purification, the treated water is adsorbed by activated carbon and filtered by quartz sand.

Недостатками данного способа является высокая энерго- и материалоемкость, низкая производительность и большое количество образующихся различных шламов, осадков и отходов. The disadvantages of this method are high energy and material consumption, low productivity and a large amount of various sludge, precipitation and waste generated.

Задачей изобретения является усовершенствование схемы очистки сточных вод табачной промышленности, обеспечивающее ее высокие эксплуатационные характеристики.The objective of the invention is to improve the scheme of wastewater treatment of the tobacco industry, ensuring its high performance.

Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки многокомпонентных сточных вод за счет снижения содержания органических веществ и механических примесей в очищенной сточной воде.The technical result of the invention is to increase the degree of purification of multicomponent wastewater by reducing the content of organic substances and mechanical impurities in the treated wastewater.

Технический результат достигается тем, что способ очистки многокомпонентных сточных вод табачной промышленности основан на использовании механической очистки, пневматического перемешивания, вертикального отстойника для удаления механических примесей, пневматического смешения с поваренной солью, необходимой для интенсификации электрохимической очистки, электроокислительно-сорбционной обработке в электролизер-адсорбере, где происходит окончательное разрушение и удаление растворенных веществ и ионов хлора, а отделенный от сточных вод в вертикальном отстойнике осадок и шлам, образующийся электролизере-адсорбере, механически обезвоживается в центрифуге, где разделяется на кек, направляемый на утилизацию, и фугат, направляемый на повторную очистку. The technical result is achieved by the fact that the method of purification of multicomponent wastewaters of the tobacco industry is based on the use of mechanical cleaning, pneumatic mixing, a vertical settler for removing mechanical impurities, pneumatic mixing with table salt, necessary for intensifying electrochemical purification, electrooxidation-sorption treatment in an electrolyzer-adsorber, where the final destruction and removal of dissolved substances and chlorine ions takes place, and the sludge and sludge separated from the wastewater in a vertical settling tank and sludge formed in an electrolyzer-adsorber are mechanically dewatered in a centrifuge, where it is separated into a cake sent for utilization and a centrate sent for re-treatment ...

Снижение концентрации взвешенных веществ происходит за счет механической очистки, пневматического перемешивания в накопительной емкости, осаждении в вертикальном отстойнике и фильтрации в электролизере-адсорбере.A decrease in the concentration of suspended solids occurs due to mechanical cleaning, pneumatic mixing in a storage tank, sedimentation in a vertical settling tank and filtration in an electrolyzer-adsorber.

Очистка от органических веществ осуществляется в электролизере-адсорбере, за счет электрохимического окисления сложных органических соединений, которые под воздействием электрического тока подвергаются деструкции и переходят в более простые вещества, последующее удаление которых происходит в двухкамерном адсорбере, с помощью сорбента на основе отходов табачного сырья и бентонитовой глины, обладающего высокой сорбционной емкостью. Минимизация расстояния пройденного сточной водой от электролизера, до адсорбера, ввиду нахождения соответствующих элементов в одном устройстве, позволяет исключить агрегацию получившихся простых веществ, а получение ими заряда способствует повышению степени их поглощения сорбентом.Cleaning from organic substances is carried out in an electrolyzer-adsorber, due to the electrochemical oxidation of complex organic compounds, which, under the influence of an electric current, undergo destruction and pass into simpler substances, the subsequent removal of which occurs in a two-chamber adsorber, using a sorbent based on waste of tobacco raw materials and bentonite clay with a high sorption capacity. Minimizing the distance traveled by the waste water from the electrolyzer to the adsorber, due to the presence of the corresponding elements in one device, makes it possible to exclude the aggregation of the resulting simple substances, and the receipt of a charge by them contributes to an increase in the degree of their absorption by the sorbent.

Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь желаемого технического результата.Thus, the combination of essential features allows you to achieve the desired technical result.

На чертеже представлена технологическая схема очистки сточных вод табачной промышленности, состоящая из накопительной емкости 1, вертикального отстойника 2, смесителя пневматического типа 3, электролизера-адсорбера 4, резервуара очищенной воды 5, растворного бака 7, узла автоматического дозирования раствора 8, воздуходувной станции 9, резервуара-накопителя шлама и осадка 10, центрифуги 11 и насосов 12. На схеме также обозначены материальные потоки: воздух 1, раствор хлорида натрия 2, очищенная вода 3, шлам 4, осадок 5, смесь осадков и шлама 6, обезвоженной осадок 7, фугат 8, кек 9, производственной сточной воды К3, технической воды В3.The drawing shows a technological scheme of wastewater treatment of the tobacco industry, consisting of a storage tank 1, a vertical settler 2, a pneumatic mixer 3, an electrolyzer-adsorber 4, a reservoir of purified water 5, a solution tank 7, an automatic dosing unit 8, a blowing station 9, sludge and sludge storage tank 10, centrifuge 11 and pumps 12. The diagram also shows material flows: air 1, sodium chloride solution 2, purified water 3, sludge 4, sludge 5, a mixture of sludge and sludge 6, dewatered sludge 7, centrate 8, cake 9, industrial waste water K3, technical water B3.

Функционирует данная система следующим образом.This system operates as follows.

Происходит поступление высококонцентриванных производственных сточных вод КЗ (смешанный сток, в соответствии с таблицей 1), прошедших предварительную механическую очистку, в накопительную емкость 1, где происходит пневматическое перемешивание жидкости с помощью воздуха, подаваемого через воздуховод 1 воздуходувную станцию 9. Затем сточные воды для удаления взвешенных веществ сливают в вертикальный отстойник 2, где происходит удаление взвешенных веществ. Очищенная от взвешенных частиц сточная вода направляется в смеситель пневматического типа 3, где с помощью воздуха из воздуховода 1 перемешивается с водным раствором поваренной соли, поступающим при помощи дозатора 8, необходимым для интенсификации электрохимической очистки. Водный раствор поваренной соли образуется в растворном баке 7, где с помощью воздуха из воздуховода 1 происходит перемешивание хлорида натрия 2 и технической воды В3. После взаимодействия сточной воды с рабочим раствором хлорида натрия данная жидкость подается с помощью насоса на электроокислительно-сорбционную обработку в электролизер-адсорбер 4, где происходит окончательное разрушение и удаление растворенных веществ и ионов хлора. Очищенная вода 3 поступает в накопительную емкость 5, откуда подается на технические нужды предприятия. Отделенный от сточных вод в вертикальном отстойнике 2 осадок 5 и шлам 4, образующийся в электролизере-адсорбере 4, собирается в промежуточном накопителе 10, и по мере его заполнения удаляется и направляется на механическое обезвоживание в центрифугу 11. В центрифуге происходит разделение на кек 9, направляемый на дальнейшую утилизацию, и фугат 8, направляемый на повторную очистку. Отработанный сорбент, находящийся в электролизере-адсобере 4, периодически заменяется и направляется на дальнейшую утилизацию.There is a flow of highly concentrated industrial wastewater of the KZ (mixed flow, in accordance with table 1), which have undergone preliminary mechanical treatment, into the storage tank 1, where the liquid is pneumatically mixed using air supplied through the air duct 1 of the blowing station 9. Then the wastewater for removal suspended solids are poured into a vertical settler 2, where suspended solids are removed. Waste water purified from suspended particles is sent to a pneumatic type mixer 3, where it is mixed with an aqueous solution of sodium chloride supplied by means of a dispenser 8 with the help of air from an air duct 1, which is necessary to intensify electrochemical cleaning. An aqueous solution of sodium chloride is formed in the solution tank 7, where sodium chloride 2 and technical water B3 are mixed with the help of air from the air duct 1. After the interaction of waste water with a working solution of sodium chloride, this liquid is supplied by means of a pump for electrooxidation-sorption treatment in an electrolyzer-adsorber 4, where the final destruction and removal of dissolved substances and chlorine ions takes place. Purified water 3 enters the storage tank 5, from where it is supplied to the technical needs of the enterprise. Sediment 5 and sludge 4 separated from wastewater in a vertical settler 2 and sludge 4, formed in an electrolyzer-adsorber 4, is collected in an intermediate storage 10, and as it is filled, it is removed and sent for mechanical dewatering in a centrifuge 11. In a centrifuge, a cake is separated into 9, sent for further disposal, and centrate 8 sent for re-treatment. The spent sorbent in the electrolyzer-adsorber 4 is periodically replaced and sent for further disposal.

Пример реализации способа сточных вод табачного производства приведен в таблице 1.An example of the implementation of the method of wastewater from tobacco production is shown in Table 1.

Как видно из таблицы 1, очистка загрязненной жидкости предварительно механическим способом, а затем методом электрохимического окисления в сочетании с сорбционной доочисткой на комбинированном устройстве электролизере-адсорбере при правильно подобранных условиях обработки, позволяет повысить качество очищенной воды по таким показателям, как БПКполн, ХПК, АПАВ, азотсодержащим и взвешенным веществам, а также хлорид-ионам до требуемых нормативов, позволяющих сбрасывать очищенные сточные воды в городскую канализационную сеть и использовать повторно на технические нужды предприятия. Этот результат достигается за счет электрохимического окисления сложных органических соединений, которые под воздействием электрического тока подвергаются деструкции и переходят в более простые вещества, последующее удаление которых происходит в двухкамерном адсорбере.As can be seen from Table 1, the purification of the contaminated liquid by a preliminary mechanical method, and then by the method of electrochemical oxidation in combination with sorption post-treatment on a combined device, an electrolyzer-adsorber, under properly selected processing conditions, makes it possible to improve the quality of purified water in terms of such indicators as BODpoln, COD, APAV , nitrogen-containing and suspended solids, as well as chloride ions up to the required standards, allowing the treated wastewater to be discharged into the city sewer network and reused for the technical needs of the enterprise. This result is achieved due to the electrochemical oxidation of complex organic compounds, which, under the influence of an electric current, undergo destruction and transform into simpler substances, the subsequent removal of which takes place in a two-chamber adsorber.

Таблица 1 - Технологические параметры обработки сточных вод табачного производстваTable 1 - Technological parameters for the treatment of waste water from tobacco production

Технологические параметры обработки сточных вод табачного производстваTechnological parameters for the treatment of waste water from tobacco production Наименование
загрязняющих веществName
pollutants Изменение концентраций
загрязняющих веществChange in concentration
pollutants Наименование
параметраName
parameter ЗначениеMeaning Исходная
водаThe original
water после
электрохимической
обработки after
electrochemical
processing после адсорбера after the adsorber Производительность установки, м³/чInstallation productivity, m ³ / h 55 Взвешенные
вещества, мг/дм³ Weighted
substances, mg / dm ³ 9090 4545 44 Температура воды, ᵒCWater temperature, ᵒC 18 - 2018 - 20 рНNS 6,5-7,26.5-7.2 Расход реагента NaCl, г/дм³ Reagent consumption NaCl, g / dm ³ 1,51.5 БПК_полн.,мг·О₂/дм³ BOD _full, mg O ₂ / dm ³ 16701670 178178 1212 Материал электродов:Electrode material: катодcathode нержавеющая стальstainless steel ХПК, мг·О₂/дм³ COD, mg O ₂ / dm ³ 21502150 204204 2121 анодanode ОРТАORTA Расстояние между электродами, ммDistance between electrodes, mm 3,5 3.5 Жиры, мг/дм³ Fats, mg / dm ³ 3,03.0 0,30.3 0,050.05 Толщина электродов, ммThickness of electrodes, mm 44 Ионы аммония, мг/дм³ Ammonium ions, mg / dm ³ 32,532.5 1,81.8 0,50.5 Время электрообработки t_об.т., минElectric treatment time t _vol. , min 1515 Анодная плотность тока i, A/дм² Anode current density i, A / dm ² 3,53.5 Нефтепродукты, мг/дм³ Petroleum products, mg / dm ³ 0,50.5 0,070.07 0,030.03 *Режим эксплуатации* Operation mode непрерывныйcontinuous АПАВ, мг/дм³ APAV, mg / dm ³ 21,821.8 0,90.9 0,20.2 Общий расход электроэнергии q,кВт·ч/м³ Total power consumption q, kWh / m ³ 33 Фосфаты, мг/дм³ Phosphates, mg / dm ³ 0,560.56 0,40,4 0,40,4 Железо (общ.), мг/дм³ Iron (gen.), Mg / dm ³ 0,20.2 0,090.09 0,020.02 Скорость фильтрации
V, м/чFiltration rate
V, m / h 55 Сульфаты, мг/дм³ Sulfates, mg / dm ³ 7575 5959 4141 Высота фильтрующего слоя H, мFilter layer height H, m 0,40,4 Активный хлор, мг/дм³ Active chlorine, mg / dm ³ -- 920920 38 38 Габаритные размеры, ммOverall dimensions, mm Хлориды, мг/дм³ Chlorides, mg / dm ³ 5959 4848 1,21,2 ДлинаLength ширинаwidth высотаheight рНNS 6,76,7 6,96.9 6,96.9 15001500 15001500 25002500

Claims

A method of purification of multicomponent wastewaters of the tobacco industry, including the flow of contaminated liquid into the storage tank, pneumatic mixing, removal of suspended solids in a vertical settler, the addition of sodium chloride with simultaneous mixing in a pneumatic mixer, deep electrooxidative-sorption treatment and the flow of purified water into the storage tank, which differs by the fact that the electrooxidation-sorption cleaning is carried out in an electrolysis apparatus - an adsorber, and a granular composite sorbent based on waste of tobacco raw materials and bentonite clay is used as a sorption material.