УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ КАТАЛИТИЧЕСКИМ ОКИСЛЕНИЕМ
APPARATUS WATER PURIFICATION BY CATALYTIC OXIDATION

Изобретение относится к области очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые органические соединения, и может быть использовано для очистки природных и сточных вод.
Известна установка для очистки сточных вод, загрязненных органическим веществом (патент RU 2359919 от 27.06.2009). Установка содержит по меньшей мере один реакционный сосуд по меньшей мере с одним впуском указанных сточных вод, по меньшей мере с одним выпуском очищенных сточных вод, по меньшей мере с одним вентиляционным каналом и со средством введения по меньшей мере одного окисляющего газа. Реакционный сосуд содержит слой материала, способного катализировать реакцию окисления органического материала в указанных сточных водах и/или поглощать этот органический материал. Реакционный сосуд также содержит погружную мембрану устройства фильтрации, при этом средство введения по меньшей мере одного окисляющего газа и впуск сточных вод расположены на дне реакционного сосуда для введения окисляющего газа и сточных вод параллельными потоками в направлении слоя каталитического материала и затем в направлении мембраны устройства фильтрации.
Недостатком установки является недостаточная эффективность очистки воды, так как при параллельном движении газа и обрабатываемых сточных вод не происходит полного смешения сточных вод и окисляющего газа.
Известна установка для очистки сточных вод (патент RU 2278829 от 20.05.2005). Данная установка позволяет проводить окисление сточных вод пероксидом водорода с инжекцией озоно-кислородной смеси в присутствии катализатора. В качестве катализатора используют пористые керамические материалы на основе отходов металлургического производства в виде частиц размером 1,0-1,5 см с добавками активных компонентов в виде переходных металлов и их оксидов, а пероксид водорода и озон вводят при концентрациях 120 и 40 мг/л соответственно, при этом процесс очистки ведут при температуре 5-50°С в течение 20-40 мин. Недостатком установки является недостаточная эффективность очистки воды и значительный расход реагентов.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является установка, предназначенная для очистки воды от растворенных органических веществ, которая может быть использована для очистки природных и сточных вод (патент RU 2502682 от 27.12.2013). Установка содержит сырьевую емкость, заполняемую очищаемой от загрязняемых примесей водой, в которую может добавляться растворенный гомогенный или диспергированный гетерогенный катализатор, соединенную по трубопроводу с эжектором и с сатуратором, соединенным с реактором, содержащим каталитически активные мембраны, линию ретентата для возврата в сырьевую емкость катализаторов и непрореагировавших веществ.
Недостатком установки являются большие энергозатраты, значительный расход озона, так как фильтрат отводится в сырьевую емкость, а также сложность регулирования процессов.
Задачей изобретения является создание установки для очистки воды каталитическим окислением с достижением следующего технического результата: уменьшение энергозатрат, уменьшение расхода озона, более гибкое регулирование процесса водоочистки.
Поставленная задача решается тем, что в установке для очистки воды, включающей в себя последовательно соединенные сырьевую емкость, заполняемую очищаемой от загрязняемых примесей водой, сатуратор, мембранный блок с каталитически активными мембранами, согласно изобретению в сатуратор встроены теплообменник, краны-газоотводчики, соединенные с деструктором остаточного озона; сатуратор при помощи трубопровода с насосом-дозатором напрямую соединен с сырьевой емкостью для обрабатываемой жидкости; всасывающий трубопровод насоса, обслуживающего эжектор, соединен с сатуратором, образуя замкнутый цикл; один выход мембранного блока соединен с входом сатуратора для подачи концентрата.
На чертеже представлена принципиальная технологическая схема установки для очистки воды каталитическим окислением.
Установка содержит сырьевую емкость 1, насос-дозатор 2, сатуратор 3, теплообменник 4, краны-газоотводчики 5 для регулирования объема жидкости в сатураторе 3, мембранный блок 6 с каталитически активными мембранами, насос 7 для подачи жидкости в эжектор, эжектор 8, генератор 9 озона, насос 10 для подачи жидкости в мембранный блок 6, емкость фильтрата 11, деструктор 12 остаточного озона.
Сырьевая емкость снабжена насосом-дозатором, подающим обрабатываемую воду для полного газонасыщения раствора в сатуратор. С помощью насоса-дозатора имеется возможность подавать растворенные катализаторы, тем самым ускоряя процессы химического окисления загрязняющих веществ и регулируя необходимое давление в сатураторе. В сатуратор встроены теплообменник для поддержания необходимой температуры жидкости, краны-газоотводчики на различной высоте для регулирования объема жидкости в сатураторе. В сатуратор подается с помощью эжектора озоно-кислородная смесь. Озоно-кислородная смесь вырабатывается в генераторе озона, который подключен к эжектору.
Из сатуратора выходят три трубопровода. Первый трубопровод подает жидкость с помощью насоса в эжектор, соединенный с генератором озона, а затем газожидкостную смесь направляет снова в сатуратор, за счет этого достигается более полное перемешивание газов-окислителей с обрабатываемой жидкостью, тем самым повышается скорость массообменных процессов, что способствует более эффективному использованию озона. Второй трубопровод с помощью насоса подает газонасыщенную реакционную смесь в мембранный блок с каталитически активными мембранами. Наличие насоса на втором трубопроводе позволяет регулировать гидродинамические и массообменные процессы в мембранном блоке. Третий трубопровод предназначен для опорожнения.
Из мембранного блока выходят два трубопровода: один подает концентрат в сатуратор, тем самым снижаются потери непрореагировавшего озона, содержащегося в концентрате, так как некоторый расход озона будет постоянно циркулировать в системе. Следовательно, для последующего цикла будет требоваться меньшее количество озона, что способствует снижению энергозатрат. Второй трубопровод подает фильтрат в емкость с очищенной водой.
Очистка трудноокисляемых сточных вод осуществляется следующим образом.
Обрабатываемая вода подается из сырьевой емкости 1 с помощью насоса-дозатора 2 в сатуратор 3 до определенного уровня и давления. После этого в сатуратор 3 подается с помощью насоса 7, генератора 9 озона и эжектора 8 озоно-кислородная смесь. Для поддержания определенного уровня жидкости в сатураторе используются краны-газоотводчики 5. Полученная в сатураторе 3 реакционная газонасыщенная смесь с помощью насоса 10 подается в мембранный блок 6, который является реактором окисления. Из мембранного блока 6 фильтрат подается в емкость 11, а концентрат - обратно в сатуратор 3. Температура реакционной смеси поддерживается на необходимом уровне с помощью теплообменника 4, помещенного в сатуратор 3. С помощью насоса-дозатора 2 имеется возможность подавать растворенные катализаторы. Отработанные газы отводятся через краны-газоотводчики 5, соединенные с деструктором остаточного озона 12.
К преимуществам данной установки можно отнести уменьшение энергозатрат, снижение расхода озона.