СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

Сооружение для электрохимической очистки нефтесодержащих сточных вод.
Техническое решение относится к сооружениям очистки сточных вод содержащих нефтепродукты, например, сточных вод предприятий нефтехимической промышленности.
Известны устройства электрохимической очистки воды, содержащие последовательно расположенные электролизер, флотатор и фильтр (SU 1761676 А1).
Известны устройства электрохимической обработки воды, содержащие последовательно расположенные электролизер, электрофлотатор и фильтр, реализующие электрофлотокоагуляцию (М.Г.Грановский, B.C.Лавров, О.В.Смирнов «Электрообработка жидкостей», Л., Химия, 1976, с.190-191).
Известно также устройство для электрохимической очистки воды, содержащее электролизер, флотатор и фильтр, в котором эти узлы соединены в одном электрохимическом реакторе - электрофлотаторе (Заявка №98110953 от 17 июня 1998 г. на изобретение «Способ электрохимической очистки питьевой воды и устройство для его осуществления**).
Также известно устройство очистки нефтесодержащих вод методом электрохимической фильтрации в электрохимическом фильтре (В.Д.Назаров, Л.М.Гурвич, А.А.Русакович «Водоснабжение в нефтедобыче», Уфа, «Виртуал», 2003, с.275-276).
Недостатком всех вышеперечисленных аналогов является невысокая степень очистки нефтесодержащих сточных вод.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электрохимической очистки воды (патент RU №2203227), содержащее электрохимический реактор, шламосборник, установленный в верхней чести реактора, и обратный конус с положительной плавучестью, закрывающий верхнее отверстие реактора. В нижней части устройства расположены аноды, которые соединены через коммутирующее устройство с источником питания. При электрокоагуляции с отрицательным полюсом источника питания соединены катоды пакета электродов, а с положительным аноды. При электрофлотации посредством коммутирующего устройства к положительному полюсу источника питания подключен анод электрофлотатора, катоды пакета электродов отключены от источника питания, а полярность анодов пакета изменена на противоположную. Устройство может быть оснащено фильтром заключительного фильтрования.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции системы электродов и токоведущих частей, что приводит к удорожанию установки и сложности ее эксплуатации.
Задачей является создание сооружения с более высоким эффектом очистки и менее сложного в эксплуатации, обладающего возможностью очищать совместно сточную нефтесодержащую и сероводородсодержащую воду.
Поставленная задача решается тем, что для увеличения эффекта очистки нефтесодержащих сточных вод используют реактор, шламосборник, электрофлотатор с источником питания, фильтр и, согласно полезной модели, сооружение содержит последовательно соединенные каталитический реактор, смеситель, отстойник, электрофлотатор с источником питания, электрохимический фильтр и резервуар чистой воды, причем сооружения оборудованы реагентным хозяйством, расположенным перед отстойником, а электрохимический фильтр содержит перфорированные диски из электроотрицательного и электроположительного материалов, разделенные минеральным зернистым материалом. В электрофлотаторе в качестве электроотрицательного материала использован магний, в качестве электроположительного материала - графит, а в качестве минерального зернистого материала использован силицированный кальцит, фракции 2-5 мм.
На фигуре 1 представлена схема сооружения, на фигуре 2 - эскиз электрохимического фильтра.
Сооружение (фиг.1) состоит из каталитического реактора 1, выход которого соединен со входом смесителя 2, который соединен с отстойником 3. Выход отстойника соединен со входом в электрофлотатор 4, к которому подсоединены шламосборник 5 и источник питания 6. Выход электрофлотатора соединен со входом электрохимического фильтра 7, после которого находится резервуар чистой воды 8. Выход системы промывки электрохимического фильтра 7 подключен к отстойнику промывной воды 9, выход которого подключен ко входу смесителя 2. Также к смесителю подключен отводящий дренажный трубопровод от иловой площадки 10, на котором установлен дренажный насос 11. В трубопровод перед отстойником 3 дозируется реагент от реагентного хозяйства 12.
Электрохимический фильтр 7 (фиг.2) состоит из патрубка подвода воды 13, патрубка отвода воды 14, перфорированных дисков 15 из электроотрицательного металла, и перфорированных дисков 16 из электроположительного металла, и минерального зернистого материала из силицированного кальцита 17.
Сооружение работает следующим образом. Сточную воду, содержащую высокую концентрацию минеральных солей и сероводород, подают в каталитический реактор 1, который загружен керамзитным загрузочным материалом, на котором закреплены сульфатвосстанавливающие бактерии, трансформирующие сульфид-ион в сульфат-ион. Далее вода попадает в смеситель 2, в который подают нефтесодержащую сточную воду. Смесь сточных вод поступает в отстойник 3. Предварительно в воду добавляется коагулянт и флокулянт из реагентного хозяйства 12. Осадок из отстойника поступает на иловую площадку 10, дренажная вода с которой отводится в смеситель 2 при помощи дренажного насоса 11. Сточная вода из отстойника поступает в электрофлотатор 4 с источником питания 6, в котором происходит глубокая очистка от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Образующийся шлам выводится в шламосборник 5. После электрофлотатора вода поступает в электрохимический фильтр 7. В электрохимическом фильтре 7 вода фильтруется сверху вниз, проходя последовательно сквозь чередующиеся перфорированные диски из электроотрицательного 15 и электроположительного 16 материала. За счет разности потенциалов дисков создаются в теле фильтра источники тока. При этом электроотрицательный материал растворяется, гидролизуется, образуя коагулянт, увеличивающий эффект очистки от диспергированных загрязнений. Кроме того, электрическое поле способствует образованию основных солей кальция, образующих нерастворимые кристаллы, задерживаемые в теле фильтра, что приводит к уменьшению минерализации и общей жесткости воды. Для выравнивания разности потенциалов в источниках тока электроды одноименно заряженные электрически соединены друг с другом. В качестве электроотрицательных материалов использован магнии, электроположительных - графит. Расстояние между электродами составляет 187-237 мм. (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Уфа: УГНТУ. 2008. - 24 с). После электрохимического фильтра 7 вода поступает в резервуар чистой воды 8. Вода на промывку фильтра подается насосом из резервуара чистой воды и отводится после фильтра в отстойник промывной воды 9, осадок из которого направляется на иловую площадку 10, а вода поступает в смеситель 2.
Пример. Очистке подвергали смесь нефтесодержащей и сероводородсодержащей воды в соотношении 1:1. Результаты очистки смеси сточных вод приведены в таблице.
Таблица
Загрязняющее вещество
Прототип
Полезная модель
Исходное значение
Конечное значение
Эффект %
Исходное значение
Конечное значение
Эффект %
Концентрация нефти, мг/л
93
5,6
94,0
93
1,8
98,1
Концентрация сероводорода, мг/л
24
22
8,3
24
0,5
97,9
Из приведенных данных следует, что использование полезной модели позволяет улучшить эффект очистки сточных вод от нефтепродуктов и сероводорода. Сооружение содержит простое в эксплуатации оборудование.