SU1668309A1

SU1668309A1 - Ultrafiltration unit for separation of dense stable water-oil emulsions

Info

Publication number: SU1668309A1
Application number: SU874320485A
Authority: SU
Inventors: Борис Константинович Бурка; Виктор Владимирович Ковалев; Михаил Иосифович Судварг; Анджела Исаковна Бурка
Original assignee: Кишиневское Научно-Производственное Объединение Технологии Электробытового Машиностроения "Технология"
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1991-08-07

Abstract

Изобретение относитс к обезвреживанию нефте- и маслосодержащих сточных вод и предназначено дл разделени высокоустойчивых эмульсий, например отработанных обезжиривающих растворов. Цель изобретени - повышение производительности и снижение затрат электроэнергии. Установка, содержит последовательно соединенные сборник эмульсии, сепаратор с приспособлением дл удалени флотоконденсата и мембранный аппарат, снабженный системой трубчатых ультрафильтров с электродами в виде анода из электрохимически нераствор ющегос стержн , расположенного по оси в каждом напорном канале ультрафильтров, и катода, выполненного в виде полупроницаемого токопровод щего сло , нанесенного на внутреннюю поверхность трубчатых ультрафильтров. 1 ил., 1 табл.The invention relates to the disposal of oil and oil-containing waste water and is intended for the separation of highly stable emulsions, such as spent degreasing solutions. The purpose of the invention is to increase productivity and reduce energy costs. The installation contains a series-connected emulsion collector, a separator with a device for removing the flotation condensate and a membrane apparatus equipped with a system of tubular ultrafilters with electrodes in the form of an anode from an electrochemically insoluble rod arranged axially in each pressure channel of the ultrafilters and the cathode made in the form of a semipermeable conductor layer deposited on the inner surface of tubular ultrafilters. 1 ill., 1 tab.

Description

Изобретение относитс к обезвреживанию нефте- и маслосодержащих сточных вод и предназначено дл разделени высокоустойчивых эмульсий, например, отработанных обезжиривающих растворов, или смазочно-охлаждающих жидкостей, сбрасываемых в процессе обработки поверхности перед нанесением покрыти , а также в процессах холодной обработки металлов с целью создани замкнутых циклов использовани воды и утилизации извлекаемых нефтепродуктов.The invention relates to the disposal of oil and oil-containing wastewater and is intended for the separation of highly resistant emulsions, such as spent degreasing solutions, or coolant, discharged during surface treatment before coating, as well as in cold processing of metals to create closed cycles water use and recovery of recoverable petroleum products.

Целью изобретени вл етс повышение производительности установки при одновременном снижении затрат электроэнергии .The aim of the invention is to increase the productivity of the installation while reducing the cost of electricity.

На чертеже схематически представлена установка ультрафильтрационного разделени высококонцентрированных устойчивых эмульсий.The drawing shows schematically an installation for ultrafiltration separation of highly concentrated, stable emulsions.

Установка содержит сборник 1 эмульсии , сепаратор 2, в котором размещены флотатор 3 конической формы с устройством 4 дл сбора и удалени сфлотированных нефтепродуктов . Сепаратор 2 соединен трубопроводами с циркул ционным насосом 5 и мембранным аппаратом 6. Мембранный аппарат 6 снабжен системой трубчатых ультрафильтров 7, на внутренней поверхности которых нанесен полупроницаемый токо- провод щий слой 8, в каждом напорном канале трубчатого ультрафильтра 7 по оси расположен стержень 9 из электрохимически пассивного материала. Токопровод - щий слой 8 подключен к отрицательному полюсу источника 10 питани посто нного тока, а стержни 9 при помощи токопроводаThe installation comprises an emulsion collector 1, a separator 2, in which a conical-shaped flotation machine 3 is placed with a device 4 for collecting and removing clogged oil products. The separator 2 is connected by pipelines to the circulation pump 5 and the membrane apparatus 6. The membrane apparatus 6 is equipped with a system of tubular ultrafilters 7, on the inner surface of which a semipermeable conductive layer 8 is applied, in each discharge channel of the tubular ultrafilter 7 an axis 9 of electrochemical passive material. The conductive layer 8 is connected to the negative pole of the source 10 of the DC power supply, and the rods 9 by means of a conductor

ОABOUT

OsOs

0000

ыs

о оoh oh

11 подключены к положительному полюсу данного источника 10 питани .11 are connected to the positive pole of this power supply 10.

Анодные стержни выполн ют из электрохимически пассивного материала, например нержавеющей стали или свинца. Катод - токопровод щий полупроницаемый слой получают химической металлизацией стек- лопластикового каркаса трубчатого ультрафильтра , путем прокачивани через напорные каналы под давлением раствора активации, например водного раствора, содержащего боргидрид натри , гидроокись щелочного металла, фенолфталеин и диме- тилформамид с последующей металлизацией , например, в аммиачном растворе никелировани . Возможны другие варианты применени в качестве катода токопро- вод щей полупроницаемой мембраны, например графитового трубчатого ультрафильтрационного элемента.The anode rods are made of electrochemically passive material, such as stainless steel or lead. The cathode-conductive semipermeable layer is produced by chemical metallization of the glass plastic frame of a tubular ultrafilter by pumping an activation solution through pressure channels under pressure, for example, an aqueous solution containing sodium borohydride, an alkali metal hydroxide, phenolphthalein and dimethylformamide, followed by metallization, for example, ammonia nickel plating solution. Other options for using a conductive semipermeable membrane as a cathode, such as a graphite tubular ultrafiltration element, are possible.

Установка работает следующим образом .The installation works as follows.

Отработанна смазочно-охлаждающа жидкость или обезжиривающий раствор подаетс дл отстаивани в сборник 1 эмульсий , из которого отделенна от механических примесей водомасл на эмульси поступает в сепаратор 2 и затем по мере его заполнени подаетс по трубопроводу при помощи циркул ционного насоса 5 в мембранный аппарат 6. Под действием обратноосмотического давлени в мембранном аппарате 6 на поверхности полупроницаемой мембраны водомасл на эмульси частично раздел етс на фильтрат , прошедший сквозь мембрану, растворитель с низкомолекул рными детергентами и концентрат, содержащий свободные и эмульгированные масла и другие загр знени , который из мембранного аппарата под избыточным давлением перетекает во флотатор 3 сепаратора 2. При включении циркул ционного насоса 5 одновременно подаетс электрическое питание на электроды ультрафильтров.The spent coolant or degreasing solution is supplied to settle in emulsion tank 1, from which water-oil separated from mechanical impurities on the emulsion enters separator 2 and then as it is filled, is fed through a pipeline using a circulation pump 5 to membrane apparatus 6. Under the action of the reverse osmosis pressure in the membrane apparatus 6 on the surface of the semipermeable membrane of the oil on the emulsion is partially divided into a filtrate that has passed through the membrane, the solvent with no komolekul polar detergents and concentrate containing free and emulsified oil and other contaminants from the membrane device which pressurized skimmer 3 flows into the separator 2. When the circulation pump 5 simultaneously supplied electric power to the electrodes ultrafilters.

Интенсивное газовыделение на поверхности полупроницаемой мембраны приводит к значительному массообмену между примембранным пространством и дром потока, что ведет к выравниванию концентрации растворенного вещества в сечении потока и исключению вли ни концентрационной пол ризации на мембранный процесс .Intense gas evolution on the surface of the semipermeable membrane leads to a significant mass exchange between the near-membrane space and the core of the flow, which leads to a leveling of the solute concentration in the flow cross section and to exclude the influence of concentration polarization on the membrane process.

Электрогенерированные газы водорода и кислорода, транспортируемые потоком концентрата, выдел сь во флотаторе 3, флотируют в верхнюю часть свободные и частично эмульгированные масла, которые при помощи устройства 4 вывод тс из установки в виде концентрата нефтепродуктов , который направл етс на утилизацию. Фильтрат с установки используетс на повторное использование или сбрасываетс вThe electrogenerated hydrogen and oxygen gases transported by the concentrate stream, released in the floater 3, float free and partially emulsified oils in the upper part, which by means of device 4 are removed from the plant as an oil concentrate, which is recycled. The filtrate from the installation is used for reuse or is discharged into

канализационную сеть. По мере вывода фильтрата из установки из сборника 1 эмульсии в сепаратор 2 дл поддержани определенного уровн воды во флотаторе 3 подаетс эмульси , подлежаща разделению .sewer network. As the filtrate is withdrawn from the plant from the emulsion tank 1 to the separator 2, the emulsion to be separated is supplied to maintain a certain level of water in the floater 3.

Провод т сравнительные испытани работы лабораторной установки.Comparative testing of the laboratory unit is carried out.

При этом лабораторна установка включает циркул ционную емкость, циркул ционный насос-дозатор, сепаратор, объем которого рассчитан на 5-20 мин пребывани концентрата, ультрафильтр, представл ющий собой стеклопластиковую трубку длиной 2 м, на внутреннюю поверхностьAt the same time, the laboratory unit includes a circulating tank, a circulating pump-dispenser, a separator, the volume of which is designed for 5-20 minutes of concentrate, an ultrafilter, which is a fiberglass tube 2 m long, on the inner surface

которой нанесен полупроницаемый слой общей поверхностью 0,07 м2, с размерами пор пор дка 500 А. Материал анода - нержавеюща сталь, Ультрафильтрации подвергают отработанный моющий раствор с концентрацией эмульгированных масел до 5 г/л, температура раствора 30 ±2°С. Обратноос- мотическое давление выдерживают равным 0,2 ±0,02 МПа, Скорость потока обрабатываемой жидкости над поверхностью мембраны 2 ± 0,1 м/с. Силу тока на электродах поддерживают равной 150 А/м2. При этом через сепаратор пропускают 50% циркулирующей жидкости, обеспечива 10 мин флотацию .which applied a semipermeable layer with a total surface of 0.07 m2, with a pore size of about 500 A. The anode material is stainless steel. Ultrafiltration is subjected to spent cleaning solution with a concentration of emulsified oils up to 5 g / l, solution temperature 30 ± 2 ° C. The reverse osmotic pressure is maintained at 0.2 ± 0.02 MPa. The flow rate of the treated liquid above the membrane surface is 2 ± 0.1 m / s. The current strength on the electrodes is maintained at 150 A / m2. At the same time, 50% of the circulating fluid is passed through the separator, providing flotation for 10 minutes.

Результаты проведенных испытанийThe results of the tests

приведены в таблице,are shown in the table

Как следует из приведенных в таблице данных, наличие полупроницаемого токо- провод щего сло ведет к уменьшению рассто ни между электродами в ультрафильтре, к исключению вли ни электрического сопротивлени самой мембраны , в результате чего значительно снижаетс рабочее напр жение. Креме того , наличие полупроницаемого токопрово- д щего сло ведет к интенсивному газовыделению на его поверхности, следовательно , к снижению вли ни концентрационной пол ризации и увеличениюAs follows from the data in the table, the presence of a semi-permeable conductive layer leads to a decrease in the distance between the electrodes in the ultrafilter, to the elimination of the influence of the electrical resistance of the membrane itself, as a result of which the operating voltage is significantly reduced. Moreover, the presence of a semipermeable conducting layer leads to an intense gassing on its surface, therefore, to a decrease in the effect of concentration polarization and an increase in

производительности мембранного процесса , а также к исключению электродов в сепараторе за счет флотации маслопродуктов растворенным газом, а не генерируемым электродами в сепараторе.performance of the membrane process, as well as to the exclusion of electrodes in the separator due to the flotation of oil products with dissolved gas, and not generated by electrodes in the separator.

Таким образом, предлагаема установка позвол ет по отношению к известной повысить после 24 ч работы в 1,4 раза производительность при одновременном снижении затрат электроэнергии в 4 раза.Thus, the proposed installation allows, in relation to the known one, to increase after 24 hours of operation by 1.4 times the productivity while simultaneously reducing the cost of electricity by 4 times.

Claims

The invention The installation of ultrafiltration separation of highly concentrated stable oil-water emulsions containing sequentially connected collection of emulsions, a separator with a device for separating the flotation condensate and a membrane apparatus equipped with a tubular filter system and an electrode system, and the anode is made rod

0

and installed inside a tubular filter, and the cathode is placed on one of the surfaces of the tubular filter, characterized in that, in order to increase productivity and reduce energy costs, the anode is made of an electrochemically insoluble material, and the cathode is made in the form of a porous layer of electrically conductive material and is placed on the inner surface of the tubular filter.