Флотационная очистка сточных вод
| Флотационная очистка сточных вод |
| Эффективными
методами очистки сточных вод
от ПАВ являются флотационные
методы, которые благодаря своей простоте,
экономичности и высокой производительности
получают широкое распространение в практике.
Сравнение этих методов в другими методами
выделения ПАВ показывает их несравнимо
большую эффективность, особенно при
низких концентрациях
выделяемых веществ
в растворе. Для очистки сточных вод
используют флотационные машины и аппараты
напорного типа, электрофлотационные,
механические и др. Очистку сточных вод
в механических флотационных машинах
в большинстве случаев применяют тогда,
когда сточные воды содержат легкофлотируемые
гидрофобные загрязнения, например жиры,
нефтепродукты, масла и т.п. В тех случаях,
когда сточные воды содержат загрязняющие
компоненты, которые перед флотацией необходимо
агрегировать, использование таких машин
нежелательно, так как из-за высокой турбулентности
потоков в камерах агрегаты частиц загрязнений
разрушаются, и эффективность очистки
резко снижается. В этой связи механические
флотационные машины используются преимущественно
для очистки нефте- и жиросодержащих сточных
вод из-за высокой флотируемости частиц
загрязнений, присутствующих в этих сточных
водах.
Использование
механических флотационных машин для
очистки сточных вод Флотация Флотатор представляет собой аппарат для разделения смеси воды и загрязняющих веществ за счет применения воздушного потока. Флотатор предусматривает систему смешения с реагентами(коагулянт и флокулянт), pH-контроллер. Система смешения работает в автоматическом режиме и зависит от поступаемого на флотатор потока-происходит корректировка подачи реагентов. Флотатор имеет скребки для удаления образующейся пены. Можем предложить осполнение флотатора со станиной и без нее. Флотация является
сложным физико-химическим процессом,
заключающимся в создании комплекса
частица-пузырек воздуха или В зависимости от способа получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки: • флотация пузырьками,
образующимися путем Процесс флотации
— образования комплекса Вакуумная флотация Вакуумная флотация основана на понижении давления ниже атмосферного в камере флотатора. При этом происходит выделение воздуха, растворенного в воде. При таком процессе флотации образование пузырьков воздуха происходит в спокойной среде, в результате чего улучшается агрегирование комплексов частица-пузырек и не нарушается их целостность вплоть до достижения ими поверхности жидкости. Напорная флотация Этот вид флотации
выполняется в две стадии: насыщение
воды воздухом под давлением; выделение
пузырьков воздуха Импеллерная флотация Флотаторы импеллерного
типа применяют для очистки сточных
вод нефтяных предприятий от нефти,
нефтепродуктов и жиров. Их также
можно использовать для очистки
сточных вод других предприятий.
Данный способ флотации в промышленности
применяют редко из-за его небольшой
эффективности, высокой турбулентности
потоков во флотационной камере, приводящей
к разрушению хлопьевидных частиц,
и необходимости применять Флотация с подачей воздуха через пористые материалы Для получения пузырьков воздуха небольших размеров можно использовать пористые материалы при флотации, которые должны иметь достаточное расстояние между отверстиями, чтобы не допустить срастания пузырьков воздуха над поверхностью материала. На размер пузырька большое влияние оказывает скорость истечения воздуха из отверстия. Для получения микропузырьков необходима относительно небольшая скорость истечения. Электрофлотация Сточная жидкость
при пропускании через нее
постоянного электрического тока насыщается
пузырьками водорода, образующегося
на катоде. Электрический ток, проходящий
через сточную воду, изменяет химический
состав жидкости, свойства и состояние
нерастворимых примесей. В одних
случаях эти изменения
|
Как происходит флотационная очистка сточных вод
Процесс насыщения жидкости пузырьками воздуха может достигаться и механическим способом – при помощи активной аэрации. В системах флотации для очистки сточных вод этот способ образования высокодисперсной газовой фазы дает хорошие результаты при очистке стоков от нефтепродуктов, масел и ПАВ. Он экономичнее электролитического метода, поскольку не включает расходов на электроды. Образовавшиеся пузырьки воздуха транспортируют загрязняющие вещества к поверхности, где собираются в виде пены. Пена удаляется механически при помощи скрубберов.
Для ускорения и интенсификации процесса образования пузырьков используется метод напорной флотации. Механическая очистка пластовых природных и сточных вод для целей ППД, предваряющая остальные мероприятия по переработке, является непременной процедурой, так как работа под давлением исключает наличие нерастворенных грубодисперсных частиц.
По основному
действующему принципу флотационные установки
делят на электролитические аппараты,
напорные, пневматические и др. Также
флотаторы отличаются по пропускной
способности и объему обрабатываемого
исходного материала. Они могут
быть однокамерными и
Очистка сточных вод
В ведение
Основные вопросы защиты окружающей среды необходимо решать на основе следующих принципов:
форма и масштабы человеческой деятельности должны быть соизмеримы с запасами невозобновляемых природных ресурсов;
неизбежные отходы производства должны попасть в окружающую среду в форме и концентрации, безвредных для жизни. Особенно это относится к водным ресурсам.
Природная вода - не только источник водоснабжения и транспортное средство, но и среда обитания животных и растений. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для жизни человечества на Земле.
Происхождение воды на земле связано с происхождением самой Земли. Существует две гипотезы образования воды на Земле. В первом случае это существование готовых молекул воды в газопылевом облаке, из которого произошла Земля и которое наблюдается в кометах и метеоритах сегодня. Во втором случае вода образовалась из водорода и кислорода после конденсации газопылевого облака в планету Земля. Впоследствии при повышении температуры недр Земли и их дегазации, а также в процессе миграции водорода и кислорода из центральной части планеты к периферии и химических реакций образовались молекулы воды.
Происхождение воды, ее первичное образование как растворителя и ее миграция представляют единое целое в изучении природной воды.
Одним из невосполнимых
природных ресурсов является нефть,
которая в процессе добычи, транспорта,
переработки и потребления
В настоящее время защита окружающей среды от нефтесодержащих сточных вод - одна из главных задач. Мероприятия, направленные на очистку воды от нефти, помогут сберечь определенные количества нефти и сохранить чистым воздушный и водный бассейны. На земном шаре много воды, но чистой пресной воды очень мало. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для существования человечества на земле.
Для правильного подхода к решению актуальных задач в области окружающей среды необходимы определенные знания в этой области. Учебные программы, разработанные во многих университетах и институтах можно разбить на две крупные группы:
решение экологических вопросов в политическом, юридическом, экономическом и других гуманитарных направлениях;
решение экологических вопросов в техническом аспекте, где решаются общетехнические задачи или частные задачи отдельной или близких отраслей промышленности.
Характеристика загрязненности воды нефтью
Методы очистки сточных вод выбирают в зависимости от их вида: бытовые, промышленные и дождевые.
Сточные воды нефтяной
и нефтехимической
Таблица 1. Классификация сточных вод
Сточные воды
| Технологические процессы, связанные с получением сточных вод | Методы вторичного использования вод и извлечение из них полезных веществ | Дисперсный состав загрязнителя |
| свободные и связанные, воды содержащиеся в сырье и исходных продуктах | нерастворимые примеси с частицами 10-5 - 10-4 м и более | |
| промывные воды | коллоидные растворы | |
| водные
экстракты и адсорбционные |
растворенные газы и молекулярно - растворимые органические вещества | |
| охлаждающие жидкости | электролиты | |
| технические воды | ||
| дождевые и талые воды с территории потенциальных загрязнителей |
Два первых направления
классификации не позволяют систематизировать
примеси сточных вод для
Классификация третьей группы позволяет для каждой из выше перечисленных групп предложить определенные методы очистки воды.
На нефтетранспортных
предприятиях применяют все виды
очистки сточных вод: механическую,
физико-химическую и биологическую.
Для выбора того или иного типа
сооружений из выше перечисленных классификаций
сточных вод более всего
До недавнего времени количество растворенной нефти в воде практически не рассматривали. Поставленные в Новополоцком политехническом институте исследования дают возможность судить о растворимости разных нефтепродуктов в воде в зависимости от различных факторов.
При непродолжительности контакта нефтепродуктов с водой без перемешивания последних количество нефтепродуктов, перешедших в воду, с увеличением времени возрастает. С увеличением контакта от 2 до 120 ч количество нефти в воде возрастает от 0,2 до 1,4 мг/л, дизельного топлива - от 0,2 до 0,8 мг/л, а растворимость бензинов зависит не только от времени, но и от метильных и метиленовых групп углеводородов, входящих в состав бензина. Для метильных и метиленовых групп концентрация бензина А-76 в воде при контакте от 2 до 120 ч увеличивается от 1,4 до 11,9 мг/л, а для ароматических углеводородов при тех же параметрах в бензине А-76 - от 2,6 до 34 мг/л.
Как следует из предыдущих примеров количество растворенных нефтепродуктов в воде довольно значительно.
На нефтетранспортных
предприятиях сбор сточных вод и
их очистку ведут в зависимости
от нефтехимических примесей и способов
их очистки. В сточных водах
При выборе системы сбора и очистки сточных вод руководствуются следующими основными положениями:
необходимостью максимального уменьшения количества сточных вод и снижения содержания в них примесей;
возможностью извлечения из сточных вод ценных примесей и их последующей утилизации;
повторным использованием сточных вод (исходных и очищенных) в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения.
Предложенную В.А. Проскуряковым и Л.И. Шмидтом классификацию основных методов очистки сточных вод на химических предприятиях можно использовать и на нефтетранспортных.
Эта классификация
разработана на основе классификации
сточных вод по фазово-дисперсным
и химическим характеристикам примесей.
Имея данные по расходам сточных вод,
их подробную характеристику, в том
числе и по содержанию примесей,
а также требования к очищенной
воде, по схеме можно отобрать для
проверки несколько методов. На основании
экспериментальных исследований с
учетом технико-экономических
Выбор метода очистки сточных вод нефтетранспортных предприятий зависит от многих факторов: количество сточных вод различных видов, их расходы, возможность и экономическая целесообразность извлечения примесей из сточных вод, требования к качеству очищенной воды при ее использовании для повторного и оборотного водоснабжения и сброса в водоем, мощность водоема, наличие районных или городских очистных сооружений. Очистка нефтесодержащих сточных вод должна обеспечивать:
максимальное извлечение ценных примесей для использования их по назначению;
применение очищенных сточных вод в технических процессах;
минимальный сброс сточных вод в водоем.
Для очистки сточных вод используют очистные сооружения трех основных типов: локальные, общие и районные или городские.
На нефтебазах и насосных станциях трубопроводов применяют очистные сооружения общего типа, а в случае попадания в сточные воды особо вредных химических веществ - очистные сооружения локального типа. В зависимости от степени очистки сточных вод на очистных сооружениях локального или общего типа и характеристики водоема сточные воды либо направляют на районные или городские очистные сооружения, либо сбрасывают в водоем.
Очистные сооружения
локального типа предназначены для
обезвреживания сточных вод непосредственно
после технологических цехов, имеющих
вредные химические вещества, например
после резервуарного парка
Очистные сооружения
общего типа предназначены для очистки
всех нефтесодержащих вод
Для очистки
сточных вод применяют
Очистные сооружения
районного или городского типа предназначены
в основном для механической, физико-химической
и биологической очистки
Эти производственные воды не должны содержать:
взвешенных и
всплывающих веществ в
веществ, способных засорять трубы канализационной сети или отлагаться на стенках труб;
веществ, оказывающих разрушающее действие на материал труб и элементы сооружений канализации;
горючих примесей и растворенных газообразных веществ, способных образовывать взрывоопасные смеси в канализационных сетях и сооружениях;
вредных веществ в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоем (с учетом эффекта очистки).
Температура этих вод не должна превышать 40° С. Не допускаются залповые сбросы сильноконцентрированных сточных вод.
Методы очистки промышленных сточных вод
Методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть могут быть разделены на три группы:
механические,
физико-химические,
биологические.
Механическая очистка
Механическую
очистку сточных вод применяют
преимущественно как
В настоящее
время к очистке предъявляют
большие требования. Это приводит
к созданию высокоэффективных методов
физико-химической очистки, интенсификации
процессов биологической
Механическую очистку проводят для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.
Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание воды через различные решетки и сита. Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности воды, используют отстаивание. При этом тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают.
Сооружения, в
которых при отстаивании
Сооружения, в
которых при отстаивании
Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь.
Механическую очистку как самостоятельный метод применяют тогда, когда осветленная вода после этого способа очистки может быть использована в технологических процессах производства или спущена в водоемы без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод.
Физико-химическая очистка
Физико-химическая
очистка заключается в том, что
в очищаемую вводу вводят какое-либо
вещество-реагент (коагулянт или
флокулянт). Вступая в химическую
реакцию с находящимися в воде
примесями, это вещество способствует
более полному выделению
При этом уменьшается
концентрация вредных веществ в
сточных водах, растворимые соединения
переходят в нерастворимые или
растворимые, но безвредные, изменяется
реакция сточных вод (происходит
их нейтрализация), обеспечивается окрашенная
вода. Физико-химическая очистка дает
возможность резко
Биологическая очистка
Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от загрязнения.
Очистные сооружения биологической очистки можно разделить на два основных типа:
сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;
сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.
К первому типу
относятся сооружения, в которых
происходит фильтрование очищаемых
сточных вод через почву (поля
орошения и поля фильтрации) и сооружения,
представляющие собой водоемы (биологические
пруды) с проточной водой. В таких
сооружениях дыхание
В искусственных
условиях биологическую очистку
применяют в аэротенках, биофильтрах
и аэрофильтрах. В этих условиях
процесс очистки происходит более
интенсивно, так как создаются
лучшие условия для развития активной
жизнедеятельности
При повышенных
требованиях к очистке
Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например активированным углем и химическим окислением или путем озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.
Очистка от биогенных элементов
Биологически очищенная вода содержит аммонийные азот и фосфор в значительной концентрации. Эти вещества способствуют усиленному развитию водной растительности, последующее непременное отмирание которой приводит к вторичному загрязнению водоема. Азот удаляют физико-химическими и биологическими методами, а фосфор только химическим - осаждением солями железа, алюминия и известью.
Дезинфекция очищенных сточных вод
В практике очистки
сточных вод дезинфекцию
Методы обработки осадка
При всех методах
очистки сточных вод образуется
осадок из нерастворимых веществ
в первичных отстойниках, а при
биологической очистке во вторичных
отстойниках образуется еще больше
осадка. В сыром состоянии (твердые
вещества с водой) при очистке
бытовых и некоторых
Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооружениям относятся септики, двухъярусные отстойники и метантенки.
Для уменьшения
влажности осадка сточных вод
и его объема служат иловые пруды
и площадки. Для обезвоживания
осадка применяют различные
При выборе метода
очистки и обработки осадка сточных
вод населенных пунктов и промышленных
предприятий, а также места расположения
и типа очистных сооружений необходимо
в первую очередь выявлять возможность
и целесообразность промышленного
использования очищенных
На предприятиях
транспорта и хранения нефти и
нефтепродуктов, а также на газосборных
пунктах и газобензиновых заводах
сточные воды подразделяются на бытовые
и производственные. Производственные
воды нефтяных и газовых предприятий
выпускают в производственно-
Степень очистки
сточных вод от нефтепродуктов, достигаемая
на различных сооружениях
Таблица 2. Степень очистки сточных вод от нефтепродуктов на различных сооружениях
|
Механическая очистка сточных вод
При механической очистке сточных вод применяют песколовки, резервуары-отстойники, нефтеловушки, пруды-отстойники, напорные полые и полочные отстойники.
Песколовки
Песколовки предназначены для выделения механических примесей с размером частиц более 250 мкм. Необходимость предварительного выделения механических примесей (песка, окалины и др.) обуславливается тем, что при отсутствии песколовок эти примеси выделяются в других очистных сооружениях и тем самым усложняют эксплуатацию последних.
Принцип действия песколовки основан на изменении скорости движения твердых тяжелых частиц в потоке жидкости.
Песколовки делятся на горизонтальные, в которых жидкость движется в горизонтальном направлении, с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, в которых жидкость движется вертикально вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости от способа создания винтового движения разделяются на тангенциальные и аэрируемые.
Самая простейшая горизонтальная песколовка - щелевая. Принцип ее работы основан на том, что песок канализационной сети продвигается в основном в нижней части коллектора и при небольшом уменьшении скорости потока более тяжелые частицы проваливаются вниз.
Горизонтальные песколовки большой производительности более сложные. Принцип работы этих песколовок идентичен. Горизонтальная песколовка имеет прямоугольную форму и состоит из двух и более секций.