Способы очистки нефтесодержащих стоков

Способы очистки нефтесодержащих стоков и их эффективность во многом зависят от методов транспортирования стоков от места их образования до очистных сооружений, так как в воде могут происходить изменения, существенно ухудшающие и усложняющие процессы очистки.

При выборе технологии очистки конкретного стока определяющими факторами являются:

 - расход стока;

 - исходная концентрация нефтепродуктов и сопутствующих загрязнений;

 - требования к качеству очищенной воды по всем нормируемым загрязнениям.

Таким образом, в зависимости от требований к качеству очищенной воды выбирается технологическая схема очистки сточных вод, основу которой составляет механическая обработка При этом в зависимости от конкретных условий используются гравитационные устройства разнообразных конструкций, а с целью повышения эффекта очистки может быть осуществлена предварительная или последующая обработка стоков.

На практике достаточно широко используется отстаивание с ис­пользованием реагентов или без них. Кроме того, технология очистки может включать фильтрование, флотацию, сорбцию, центрифугирование, хлорирова­ние или озонирование. Краткая характеристика методов очистки нефтесодержащих стоков приведена в табл. 7.

Методы механической очистки, основанные на гравитационном разделении материалов, позволяют извлекать из сточных вод нефтепродукты, находящиеся в капельном состоянии. Поэтому эти методы применяются совместно с другими, более тонкими методами.

С помощью песколовок удаляются механические грубодисперсные примеси, а также часть нефтепродуктов. В технологических схемах очистки они располагаются между решетками и первичными отстойниками, обеспечивая их нормальную работу. Конструктивно песколовки в зависимости от направления движения сточной воды подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Удаление осадка из песколовки (кроме щелевой) производится гидроэлеватором.

Таблица 7.

Основная масса нефтепродуктов из стоков (до 95%) улавливается с помощью нефтеловушек. При использовании многоярусных нефтеловушек степень очистки можно повысить до 98%.

Процесс отстаивания может быть организован как в специальных отстойниках, так и в маслоловушках. Этот процесс основан на использовании закономерности всплывания маслопродуктов в воде. Следует отметить, что с помощью отстойников можно отделять не только легкие фракции (маслопродукты), но и твердые частицы с удельной плотностью выше, чем у воды. Всплывшие на поверхность маслопродукты удаляются маслосборным устройством.

При расчете очистных сооружений, предназначенных для отстаивания сточных вод, содержащих маслосодержащие примеси, необходимо рассчитать скорость всплывания маслопродуктов и расход сточной воды. Расчет скорости всплывания производится с помощью уравнения Стокса:

где  — скорость всплывания частиц, м/с;  — диаметр частиц, м; ,  — удельная плотность частиц и жидкости соответственно, кг/м³;  — вязкость жидкости, Па • с.

Следует отметить, что уравнение Стокса справедливо и для расчета скорости осаждения твердых частиц. Проведенные расчеты позволяют определить геометрические размеры устройств и время отстаивания сточной воды.

Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил осуществляют в напорных, открытых и многоярусных гидроциклонах. При этом целесообразнее использовать напорный гидроциклон для одновременного выделения и твердых частиц, и маслопродуктов, что необходимо учитывать в конструкции гидроциклона. Движение потока по спирали позволяет полнее использовать объем аппарата.

Производительность открытого гидроциклона определяется по формуле:

где  — диаметр цилиндрической части гидроциклона, м;  — рас­ход воды ( ); для открытых гидроциклонов с внутренней цилиндрической перегородкой ;  — скорость осаждения, м/с.

Напорные гидроциклоны по конструкции аналогичны циклонам для очистки газов от твердых частиц. Их производительность:

где  — коэффициент, зависящий от условий входа сточной воды в гидроциклон (для гидроциклонов с диаметром  цилиндрической части 0,125...0,6 м и углом конической части 30° k - 0,524);  — перепад давлений воды в гидроциклоне;  — плотность очищаемой сточной воды, кг/м³.

Для очистки сточных вод от маслопродуктов достаточно широко используется флотация. Применение процесса флотации позволяет интенсифицировать всплывание маслопродуктов за счет их обволакивания пузырьками воздуха, который подается в сточную воду. В зависимости от процесса образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, биологическую, электрофлотацию, вибрационную.

Для дополнительного обезвреживания сточных вод с помощью электрохимических окислительно-восстановительных реакций в промышленности применяют метод электрофлотации. Катод, как правило, изготавливают из сетки, а электродный блок располагают горизонтально на дне флотационной камеры, что является одним из конструкционных недостатков, так как это способствует засорению блока [7].

Эффективность процесса может быть повышена с помощью коагулянтов и флокулянтов путем подкисления до изоэлектрической точки, электрохимического окисления (деструкции примесей) и других мероприятий.

Как уже было отмечено выше, основную роль в процессе флотации частиц выполняют, как правило, пузырьки водорода, выделяющиеся с поверхности катода. От числа и размера пузырьков зависит эффективность процесса флотационной очистки. Количество пузырьков зависит от плотности тока и материала электродов, а их размер во многом зависит от кривизны поверхности электродов, которые изготавливаются в виде проволочной сетки. При этом на размер пузырьков влияет толщина проволоки, например, с увеличением диаметра проволоки размеры пузырьков, как правило, возрастают. Очень важно подчеркнуть перспективность использования электрофлотационного метода для очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов [7].

В ряде случаев единственным способом очистки сточных вод является фильтрование. В качестве фильтрующего материала применяют кварцевый песок, керамзит; графит; кокс, полимерные материалы – пенополистирол, пенополиуретан, синпон и др., а также сетки, нетканые материалы на основе синте­тических волокон и т.д.

При регенерации синтетических фильтрующих материалов удаляется до 95% адсорбированных нефтепродуктов. Экономическая целесообразность фильтрования определяется продолжительностью работы фильтра между промывками, поэтому, как правило, фильтрование применяют после предварительной механической очистки. Фильтрование позволяет снизить концентрацию маслопродуктов в сточной воде на выходе из отстойников и гидроциклонов, которая составляет 0,01 ..0,2 кг/м³ и значительно превышает допустимые концентрации.

В зависимости от состава примесей и их состояния в ряде производств примененяются зернистые и электромагнитные фильтры. В зернистых фильтрах широко используют в качестве фильтроматериалов кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п. Изготавливают их однослойными и многослойными.

Наряду с адсорбцией в процессах очистки сточных вод от растворимых примесей широко используют сорбцию. В качестве сорбентов в сорбционных процессах могут выступать практически любые мелкодисперсные вещества, например зола, торф, шлак, глина и др. Наибольшей сорбционной способностью обладает активированный уголь.

Ионообменные методы очистки вод находят применение практически в любых отраслях промышленности для очистки от многих примесей, в том числе и шестивалентного хрома. Эти методы обеспечивают высокую эффективность очистки и позволяют получать выделенные из сточной воды металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей.

Для ионообменной очистки сточных вод используют синтетичес­кие ионообменные смолы