Флотационная очистка сточных вод

метки: Сточный, Флотация, Очистка, Пузырек, Частица, Вещество, Химический, Возможность

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 целесообразно также в тех случаях, когда напорные флотационные аппараты применять неэффективно, например в случае очистки сточных вод, имеющих температуру в пределах примерно 30-60о С. При этих условиях растворимость воздуха и других газов в воде резко падает и, следовательно, эффективность очистки сточных вод с использованием напорных флотационных машин и аппаратов уменьшается. При использовании в процессах очистки сточных вод электрофлотационных машин и аппаратов резко возрастает удельная энергоемкость очистки сточных вод, что и не позволяет широко использовать этот вид флотационной техники. Известно также применение пневматических флотационных машин, которые, однако, имеют достаточно низкую степень очистки сточных вод. В этой связи, применение механических флотационных машин для очистки легкофлотируемых загрязнений эффективно и подтверждено практикой. 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 газа, всплывании этого комплекса и удалении образовавшегося пенного слоя. Процесс флотации широко применяют при обогащении полезных ископаемых, а также при очистке сточных вод. В зависимости от способа получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки: флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадными методами); флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумная, напорная); электрофлотация. Процесс флотации — образования комплекса пузырек-частица происходит в три стадии: сближение пузырька воздуха и частицы в жидкой фазе, контакт пузырька с частицей и прилипание пузырька к частице. Прочность соединения пузырек-частица зависит от размеров пузырька и частицы, физико-химических свойств пузырька, частицы и жидкости, гидродинамических условий и других факторов. Процесс очистки стоков при флотации заключается поток воздуха (мелких пузырьков) в большинстве случаев движутся в одном направлении. Взвешенные частицы загрязнений находятся во всем объеме сточной воды и при совместном движении с пузырьками воздуха происходит агрегирование частицы с воздухом. Если пузырьки воздуха значительных размеров, то скорости воздушного пузырька и загрязненной частицы различаются так сильно, что частицы не могут закрепиться на поверхности воздушного пузырька. Кроме того, большие воздушные пузырьки при быстром движении сильно перемешивают воду, вызывая разъединение уже соединенных воздушных пузырьков и загрязненных частиц. Поэтому для нормальной работы флотатора во флотационную камеру не допускаются пузырьки более определенного размера. 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 соответствующего диаметра и всплытие взвешенных и эмульгированных частиц примесей вместе с пузырьками воздуха. Если флотация проводится без добавления реагентов, то такая флотация относится к физическим способам очистки сточных вод. 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 поверхностно-активные вещества. 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 положительно влияют на процесс очистки стоков (флотации), в других — ими надо управлять, чтобы получить максимальный эффект очистки. В общем, достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты на флотацию, простая аппаратура флотации, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90-95%), высокая степень очистки (95-98%), возможность рекуперации удаляемых веществ.

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 многокамерными. Установки с несколькими камерами, как правило, включают емкость для отстаивания флотошлама и его последующего удаления.

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 постоянно соприкасается с окружающей средой и загрязняет ее, особенно воду.

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 промышленности содержат нефть, нефтепродукты и различные химические вещества (тетраэтилсвинец, фенолы и др.).

Эти сточные воды можно классифицировать следующим образом:

Таблица 1. Классификация сточных вод

Два первых направления классификации не позволяют систематизировать примеси сточных вод для последующей разработки принципов выбора эффективных систем очистки. Третье направление классификации, предложенное Л.А. Кульским с этой точки зрения является более подходящим. Его сущность заключается в том, что все сточные воды делятся по дисперсионному составу загрязняющего вещества на четыре группы.

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 подходит классификация Л.А. Кульского.

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 нефтетранспортных предприятий находятся нефти и нефтепродукты, которые после отделения от воды можно использовать в народном хозяйстве. Химические примеси, как, например, тетраэтилсвинец, отделяют специальными химическими методами. В этом случае целесообразно применять раздельный сбор сточных вод и комбинированную систему очистки.

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 показателей выбирают оптимальный метод очистки сточных вод.

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 технологических коммуникаций, насосных станций, хранящих и перекачивающих этилированные бензины. Применение таких установок дает возможность избежать необходимости пропускать сточные воды предприятия через установки для извлечения из воды определенных химических веществ.