2015-02-04
2208
Применяются методы: отстаивание, флотация и фильтрование.
Отстаивание – самопроизвольное разделение частиц масла под действием разности плотностей. Частицы нефтепродуктов в воде под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму с размером 2-3 мкм.
Степень дисперсности – величина, обратная размеру частицы. Чем выше степень дисперсности, тем более малые частицы нефтепродуктов в точной воде.
Для отстаивания используются нефтеловушки(рисунок 7.1).
1— сточная вода; 2 - приемная камера; 3 -отстойная зона; 4 - очищенная вода; 5-вертикальные полупогруженные перегородки; 6 -нефтесборные трубы; 7 - пленка всплывших нефтепродуктов.
Рисунок 7.1 - Схема типовой нефтеловушки
При выборе нефтеловушек необходимо принимать следующие допущения:
- скорость движения воды во всех точках поперечного сечения одинакова;
- поток воды имеет ламинарный характер;
- скорость всплывания частиц нефтепродуктов постоянна в течение всего времени прохождения потока.
Чем выше температура воды, тем ниже вязкость нефтепродуктов, и тем лучше условия выделения частиц.
При температуре менее 30 оС мазут оседает в нефтеловушке, при 30 – 40 оС находится во взвешенном состоянии, более 40 оС – наблюдается эффект всплытия частиц.
1 — приемная камера; 2- перегородка; 3 -отстойная зона; 4 — перегородка; 5 —выпускная камера; 6- переливной лоток; 7- скребок; 8— поворотные щелевые трубы; 9 - приямок
Рисунок 7.2 - Нефтеловушка Гипроспецпромстроя со скребковым механизмом
Флотация – образование комплексов «частица масла – пузырек воздуха» с последующим выделением этих комплексов из воды.
Скорость всплывания комплексов в 100-1000 раз больше скорости всплывания частиц масла. Нужно создать большую поверхность раздела вода-воздух: чем больше пузырьков, тем больше их дисперсность.
Механизм образования комплекса частица-пузырек может быть различным. Согласно этому различают напорную флотацию, при которой пузырьки воздуха выделяются из пересыщенного раствора его в воде, и безнапорную, которая осуществляется при помощи пузырьков воздуха, вводимых в воду специальными устройствами.
При напорной флотации (рисунок 7.3а) воздух растворяется в воде под избыточным давлением до 0,5 МПа, для чего в трубопровод перед насосом подается воздух, а затем водовоздушная смесь в течение 8—10 минут выдерживается в специальной напорной емкости, откуда и подается во флотатор, где происходит сброс давления, образование пузырьков воздуха и собственно флотационный процесс разделения воды и примеси. При снижении давления на входе воды во флотатор воздух, растворенный в воде, выделяется практически мгновенно, образуя пузырьки.
При безнапорной флотации (рисунок 7.3б) образование пузырьков происходит за счет механических (насосом, эжектором) или электрических сил и во флотатор вводится готовая дисперсная система пузырьки - вода. Оптимальные размеры пузырьков равны 15—30 мкм. Скорость всплывания пузырьков такого размера с захваченными частицами нефти составляет в среднем 0,9-10-3 м/с, что в 900 раз превышает скорость всплывания частицы нефти размером 1,5 мкм.
1 - вход воды; 2 - приемный резервуар; 3 -всасывающая труба; 4 - воздухопровод; 5 - насос; 6 - флотационная камера; 7 - пеносборник; 8 - отвод очищенной воды; 9 - напорная емкость.
Рисунок 7.3а - Схема установки для напорной флотации
1 - вход воды; 2- приемный резервуар; 3 - всасывающая труба; 4- воздухопровод; 5- насос; 6 - флотационная камера; 7 - пеносборник; 8 - отвод очищенной воды.
Рисунок 7.3б - Схема установки для безнапорной флотации
Фильтрование замазученных и замасленных вод осуществляется на заключительной стадии очистки. Процесс фильтрования основан на прилипании эмульгированных частиц нефтепродуктов к поверхности зерен фильтрующего материала. Так как фильтрованию предшествует предварительная очистка сточных вод (отстаивание, флотация), перед фильтрами концентрация нефтепродуктов невысока и составляет 10-4-10-6 в объемных долях.
При фильтровании сточных вод частицы нефтепродуктов выделяются из потока воды на поверхности зерен фильтрующего материала и заполняют наиболее узкие поровые каналы. При гидрофобной поверхности (не взаимодействующей с водой) частицы хорошо прилипают к зернам, при гидрофильной (взаимодействующей с водой) прилипание затруднено из-за наличия гидратной оболочки на поверхности зерен. Однако прилипающие частицы вытесняют гидратную оболочку и начиная с какого-то момента времени фильтрующий материал работает как гидрофобный.
При работе фильтра частицы нефтепродуктов постепенно заполняют объем пор и насыщают фильтрующий материал. В итоге по истечении некоторого времени устанавливается равновесие между количеством масла, выделяющегося из потока на стенки, и количеством масла, стекающего в виде пленки в следующие по ходу потока слои фильтрующего материала. По мере насыщения фильтрующего слоя нефтепродуктами, фильтр отключается на регенерацию.
Материал для загрузки фильтров – кварцевый песок, антрацит, иногда сульфоуголь, отработанный в Na-катионитовых фильтрах, доменный и мартеновский шлак, керамзит и т.д.
Регенерация производится водяным паром под давлением 0, 03 -0,04 МПа через верхнее распределительное устройство. Пар разогревает уловленные нефтепродукты, и они под давлением вытесняются из слоя. Длительность регенерации – не более 3 ч.
Эффективность очистки сточных вод в насыпных фильтрах от нефтепродуктов – 80 %. При этом содержание нефтепродуктов после очистки составляет 2-4 мг/кг. Вода с таким качеством может направляться для технологических целей ТЭС.
Полная схема очистки:
1) усреднительные баки 2 шт. двухчасовой производительностью каждый. Выделение части наиболее крупных грубодисперсных примесей;
2) нефтеловушка;
3) промежуточный бак;
4) флотатор. Выделенные нефтепродукты направляются в мазутоприемник, подогреваются паром для уменьшения вязкости и эвакуируются;
5) фильтровальная установка из двух ступеней.
1 ступень – двухслойная загрузка из кварцевого песка и антрацита
2 ступень – сорбционный фильтр с активированным углем.
Полная степень очистки по этой схеме 90-95 %.
Литература
1 Агапов Ю.Е., Сафарбаков А.М. Поперечно - струйный аэрофильтр. Предварительный патент № 3810. Алматы 96.
2 А.с. № 1637099 SU МКИ5 В01D45/00. Градиентный сепаратор. // Агапов Ю.Е., Давыдов М.И., Данилов Л.И., Онищенко А.И., Пичугин Ю.Н., Тюрников Н.Н., Хафизов М.Х., Абрамов Н.М. - №№ 4729410/26, 4729432/26; заяв. 16.08.89.
3 Дукенбаев К. Энергетика Казахстана. Условия и механизмы ее устойчивого развития. – Алматы, 2002. – 447 с.
4 Жабо В.В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 240с.
5 Покровский В., Аракчеев В.П. Очистка сточных вод тепловых электростанций. – М.: Энергия, 1980. – 326 с.
6 Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ. – М.: Химия, 1975. – 215 с.
7 Рихтер Л.А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. – М.: Энергия, 1975. – 254 с.
8 Рихтер А.А., Волков Э.А., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов ТЭС. Учебное пособие. – М.: Энергия, 1980. – 211 с.
9 Справочник по пыле- и золоулавливанию / под ред. Русанова А.А. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 312 с.
