Очистка от нефтепродуктов сточных вод электростанций. Фильтрование сточных вод
Фильтрование сточных вод от масло-нефтепродуктов
Часть 4 из 4 12 декабря 2012 г
Фильтрование сточных вод
Классические способы заключительной очистки сточных вод от нефтепродуктов — фильтрование с применением насыпных фильтров, загруженных кварцевым песком, пенополистиролом или керамзитом. Недостатки этих установок: низкая грязеёмкость, длительный период фильтрации, необходимость частой регенерации загрузочного материала с большим расходом промывочной воды.
Фильтр с загрузкой из пенополиуретана
Более эффективным и экономичным в этом случае является фильтр с загрузкой из пенополиуретана (ППУ). Предложенный способ позволяет достичь степени очистки воды от масло- и нефтепродуктов до эффективности 99,1-99,8%. Для сравнения — традиционные фильтры дают лишь 80-86% очистки от нефтепродуктов. В качестве загрузки фильтра может использоваться листовой или кусковой ППУ (в виде кубиков 25-40 мм), и даже отходы этого материала в виде обрезков.
Пенополиуретан по своим физическим свойствам— эластичный и пористый материал, легко поддающийся сжатию. Олеофильные свойства пенополиуретана — причина того, что при пропускании через слой ППУ сточной воды масло- и нефтепродукты сорбируются на внутренней поверхности его гранул и на поверхности каналов в загрузке. Для выделения из воды 500 г нефтепродуктов достаточно одного кубического дециметра (1 дм3) пенополиуретана.
Для регенерации фильтровального материала обычно достаточно механического отжима пенополиуретана. Расход промывочной воды, по сравнению с традиционными фильтровальными материалами, снижается с 2% до 0,05-0,2 % от объема отфильтрованной жидкости.
Экспериментальные исследования показали, что для достижения максимальной эффективности очистки и определения оптимального времени фильтрации необходимо правильно подобрать скорость фильтрования и плотность набивки загрузочного пенополиуретана.
- При недостаточно плотной загрузке фильтровального материала процесс сорбции идет преимущественно в каналах между гранулами и почти не реализуется во внутренних порах гранул ППУ. Если плотность набивки пенополиуретана, напротив, слишком велика, резко сокращается общая сорбирующая поверхность и эффективность фильтрации от нефтепродуктов падает. Кроме того, плотная набивка увеличивает гидравлическое сопротивление в системе.
- Подбор оптимальной скорости фильтрования не менее важен: при низких скоростях снижается общая производительность системы; а при высокой скорости фильтрования жидкость проходит через слой загрузки лишь по каналам с наименьшим гидравлическим сопротивлением, что не обеспечивает эффективной сорбции во всем объеме фильтровального материала. При высоких скоростях может быть значительный проскок загрязнений через слой фильтровального материала, снижается грязеёмкость загрузки, удлиняется период фильтроцикла.
Для регенерации загрузочного материала применяются разные способы. Хорошо проявил себя на практике способ двойного отжима фильтровального материала с промежуточной промывкой небольшим количеством очищенной воды. В зависимости от исходного содержания масло- и нефтепродуктов и очищаемой воде длительность фильтроцикла составляет от 6 до 12 месяцев.
За счет своей эластичности загрузка из пенополиуретана выдерживает 10-15 циклов работы без ухудшения рабочих свойств.
Подготовка гранул ППУ к загрузке не требует особых сложностей. Специально сконструированные фильтрующие кассеты дают возможность загружать даже отходы мебельного производства. Эксперименты доказали, что геометрическая форма гранул ППУ не влияет на длительность фильтроцикла и эффективность очистки от нефтепродуктов.
Конструктивно фильтр может быть оформлен двумя способами:
- со сменными регенируемыми кассетами, в которых отработанный фильтр периодически удаляется на регенерацию и заменяется кассетой с чистым фильтром;
- с незаменяемой загрузкой, в которых ППУ периодически подвергается механическому отжиму и промывке без выгрузки материала из корпуса фильтра.
Выбор конструкции фильтра ведется с учетом расходов загрязненной воды и содержания масло- и нефтепродуктов.
- Фильтры с загрузкой из ППУ при исходной концентрации нефтепродуктов = 250 мг/л после очистки обеспечивают остаточную концентрацию в воде 23 мг/л. Эта величина соответствует растворимости нефтепродуктов в воде, и свидетельствует о том, что эмульгированная нефть из сточной воды полностью удаляется.
- Сточные воды с содержанием нефтепродуктов > 250 мг/л также могут быть очищены в фильтрах с загрузкой из ППУ. Однако в этом случае длительность фильтроцикла сокращается.
- Если исходная концентрация нефтепродуктов > 1 г/л, необходимо обеспечить предварительную очистку сточной воды в отстойнике-нефтеловушке. Фильтр с ППУ в этом случае может эксплуатироваться как вторая стадия очистки.
www.vo-da.ru
Методы фильтрования
Часть 3 из 4 30 сентября 2013 г
Методы фильтрования
Фильтрование проводят в фильтрах с загрузкой из кварцевого песка с размером частиц 0,5 – 2 мм. Высота слоя загрузки песка в фильтрах — до 2 метров. На очистку в фильтрах должна поступать сточная вода, в которой содержание нефтепродуктов не превышает 50 мг/л. Чем выше содержание нефтепродукте в сточной воде, тем ниже будет эффективность очистки.
Другие загрузки, используемые в качестве фильтров при очистке от нефтепродуктов: торф, древесные опилки, гидрофобный вспученный перлит, полиуретан, пенополиуретан, гидрофобный кремнезем, сульфоуголь (предварительно обработанный в натрий-катионных фильтрах). Перечисленные материалы отличаются значением поглотительной способности, измеряемой в кг/кг:
- Кварцевый песок —0,11.
- Антрацит —0,2.
- Сульфоуголь — 0,22.
- Нефтяной кокс — 0,23.
- Горелая порода — 0,26.
- Котельный шлак — 0,21.
- Керамзит — 0,33.
- Сырой дробленый диатомит — 0,83.
- Активированный уголь (марка БАУ) —0,89.
Регенерация насыпных фильтров может проводиться горячей водой, но наилучший эффект показывает обработка горячим паром. Водяной пар подается под давлением 0,03-0,04 МПа сверху, через распределительное устройство. Уловленные фильтром нефтепродукты нагреваются и под давлением выходят из слоя материала. Горячий пар конденсируется. Расчетный расход пара на регенерацию составляет не более двух объемов слоя фильтровального материала. Время регенерации зависит от количества поглощенных нефтепродуктов и их вида, и обычно занимает 2-3 часа.
При выделении нефтепродуктов из слоя материала наблюдается сначала рост их концентрации в конденсате, а затем уменьшение.
Количество конденсата невелико, поэтому сконденсированная вода может подаваться на вход нефтеловушки, практически не влияя на общий расход воды на локальных очистных сооружениях.
Фильтры с плавающей загрузкой
В промышленных условиях для очистки природных вод и доочистки повторно используемой сточной воды оптимально использовать фильтрование в фильтрах с плавающей полимерной загрузкой. Материал для загрузки — вспенивающийся полистирол марок ПСБ, ПСБ-С. Высокая адгезионная способность полимерных фильтровальных материалов дает возможность использовать их для разделения воды и эмульгированной нефти.
Плавающая загрузка ускоряет процесс фильтрования, позволяет очищать воду с высокой начальной концентрацией примесей, упрощает регенерацию фильтровального материала. Загрязненная вода подается в фильтр снизу вверх. Нижний и верхний слой полимерной загрузки всплывают вверх и уплотняются. Регенерация материала происходит обратным потоком воды. В ходе регенерации фильтрующий материал расширяется на 30%, поэтому частицы интенсивно промываются.
Фильтры с загрузкой из эластичного материала
Фильтрование сточной воды через эластичные загрузочные материалы — перспективная технология очистки нефтесодержащих стоков. В качестве материала для загрузки используют эластичный пенополиуретан с открытой ячеистой структурой: размер пор около 1 мм, кажущаяся плотность 25-60 кг/м3.
Этот материал отличается механической прочностью, высокой пористостью, гидрофобными свойствами и химической стойкостью. Такие характеристики позволяют эластичному пенополиуретану с успехом поглощать нефтепродукты из сточных вод. В процессе фильтрования материал насыщается нефтепродуктами и нуждается в регенерации. Периодически цепной ковшовый элеватор подает загрузочный материал на отжимные барабаны, отжимает нефтепродукты и возвращает материал в фильтры. Отделенная нефть с другими загрязняющими компонентами по сборному желобу подается в нефтеловушку или в специальную ёмкость.
Существенным недостатком всех фильтрующих материалов (за исключением пенополиуретана) является необходимость их регенерации, в результате которой образуется высокоэмульгированная эмульсия, которая трудно поддается дальнейшей переработке, обезвоживанию и отделению нефтепродуктов.
Коалесцирующие фильтры
Коалесцирующие фильтры производят очистку сточной воды от нефтепродуктов, используя явление коалесценции. Процесс коалесценции — соединение частиц дисперсной фазы эмульсии с полным исчезновением разделяющей фазы межфазной поверхности. Коалесценция изменяет фазово-дисперсный состав системы, укрупняет капли первоначальной эмульсии. С кинетической точки зрения дисперсная система становится неустойчивой и быстро разделяется.
Известны попытки использования явления коалесценции эмульсий при свободном токе жидкости с применением гидродинамических насадок. Однако дополнительные приёмы и гидродинамические устройства только увеличивали дисперсность эмульсии.
Только винтовые насадки показали нужный эффект для коалесценции. С другой стороны, в случае винтовых насадок правильнее говорить не о собственно коалесценции, а о повышении концентрации эмульсии в центробежном поле.
Наиболее перспективно совмещать явление коалесценции с фильтрованием загрязненной нефтепродуктами воды через пористые загрузочные материалы. Практически любой из описанных фильтров при определенных рабочих условиях и небольших конструктивных изменениях может эксплуатироваться в режиме коалесценции.
Если в обычных фильтрах загрузочный материал играет роль задерживающей среды, то в коалесцирующих фильтрах он служит для увеличения мелких капель эмульсии нефтепродуктов в более крупные.
www.vo-da.ru
4.3. Фильтрование | Всё о красках
Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования применяется также после физико-химических и биологических методов очистки, т. к. некоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений.
Для очистки сточных вод промышленных предприятий используют два класса фильтров: зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают через насадки несвязанных пористых материалов, и микрофильтры, фильтроэлементы которых изготовлены из связанных пористых материалов.
Фильтры с зернистой перегородкой представляют собой резервуар, в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывается слой поддерживающего материала, затем – фильтрующий материал.
Важной характеристикой пористой среды является порозность и удельная поверхность. Порозность зависит от структуры пористой среды и связана не только с размером зерен, но и с их формой и укладкой:
где ε – порозность, VB– объем, занимаемый телом. При ε = 0, среда превращается в сплошное тело, а при ε = 1 – в максимально пористое тело (размера стенок твердого вещества так малы, что VB→ 0).
Удельная поверхность слоя определяется не только общей порозностью, но и порозностью отдельных зерен, а также зависит от формы зерен:
где а – удельная объемная поверхность фильтрующего слоя, м2/м3; ψ – коэффициент формы зерен; dЭ – эквивалентный диаметр зерен, м.
По характеру механизма задерживания взвешенных частиц различают два вида фильтрования: 1) фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующуюся на поверхности зерен загрузки; 2) фильтрование без образования пленки загрязнений.
В первом случае задерживаются частицы, размер которых больше пор материала, а затем образуется слой загрязнений, который является также фильтрующим материалом. Такой процесс характерен для медленных фильтров, которые работают при малых скоростях фильтрования.
Во втором случае фильтрование происходит в толще слоя загрузки, где частицы загрязнений удерживаются на зернах фильтрующего материала адгезионными силами. Такой процесс характерен для скоростных фильтров.
Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные и скоростные, открытые и закрытые. Высота слоя в открытых фильтрах равна 1–2 м, в закрытых 0,5–1 м. Напор воды в закрытых фильтрах создается насосами.
Медленные фильтры используют для фильтрования некоагулированных сточных вод. Они представляют собой бетонные или кирпичные резервуары с дренажным устройством, на котором расположен зернистый слой. Скорость фильтрования в них зависит от концентрации взвешенных частиц: до 25 мг/л принимают скорость фильтрования 0,2 – 0,3 м/ч; при 25 – 30 мг/л – 0,1–0,2 м/ч.
Достоинством фильтров является высокая степень очистки сточных вод. Недостатки: большие размеры, высокая стоимость и сложная очистка от осадка.
Скоростные фильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из одного и того же материала, у многослойных – из различных материалов. Схема скоростного фильтра приведена на рис. 1.12.
Сточная вода подается по коллектору и через отверстия в нем равномерно распределяется по сечению фильтра. Нисходящий поток сточной воды проходит через слои фильтрующего материала и дренаж и удаляется из фильтра. После засорения фильтрующего материала проводят промывку подачей промывных вод снизу вверх. Дренажное устройство выполняют из пористобетонных сборных плит. На нем размещают фильтрующий материал (в 2 – 4 слоя) одного гранулометрического состава. Общая высота слоя загрузки равняется 1,5–2 м. Скорость фильтрования принимается равной 12 – 20 м/ч.
Выбор типа фильтра для очистки сточных вод зависит от количества фильтрующих вод, концентрации загрязнений и степени их дисперсности, физико-химических свойств твердой и жидкой фаз и от требуемой степени очистки.
Особенностью фильтра с подвижной загрузкой является вертикальное расположение фильтрующей загрузки и горизонтальное движение фильтруемой воды. Фильтрующим материалом служит кварцевый песок (1,5 – 3 мм) или гранитный щебень (3 – 10 мм). Схема фильтра показана на рис. 1.13.
Сточная вода подается в коллектор, откуда через каналы и отверстия поступает в фильтрующий слой. Очищенную воду отводят из фильтра через дренажную камеру. Загрязненный материал перекачивают гидроэлеватором по трубе в промывное устройство. Расчетная скорость фильтрации 15 м/ч; расход промывной воды 1 – 2% от производительности фильтра; необходимый напор перед фильтром 2 – 2,5 м. Эффективность очистки составляет 50 – 55%.
Микрофильтры. Процесс микрофильтрации заключается в процеживании сточной воды через сетки с отверстиями размером от 40 до 70 мкм. Барабанные сетки имеют ячейки размером от 0,3×0,3 до 0,5×0,5 мм. Микрофильтры применяют для очистки сточных вод от твердых и волокнистых материалов. Схема одного из микрофильтров показана на рис. 1.14.
Сточная вода поступает внутрь барабана и через отверстия проходит в камеру. Взвешенные вещества задерживаются на внутренней поверхности барабана и при промывке с промывной водой поступают в лоток. Барабан вращается с частотой 6 – 20 мин –1. Скорость фильтрации достигает 25 – 45 м3/(м2·ч).
При концентрации взвешенных частиц 15 – 20 мг/л эффективность очистки составляет 50 – 60 % в зависимости от состава и свойств сточных вод, размера ячеек и режима работы микрофильтров.
Магнитные фильтры обеспечивают степень очистки 80 %. Такие фильтры применяют для удаления мелких ферромагнитных частиц (0,5 – 5 мкм) из жидкостей. Помимо магнитных частиц фильтры улавливают абразивные частицы, песок и другие загрязнения. Этому способствует эффект электризации немагнитных частиц. Магнитные фильтры могут быть снабжены постоянным магнитом или электромагнитом, их производительность до 60 м3/ч.
При прохождении сточных вод ламинарным потоком через магнитное поле ферромагнитные частицы размером 0,5 – 1 мкм намагничиваются и образуют агломераты размером до 50 мкм, которые удаляются фильтрованием или осаждаются под действием гравитационного поля. Направление потока жидкости должно совпадать с направлением магнитного поля, т. к. при этом создаются наиболее благоприятные условия осаждения.
Магнитные сепараторы делят на три группы:
- сепараторы, в которых отделение ферромагнитных частиц идет непосредственно под действием постоянного магнита;
- сепараторы, в которых отделителями частиц служат специальные ферромагнитные элементы, помещенные в силовом поле постоянного магнита;
- фильтры-сепараторы, представляющие собой комбинацию постоянных магнитов с различными механическими фильтрующими элементами. Наиболее простыми сепараторами являются магнитные уловители и магнитные патроны.
Степень очистки фильтрованием зависит от напряженности магнитного поля, скорости течения жидкости, ее вязкости, расположения силовых полей относительно направления потока жидкости.
vseokraskah.net
расчет, устройство. Биологическая очистка сточных вод и канализации
Если на участке вашего загородного дома в качестве системы очистки стоков используется септик, то для его нормальной работы необходимо создать поле фильтрации. Оно будет состоять из нескольких траншей с расположенными внутри трубами-распылителями. Траншеи заполняются гравием, щебнем и песком, которые необходимы для фильтрации очищаемых стоков. Если работа по проектированию и дальнейшей организации подобной системы была осуществлена правильно, то дополнительных проблем при эксплуатации и отведении стоков не возникнет.
Устройство поля
После того как начальная очистка сточных вод от гельминтов и механических примесей была завершена, нечистоты поступают по открытым каналам, продвигаясь сквозь слой песка. Дальше они проходят в обустроенную систему из дренажных труб и отводятся в технический колодец, реку или канал. Наличие воздуха обеспечивает бактериям возможность для жизнедеятельности. А под их воздействием органические стоки разлагаются на экологические компоненты и безвредные элементы.
Поле фильтрации обустроено таким образом, что позволяет использовать аэробный процесс очистки. Эффективность работы данной системы будет зависеть от состава почвы, которая применяется для фильтрации. При разработке проекта нужно руководствоваться санитарными нормами, которые указывают на необходимость предотвращения попадания нечистот в водозаборные системы. Наличие дренажа в поле фильтрации при работе септика обязательно, когда подземные воды залегают на глубине 1,5 метра от поверхности земли. Система дренажа должна быть обустроена и в том случае, если подземная фильтрация находится в грунте, у которого способность производить очистку достаточно мала.
Составление проекта
Устройство поля фильтрации начинается с подготовки проекта. Особое внимание при этом необходимо уделить выбору места. Оно должно располагаться максимально далеко от точки водозабора и плодоносящих кустарников/деревьев. Если не соблюсти данные требования, то вредные вещества могут оказаться в почве, что негативно скажется на качестве ягод, воды и фруктов. Дренажная система способна нормально работать в течение 7 лет или даже меньше, поэтому ее необходимо откопать по истечении этого срока, очистить и заменить служащие для фильтрации щебень, грунт и песок.
Когда обустраивается поле фильтрации, важно осуществить расчет, при котором учитывается заглубление слоя песка на отметку ниже линии промерзания. В противном случае при низких температурах поля фильтрации не смогут выполнять свои функции.
Проведение расчетов
Если вы решили обустроить поле фильтрации, которое необходимо для септика из бетонных колец, то можно рассмотреть нижеприведенный пример. По условиям на участке - песчаный грунт, а подземные воды залегают на глубине 2 метра. Производительность септика в сутки составляет один кубический метр. Нужно рассчитать длину оросительной трубы при упомянутых условиях.
Необходимо еще выяснить, какова среднегодовая температура в вашей местности. Для московской области такой показатель равен 3 градусам. При двухметровом залегании подземных вод и среднегодовой температуре меньше 6 градусов нагрузка на 1 метр трубы составит 20 литров. Это указывает на то, что потребуется оборудование поля с длиной оросительной трубы, которая равна 50 метрам. Если учитывать подсыпку грунта, то нагрузка на трубы принимается с коэффициентом в пределах от 1,2 до 1,5. Это указывает на то, что системы очистки сточных вод должна иметь оросительные трубы, длина которых равна 41,7 метра (50/1,2).
Технология устройства поля фильтрации
Биологическая очистка сточных вод на участке будет осуществляться эффективно, если вы создадите поле фильтрации, которое состоит из подземных труб и канав. На дно вырытой ямы укладывается слой грунта толщиной 10 сантиметров, который будет хорошо пропускать влагу. Следующим слоем станет песок такой же толщины. На этом этапе предстоит проложить дренажные трубы с отверстиями, что позволит создать эффективное фильтрационное поле.
Когда создаются описываемые системы очистки сточных вод, использовать гибкие трубопроводы не рекомендуется, в противном случае нормы природопользования будут нарушены. Каждая канава должна иметь площадку со щебнем, толщина слоя при этом составляет 40 сантиметров. Сверху все укрывается текстильным материалом, который предназначен для защиты дренажной системы от загрязнений и низких температур. Территорию, под которой расположено поле фильтрации, необходимо засыпать землей.
Советы специалистов
Если вас заинтересовал вопрос о том, как создаются водоочистные сооружения, то вы должны ознакомиться с определенными правилами. Одно из них гласит: полная биологическая очистка может быть обеспечена, если поле расположено на песке, супеси или легком суглинке. Если территория на глинистом грунте, то поле не будет эффективным, так как глина не способна пропускать влагу. Как показывает практика, в таком случае стоимость проведения работ окажется достаточно высокой по сравнению с монтажом готовых очистных сооружений. Ведь при этом предстоит снимать глину до расположения слоя песка.
Что еще необходимо знать перед проведением работ
Водоочистные сооружения описываемого типа работают по принципу самоочищения грунта. Но эта способность не является безграничной, поэтому при проведении работ необходимо соорудить дополнительные системы очистки. Если вами потребляется вода в большом количестве, то для утилизации стоков из дренажной системы можно произвести посадку искусственного водоема. Туда и будет поступать очищенная жидкость. За день взрослые березы, которые следует высадить вокруг, будут потреблять около 100 литров воды, это позволит исключить переполнение искусственного водоема. Поле фильтрации для септика прослужит дольше, если стоки, поступающие в него, будут максимально чистыми.
Возможные причины засорения поля
Биологическая очистка может выйти из строя, что станет понятно, когда система перестанет поглощать воду. К этому может привести заиливание грунта. Течение данного процесса, к сожалению, приостановить нельзя, однако замедлить вполне реально. Главное при этом – исключить попадание на поле плохо очищенных нечистот. Если дренажный слой достаточно быстро наполнился илом, то придется осуществлять внеплановые работы по очистке и замене фильтра. В противном случае септик перельется через край сооружения.
Заключение
Если вы хотите, чтобы поле фильтрации работало как можно эффективнее, то лучше всего обустроить его на легком суглинке, супеси или песчаном грунте. В последнем случае нагрузка на метр оросительных труб будет равна 30 литрам в сутки. Что касается супесчаных грунтов, то данный показатель уменьшится вдвое. В суглинках данная величина еще меньше, поэтому при проведении работ придется удлинить трубы и сделать толщину слоя щебня значительно больше.
Для прокладки трубопровода обязательно следует выбрать максимально жесткие перфорированные дренажные или канализационные трубы. Важно при этом наличие песчаного фильтра, который очистит систему от оставшихся примесей и посторонних включений.
fb.ru
