Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Техстройконтракт запчасти hitachi.

Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт, тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование

Экспертиза

Очистка флотацией сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты

В общем объеме загрязненных промышленных сточных вод доля стоков, содержащих нефть и нефтепродукты, едва ли не самая значительная.

Нефтесодержащие сточные воды образуются на нефтепромыслах при добыче нефти, на нефтеперерабатывающих (НПЗ) и нефтехимических заводах, на нефтебазах, на железнодорожных промывочно-пропарочных станциях при обработке нефтяных цистерн, на станциях перекачки нефтепродуктов, на машиностроительных заводах и тепловых электростанциях, в речных и морских портах при эксплуатации нефтеналивных судов и т. п. Содержание как нефтепродуктов, так и других загрязнителей в этих сточных водах колеблется в весьма широких пределах. В табл. 5 приводятся основные характеристики некоторых сточных вод, загрязненных нефтью.

Очистка сточных вод от нефти, как правило, сопряжена с известными трудностями, обусловленными тем, что часть нефти, иногда значительная (до 1—3 г/л), находится в эмульгированном состоянии. Крупные капельки нефти или тяжелые фракции ее (мазуты, битумы) хорошо всплывают или оседают на дно, тогда как эмульгированная нефть сохраняет устойчивое взвешенное состояние, особенно при концентрациях, не превышающих 1000 мг/л, и в присутствии поверхностно-активных веществ или тонких минеральных шламов, предохраняющих частицы эмульгированной нефти от слияния.

В связи с этим даже весьма продолжительным отстаиванием, например в прудах-отстойниках, невозможно обеспечить достаточный эффект очистки. Поэтому наряду с различными другими методами очистки нефтесодержащих сточных йод как в отечественной, так и зарубежной практике применяется флотация. В большинстве случаев используются напорный способ и импеллерные установки, реже — вакуум-флотация. Проводились также исследования флотации с подачей воздуха через мелкопористые фильтросы и электрофлотации.

Данные, полученные при работе различных производственных флотационных установок и при многочисленных исследованиях, иногда существенно отличаются как по эффекту очистки, так и по режиму флотации, что, по-видимому, объясняется различиями в химическом и механическом составах нефтесодержащих стоков отдельных заводов и промыслов, и, главным образом, тем состоянием, в котором находятся нефтепродукты в сточных водах, — степенью их эмульгированности.

Чем сильнее эмульгированы нефтепродукты, тем более мелкие пузырьки воздуха нужны для флотации и тем больший эффект даст применение коагулянтов. При крупных капельках нефти нужны соответственно более крупные воздушные пузырьки и нет необходимости в добавлении коагулянтов. В ряде случаев исследователи не учитывают этого фактора и поэтому при флотации получают невысокий эффект очистки.

Хорошие результаты получены при очистке нефтепромысловых сточных вод в импеллерной флотационной машине типа института «Механобр». При времени пребывания сточных вод в машине 30 мин, насыщении стоков воздухом в количестве 0,51 м33 и окружной скорости импеллера 12,5 м/сек остаточное содержание нефти составляло 9 мг/л (в исходной воде было 25—907 мг/л).

Установлено, что эффект очистки и продолжительность флотации находятся в зависимости от окружной скорости импеллера. При повышении скорости увеличивается степень диспергирования воздуха, повышается эффект флотации и уменьшается ее продолжительность. Приводятся также результаты лабораторных опытов по очистке сточных вод нефтепромыслов флотацией с диспергированием воздуха через мелкопористые фильтросы с размером пор около 4 мк.

Напорная флотация нефтесодержащих сточных вод рекомендуется при содержании в исходной воде не более 250 мг/л нефтепродуктов.

Насыщение воздухом производится в напорном резервуаре, рассчитываемом на 2—3 мин пребывания сточных вод. Подачу воздуха рекомендуется осуществлять через эжектор, устанавливаемый на перемычке между всасывающим и напорным трубопроводами. Флотационную камеру можно выполнять в виде горизонтального или радикального отстойников, оборудованных устройствами для съема пены с поверхности, со временем пребывания стоков 20—30 мин.

Зарубежный опыт очистки нефтесодержащих сточных вод напорной флотацией показывает, что в большинстве случаев остаточное содержание нефтепродуктов составляет 30—100 мг/л без применения реагентов и 12—35 мг/л — с применением их. Дозу сернокислого алюминия принимают 25—30 мг/л, продолжительность флотации 12—20 мин. При невысоком начальном содержании нефти (до 100 мг/л), более продолжительном времени флотации и повышенных дозах реагентов (до 60 мг/л) удается понижать остаточное содержание нефтепродуктов до 4 мг/л.

Следовательно, эффект очистки нефтесодержащих стоков нагорной флотацией достаточно высок, поэтому можно предположить, что в ряде случаев проведение напорной флотации в две ступени окажется технически и экономически целесообразным и обеспечит необходимую степень очистки.

При флотационной обработке, помимо снижения нефтепродуктов, значительно снижается химическое потребление кислорода. По данным Пратера, при обработке стоков без добавления реагентов общее ХПК снижается на 65—75%, а ХПК, создаваемое растворимыми загрязнениями, — на 15—20%. Добавление фосфатов снижает общее ХПК на 75—92%, а ХПК растворенных загрязнений — на 30—35%.

В отечественной практике флотация заняла прочное место в технологических схемах очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. Напорные или импеллерные флотационные установки входят в узел очистки стоков первой системы канализации НПЗ (маломинерализованные нефтесодержащие стоки, направляемые в оборот) и в узел очистки стоков от электрообес-соливающих установок (ЭЛОУ) и сырьевых парков второй системы канализации НПЗ.

В соответствии с технологической схемой очистки стоков первой системы канализации НПЗ, сточные воды проходят через песколовки, нефтеловушки, пруды дополнительного отстаивания, флотационные установки, кварцевые фильтры и направляются в оборотную систему. Напорные флотационные установки могут устраиваться с рециркуляцией или без рециркуляции. Насыщение воздухом происходит в напорных резервуарах в течение 1—2 мин при давлении 3—4 ати. Количество подаваемого воздуха — 5% от объема воды, перекачиваемой насосом. Продолжительность во флотационной камере — 20 мин, нагрузка на 1 м2 поверхности водного зеркала 4—5 м3/ч. В схеме с рециркуляцией насосом подается очищенная жидкость в количестве 50% от расхода, поступающего на очистку. Естественно, что при таком соотношении очищаемой и рециркуляционной жидкости эффект очистки по схеме без рециркуляции выше.

Очистка сточных вод от ЭЛОУ осуществляется по аналогичной схеме, однако для достижения концентрации нефтепродуктов после флотации 20—25 мг/л необходимо добавление коагулянтов — хлорида железа, сульфата железа или сульфата алюминия.

Нефть в этих стоках отличается высокой эмульгированностью, так как со стенок цистерн она смывается сильными ударами водяных струй. Для лучшей очистки цистерн в промывочную воду иногда приходится добавлять моющие средства. Несмотря на небольшое количество стоков (500—700 м3/сут), они требуют тщательной очистки.

Дальнейшее совершенствование конструкций флотационных установок небольшой производительности привело к созданию двухступенчатой флотационной установки. В основу ее положен напорный способ флотации с насыщением воздухом рециркуляционной жидкости (рециркуляционное отношение — 1:1). Насыщенная воздухом очищенная жидкость используется, во-первых, как рабочая жидкость гидроэлеватора, поднимающего обрабатываемую воду из приемной камеры на первую ступень флотации (авторы называют ее нефтеловушкой флотационного типа), и, во-вторых, для насыщения воздухом обрабатываемой воды на второй ступени флотации.

В гидроэлеваторе происходит хорошее смешение обрабатываемой и рециркуляционной жидкости, что способствует флотации нефти в нефтеловушке. Продолжительность пребывания стока на первой ступени очистки — 20 мин, на второй — 13 мин (3 мин — в приемной части, 10 мин — в отстойной). Содержание нефти на первой ступени снижалось с 1000 — 3500 мг/л до 180—300 мг/л, а на второй — до 70—110 мг/л без коагуляции и до 40—50 мг/л при добавлении 100 мг/л глинозема.

Дальнейшие попытки добиться более высокого эффекта очистки от нефти завершились созданием многокамерной флотационной установки.

Нефтесодержащие сточные воды пробовали очищать также электрофлотацией.

Опыты по применению электрофлотационного способа для очистки сточных вод на Горьковском нефтемаслозаводе дали следующие результаты. В одноступенчатом флотаторе с железными электродами достигалось снижение количества нефтепродуктов в общем стоке с 376 мг/л до 23 мг/л при расходе электроэнергии 0,6—0,9 кет на 1 л3, а в стоке из маслоочистного цеха с 1750 мг/л до 23—215 мг/л при расходе электроэнергии 2—4,8 кет на 1 м3.

Применение алюминиевых электродов увеличивало расход электроэнергии в несколько раз.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики