Июн 15 2002

ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ,

ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Н.В. Белоусова, И.Н. Морева, Ю.Г. Ожиганов, Ю.В. Толстенко

Севастопольский национальный технический университет, Украина

Сохранение природной среды является одной из наиболее актуальных проблем, стоящих перед современным человечеством. Приоритетное развитие судостроения, более интенсивная эксплуатация судов, требуют повышенного внимания к проблеме очистки сточных вод.

Бурное развитие судостроительной отрасли вызывает необходимость в предотвращении отрицательного воздействия производственных сточных вод на Черноморский бассейн Украины. В связи с чрезвычайным разнообразием состава, свойств и расхода сточных вод предприятиям необходимо применение специфических методов, а также сооружений по локальной, предварительной и полной очистке этих вод. Наряду с загрязнениями водного объекта от судостроения, происходит загрязнение морской среды от эксплуатации морского транспорта и судоходства в целом.

Сегодня состояние очистных сооружений и установок на предприятиях судостроения и на судах, в основном, не соответствуют возросшим экологическим требованиям. В настоящее время нет единой технологии очистки, которая позволяла бы одновременно очищать воду от различных видов загрязнений.

Поэтому, необходима разработка прогрессивной технологии комплексной очистки сточных вод одновременно от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и компонентов моющих растворов, а также разработка новейшего оборудования для очистки.

Исходя из аналитического обзора методов по очистке сточных вод, можно сделать вывод, что практически все известные системы не полно-стью отвечают предъявляемым требованиям, как по производительности, степени очистки, так и по экономическим показателям:

– в настоящее время не разработана комплексная технология очистки сточных вод, при которой все блоки и методы входящие в состав очистной установки не имели бы существенных недостатков, или хотя бы устраняли недостатки друг друга.

– при разработке методов очистки не рассматривается влияние и роль гидродинамических режимов, характеризующихся числом Рейнольдса - Re. Турбулентность потока во многих установках замедляет и ухудшает процесс очистки, так как турбулентное перемешивание нефтесодержащих вод приводит к дроблению капелек нефти и рассеиванию их в воде. Первичные дисперсные системы содержат капельки нефти, диаметр которых от 0.1 мкм – 10 мкм.

Созданию первичной дисперсии в значительной степени способствует прохождение нефтесодержащих вод через насосы объемного типа, создающие давление более 0.3 мПа. При этом, чем выше давление, развиваемое насосом, тем больше его диспергирующая способность.

Созданию вторичной дисперсии способствует повышенная турбулентность потока, возникающая при перекачивание нефтесодержащих вод насосами центробежного типа.

– использующийся во многих установках флотационный метод не дает пузырьков воздуха, соизмеримых с диаметром коллоидных и дисперсных частиц. К тому же, недостатком флотационных установок, использующих насосы для аэрирования воды, является способность центробежных насосов и импеллеров диспергировать нефть уменьшая диаметр капельки (за счет создания турбулентного потока).

В этих установках невозможно управлять размерами образующихся пузырьков воздуха. Все известные методы насыщения сточных вод воздухом (аэрация) не дают пузырьки воздуха меньше 10 мкм и имеют ряд недостатков (аэраторы быстро засоряются, трудоемкий монтаж).

Наиболее перспективным и прогрессивным из всех известных современных способов очистки является электрохимический метод с использованием электролитических процессов. Самой современной установкой, работающей по данному методу, является электрофлотокоагулятор, включающий два процесса одновременно – электрокоагуляцию и электрофлотацию.

Сдерживающим недостатком метода электрокоагуляции является большой расход электроэнергии, а недостатком метода электрофлотации является несоизмеримость размера пузырьков воздуха и частиц загрязнения, что препятствует всплытию агломератов скоагулированных загрязнений в поверхностную пену.

При разработке оборудования для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов использованы 2-а дополнительных фактора: ламинеризация потока и микроаэрация. В качестве базовой выбрана типовая электрокоагуляционная установка, которая имеет производительность до 5 м3/ч и потребляемую мощность до 80 кВт.

Электрокоагулятор предназначен для очистки вод, содержащих дисперсные и коллоидные частицы нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов и компонентов моющих растворов. Электрокоагуляционные методы применимы главным образом для очистки сточных вод с нейтральной, слабокислой или слабощелочной реакцией (рН=5-9).

В состав электрокоагулятора входят следующие узлы: реакторная камера или корпус с установленными поперечными перегородками; электродная камера с расположенными в ней растворимыми пластинчатыми электродами (преимущественно железными, т.к. они способны удалять хромат ионы), диффузор, соединяющий реакторную и электродную камеру с помощью щелевидного канала.

Данный метод основан на электролизе с использованием растворимых железных анодов (ионы железа и гидроксида обладают хорошими коагулирующими свойствами), подвергающихся электролитическому растворению под действием постоянного электрического тока. Растворение происходит в электролите (техническая вода), который подается в электродную камеру в очищаемую воду.

Частицы эмульгированной нефти находятся в сточной воде в сильно эмульгированном состоянии (диаметр 1.5-15 мкм) и распределены во всем объеме сточной жидкости. Чтобы такие частицы могли прилипнуть к поверхности пузырька газа, относительная скорость их взаимного перемещения должна быть достаточно малой, расстояние диффузии между нефтяной частицей и пузырьком газа – минимальным, пузырьки газа не должны производить перемешивающего действия, способствующего стабилизации эмульсии, т. е. должен преобладать ламинарный режим течения, а размер газовых пузырьков должен быть равным или близким к размеру эмульгированных частиц нефти. Кроме того, необходимо, чтобы мелкие пузырьки газа не могли соединяться друг с другом. Весь комплекс перечисленных требований решается электрофлотацией, которая нами заложена в технологию как основной процесс, ускоряющий коагуляцию и всплытие загрязнений.

Метод электрофлотации заключается в переносе загрязняющих частиц из жидкости на ее поверхность в пенный слой с помощью пузырьков газа, образующихся при электролизе воды и микроаэрации. В процессе электролиза воды на катоде выделяется водород, а на аноде – ион железа, превращающийся в гидроксид.

Основную роль в процессе флотации частиц играют пузырьки воздуха, соизмеримые с диаметром коагулированных частиц нефти, т. к. они способствуют ускорению разделения фаз. Высокое качество очистки воды объясняется в первую очередь тем, что пузырьки воздуха имеют оптимальные для нашего процесса размеры (1.5 – 10.0 мкм). Это способствует формированию комплекса капелька нефти-пузырек, увеличению подъемной силы и ускоренному всплытию.Техническая вода перед подачей ее в очищаемую воду проходит блок микроаэрации, где насыщается воздухом до 50-60 л/м3 с размерами пузырьков 2-10 мкм.Очищаемая вода перед поступлением в электрокоагуляционную установку проходит специальный ламинарный гидроциклон, в котором происходит предварительная коагуляция загрязнений.Функциональная схема установки,с двумя перечисленными дополнительными блоками, показана на рисунке.

Таким образом, после рассмотрения процессов электрокоагуляции и электрофлотации можно сформулировать требования к установке комплексной очистки сточных вод от нефти, ионов тяжелых металлов, поверхностно-активных веществ:

– подача сточной воды в реакторную камеру электрокоагулятора должна происходить в ламинарном режиме (для исключения турбулентности, когда Re

– необходимым эксплуатационным фактором в работе электрокоагулятора является наличие модуля микроаэрации с размером пузырьков воздуха не более 1.5-10.0 мкм. Современные известные конструкции не содержат в себе подобного устройства.

Совместное применение принципа ламиниризации потока очищаемой сточной воды и способа микроаэрации позволяет создать современную технологию (и соответственно оборудование) для очистки сточных вод на промышленных предприятиях и на морских судах, увеличить степень очистки воды на 15-20 % и уменьшить затраты электроэнергии на 20 %, а в итоге уменьшить загрязнения морских акваторий Украины.

Литература

1. Тематические научно-технические обзоры. Очистка сточных вод –один из методов предотвращения коррозии и загрязнения окружающей среды. -М., 1977.-220 с.

2. Дормидонтов В.К., Арефьев Т.В. и др. Технология судостроения. -Л., Судостроение, 1962.-688 с.

3. Костюк В.И., Карнаух Г.С. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. – К.:Техника,1980.–120с.

4. Яковлев С.В., Карелин Я.А. и др. Водоотводящие системы промышленных предприятий. Учебник для вузов. –М., Стройиздат, 1990.-511 с.

5. Костюк В.И., Карнаух Г.С. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. – К.: Техника, 1980. –120с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.