Нефтепродукты, попадая в водоем, затягивают зеркало воды плотным слоем, не допуская проникновение кислорода в объем акватории. Она содержит в своем составе токсичные компоненты, оказывающие разрушительное воздействие уже в небольших концентрациях. В результате этого водные организмы затормаживают свое нормальное существование и прекращается их размножение. Для человека опасно содержание нефти в питьевой воде.
Нефтепродукты в производственных сбросах представлены разнообразными составляющими:
- в виде плавающей пленки;
- в эмульсионном виде;
- растворенными формами.
Изъятие каждой из вышеперечисленных групп из сточных вод происходит определенным методом, а наибольший эффект очистки достигается их совокупностью.
Чтобы подобрать оптимальное технологическое оборудование, необходим тщательный анализ конкретного стока.
Важное значение имеют:
- расход очищаемой жидкости;
- исходное содержание нефтепродуктов;
- нормативы очистки.
ЛОКАЛЬНАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Основную массу нефтезагрязнителей в сточные воды превносят транспортные средства, нефтеперерабатывающие и машиностроительные заводы, производства химических изделий. Поскольку образование на них нефтепродуктов и их сброс в стоки доходит до высоких значений, то на таких предприятиях обязательна установка дополнительной предочистки – локальных очистных сооружений типа нефтеловушек.
Оптимальные габариты таких конструкций просчитываются исходя из концентраций нефтепродуктов в сточных водах и их расчетных расходов. Также необходимо учитывать источник образования данных загрязнителей. К примеру, ливневые воды характеризуются слабыми концентрациями загрязняющих веществ, но большими объемами, а талые, наоборот, — высоким содержанием примесей, но малыми производительностями.
Работа нефтеуловителей происходит по принципу осаждения крупных включений на дно резервуара и всплытия легких фракций на поверхность воды.
Такие отстойники подразделяются на статические и динамические. Установки первого вида выполняют роль накопительной емкости, где период выдержки обрабатываемой жидкости может достигать одних суток. У подвижного типа отстойников старые порции воды постепенно сменяются новыми и примеси по мере движения жидкости отделяются от нее.
Обычно динамический осветлитель представляет собой емкость, разделенную перегородками на несколько секций. Одна секция служит для удаления тяжелых примесей, а другая — для легкой нефтегрязи.
Для получения хорошего результата работы такого рода сооружений время пребывание в них жидкости должно составлять до 2 и более часов, что влияет на площадь, занимаемую установкой.
В настоящее время распространение получили осветлители с тонкослойными блоками, которые состоят из расположенных под определенным углом (50-600) пластин. Установка блока позволяет создать ламинарный режим движения и равномерное распределение потока по всей длине резервуара. Кроме того, выбирается специальный материал пластин, позволяющий частицам нефтепродуктов прилипать к его поверхности, а воде отталкиваться от него. Постепенно частицы нефти соединяются между собой на пластинах, укрупняются, отделяются от них и поднимаются на поверхность воды, где их уже легко изъять и выгрузить в нефтесборник.
Процесс всплытия идет гораздо быстрее, чем в отстойниках обычной конструкции. В результате чего объем очистной установки снижается, сокращается площадка под очистку.
На этом предварительном этапе удаляются неэмульгированные нефтяные примеси.
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗЪЯТИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ОЧИЩАЕМОЙ ВОДЫ В ВИДЕ ЭМУЛЬСИЙ
Нефтяные эмульсии с водой образуются зачастую из-за присутствия синтетических поверхностно-активных веществ. Они изменяют структуру воды, снижая ее поверхностное натяжение. На поверхность воды адсорбируются поверхностно-активные вещества, в ходе чего образуется заряд, который притягивает частицы нефти.
Удалить такие соединения только лишь отстаиванием очень проблематично. Наибольший эффект дает ввод специальных реагентов перед осаждением, в результате которого происходит нарушение устойчивой структуры эмульсий.
Также дестабилизация эмульгированной смеси происходит за счет присоединения частичек загрязняющих веществ к поднимающимся вверх пузырькам воздуха во флотационной установке.
Кроме того, флотация требует гораздо меньше времени для изъятия загрязнений, по сравнению с реагентной обработкой и отстаиванием, что способствует значительному снижению производственных объемов.
Существуют несколько вариантов организации работы флотационных установок: напорный, импеллерный, вакуумный. Эффективность очистки в них стоков с одним и тем же составом может сильно разниться.
Повышенное содержание в сточных водах эмульгированных фракций требует создания очень мелких пузырьков воздуха и обязательную реагентную обработку коагулянтом. Крупные примеси могут удаляться и без добавления реагента в присутствии более значительных пузырей воздуха.
Таким образом, при высоком содержании гидрофобных загрязнителей для удаления их из жидкости необходимо создание интенсивного вихревого потока, при котором струя разделяется на многочисленные пузырьки. Такое движение создается на импеллерных флотационных установках, где основным рабочим элементом является импеллер. Изменяя скорость его вращения, можно создавать газовую смесь различной крупности. Однако при наличии большой турбулентности, обусловленной высокими скоростями вращения возможен распад образовавшихся агрегатированных частиц, поэтому зачастую эффективность очистки на таких установках небольшая.
Вакуумная флотация также применяется довольно редко, т.к. характеризуется недостаточным уровнем насыщения очищаемой воды воздухом.
Поэтому для достижения технической и экономической целесообразности режима изъятия нефтесодержащих примесей рекомендована организация напорной флотации в две ступени.
Данная установка состоит из:
- резервуара для обогащения воды воздухом – сатуратора;
- емкости, в которой при сбросе давления до атмосферного, выделяются воздушные агрегаты – флотационная камера (ФК);
- эжектора – служит для организации подачи воздуха во ФК;
- трубчатого смесителя, в нем очищаемая жидкость смешивается с рабочими растворами реагентов;
- реагентное хозяйство – используются коагулянты и флокулянты.
Загрязненные стоки направляются во флотационную емкость, куда также идет подача рециркулируемой массы воды, насыщенной воздухом. Нефтепродукты, присутствующие во всем объеме стоков, при столкновении с пузырьками, агрегируют на их поверхности и всплывают вверх. Далее скребковым механизмом выводятся в емкость-шламосборник.
ОЧИСТКА СТОКОВ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РАСТВОРЕННОЙ ФОРМЕ
После флотационной обработки для доочистки от растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов применяются биологические методы – аэротенки I и II ступеней.
На первой ступени сложные углеводороды нефти при биоочистки превращаются в спирты, альдегиды, кислоты. А на второй – они перерабатываются до простых веществ – углекислоты и воды. Часть расходуется на образование новых клеток активного ила.
Аэротенки представляют собой емкости, в которых размещено специальное оборудование, обеспечивающее биоразложение соединений нефти. Непрерывное развитие активной иммобилизованной биомассы микроорганизмов ила, адаптированной к переработке высокомолекулярных сложных углеводородов, протекает на технологической загрузке. Отстойные зоны блоков оборудованы тонкослойными модулями и эрлифтами, обеспечивающими рециркуляцию активного ила – взвешенной формы. Наличие биологически прикрепленной и взвешенной активной биомассы создает условия для эффективного и устойчивого процесса удаления нефтепродуктов из сточных сливов. Установленные в аэробной зоне микропористые полимерные аэраторы насыщают иловую смесь в этой зоне растворенным кислородом и обеспечивают эффективное перемешивание активного ила и сточных вод с непрерывной рециркуляцией иловой смеси в кассетах с затопленной технологической загрузкой.
На биологии эффективно удаляются нефтепродукты в концентрациях, не превышающих ориентировочно 15,0 мг/дм3, при этом очистка осуществляется на 70%.
При необходимости доведения содержания нефти на выходе до норм рыбохозяйственного назначения на заключительной ступени важна установка фильтров с песчаной загрузкой или с адсорбционным материалом в виде активного угля.
ДООЧИСТКА ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ЖИДКОСТИ
В качестве доочистки стоков от трудноокисляемых нефтепродуктов широкое применение нашли методы фильтрации через:
- песчаные загрузки, наиболее широко применяемый кварцевый песок размерами фракций 1-2 мм;
- сорбенты.
В качестве сорбента хороши угольные загрузки типа МИУ-С (мезопористый ископаемый). Эффект изъятия на них составляет 60-70%.
Сущность способа удаления заключается в прилипании нефтяных частичек к адсорбционному наполнителю.
Причем технология изъятия загрузочных веществ на фильтровальных сооружениях состоит в тесной связи с восстановлением их фильтрующей способности, заключающейся в периодической регенерации загрузки от накопившихся в ней примесей. В этих целях применяется водо-воздушная промывка.
Также в технологическую схему обработки стоков от нефтепродуктов до норм сброса в водоемы должна дополнительно включаться установка промывки, а воздуходувки подобраны с учетом затрат воздуха на взрыхление фильтрующего слоя.
