Технические данные вертикальных нефтеловушек
| Модель | Производительность л/сек. | Объём собираемых загрязнений, л | D (mm) | H1 (mm) | H2 (mm) |
| NPG – 1 | |||||
| NPG - 1,5 | 1,5 | ||||
| NPG – 2 |
Очистное сооружение оборудовано двумя системами защиты: устройством автоматической блокировки (клапан потока), которое предотвращает произвольные утечки нефтепродуктов, а также автоматической сигнализацией, которая срабатывает в тех случаях, когда уровень накопившихся нефтепродуктов в установке достигает критической отметки. Центральный пульт сигнализации подключается к электрической сети с напряжением 220В. Когда сепаратор заполняется нефтепродуктами, на пульт выводится звуковой сигнал и загорается лампочка. В этом случае необходимо удалить нефтепродукты из очистного сооружения. Нефтеловушки могут быть изготовлены с отводом нефтепродуктов или с отсасывающим устройством, которое позволяет перекачать нефтепродукты в отдельную емкость.
Фильтрованиеприменяют для очистки вод от тонкодисперсных примесей с малой концентрацией как на начальной стадии, так и использования некоторых методов физико-химической и биологической очистки, сопровождающихся выделением в очищаемую воду взвешенных веществ. Применяют два вида фильтров: зернистые (насадки из несвязанных пористых материалов) и микрофильтры, фильтроэлементы которых изготавливают из пористых материалов. Для очистки сточных вод от масел используют в качестве фильтровального материала пенополиуретан, который обеспечивает эффективность очистки 97—99 % при скорости фильтрования до 0,01 м/с [6].
В оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий применяют также физико-химические методы очистки воды: флотацию, нейтрализацию, сорбцию, коагуляцию, электрохимическую очистку, выпаривание, испарение.
Таблица 1.16
Эффективность очистки вод нефтеловушками
| Тип установки | Конструктивные особенности | Уровень накапливаемых нефтепродуктов | Концентрация взвешенных веществ после очистки | Концентрация нефтепродуктов после очистки | |
| наличие встроенного пескоуловителя | наличие угольного фильтра | ||||
| NGP | - | - | 150 мм | <10 мг/л | <0,3 мг/л |
| NGP-S | + | - | 150 мм | <5 мг/л | <0,3 мг/л |
| NGP (B) | - | + | 150 мм | <10 мг/л | <0,05 мг/л |
| NGP-S (B) | + | + | 150 мм | <5 мг/л | <0,05 мг/л |
Электрохимическая очистка сточных вод осуществляется электролизом, путем окисления веществ. Электролизер – устройство, в котором проводят процессы электрохимического воздействия на водные растворы. Окисление применяют для очистки сточных вод гальванических производств, содержащих простые цианиды, соединения цинка, медь, железа.
Коагуляция– слипание частиц коллоидной системы при их столкновении в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле.
При введении коагулянтов в воду они обволакивают взвешенные частицы, нейтрализуя их заряд, вследствие чего они слипаются в крупные агрегаты, имеющие большую скорость осаждения. Коагуляцией удаляются не только коллоидные частицы, но и частично растворимые загрязнения. Коагулянтами могут служить сульфат алюминия, глинозем, железный купорос, хлорид железа.
Очистка сточных вод методами коагуляции или флокуляции включает процессы приготовления водных растворов – коагулянтов, их дозирование, смешивание с водой, хлопьеобразование и выделение хлопьев из воды.
Таблица 1.17
Концентрация примесей в воде и доза необходимого коагулянта
| Концентрация примесей в воде, мг/л | Доза коагулянта, мг/л | Концентрация примесей в воде, мг/л | Доза коагулянта, мг/л |
| До 100 | 25-35 | 801-1000 | 60-90 |
| 101-200 | 30-45 | 1001-1400 | 65-105 |
| 201-400 | 40-60 | 1401-1800 | 75-115 |
| 401-600 | 45-70 | 1801-2200 | 80-125 |
| 601-800 | 55-80 | 2201-2500 | 90-130 |
Флотация – процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности разделения двух фаз, обычно газа и воды, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания. Процесс очистки заключается в том, что в сточную жидкость вводятся воздух и пенообразующие вещества (ПАВ, глинозем, животный клей). Всплывающие пузырьки воздуха и частицы пенообразующих веществ сорбируют загрязнения и поднимают их на поверхность жидкости в виде пены, которая непрерывно удаляется.
Экстракционные установки применяют для очистки сточных вод от органических примесей (фенола, нефтепродуктов). Использование данного метода экономически целесообразно при значительных концентрациях извлекаемых веществ или их высокой товарной ценности. А также при обработке высокотоксичных сточных вод, когда не применимы либо не осуществимы другие известные методы очистки.
При экстракции происходит извлечение из сточных вод растворенных в них веществ с переходом их в другую не смешивающуюся с водой жидкость – экстрагент. В качестве экстрагенов обычно применяют органические растворители (бензол, бутилацетон и др.).
Для выделения тонкодисперсных и растворенных органических веществ в сточных водах предприятий, поверхностном стоке перспективно использовать биологические методы, основанные на способности микроорганизмов использовать для питания спирты, белки и углеводы.
К искусственным сооружениям биологической очистки относят биофильтры, аэротенки, окситенки и метантенки
Биологическая очистка воды чаще всего происходит в аэротенках. Аэротенк представляет собой открытое железобетонное сооружение, через которое проходит сточная вода, содержащая органические загрязнения и активный ил. Аэротенки состоят из длинных железобетонных резервуаров глубиной 3 – 6 м и шириной 6 - 10 м. Суспензия ила в сточной воде на протяжении всего времени нахождения в аэротенке подвергается аэрации воздухом. Интенсивная аэрация суспензии активного ила кислородом приводит к восстановлению его способности сорбировать органические примеси.
В основе биологической очистки воды лежит деятельность активного ила (АИ) или биопленки, естественно возникшего биоценоза, формирующегося на каждом конкретном производстве в зависимости от состава сточных вод и выбранного режима очистки. Активный ил представляет собой темно-коричневые хлопья, размером до нескольких сотен микрометров. На 70% он состоит из живых организмов и на 30% - из твердых частиц неорганической природы. Живые организмы вместе с твердым носителем образуют зооглей - симбиоз популяций микроорганизмов, покрытый общей слизистой оболочкой.
Активный ил представляет собой колонии работоспособных бактерий, способных окислять органические вещества. Он накапливается в специальных стабилизаторах, откуда спустя определённый период времени удаляется. Активный ил служит отличным удобрением для растительности, но перед тем как его сливать на грядки, он должен пройти процесс стабилизации, т.к. в его составе присутствуют вирусы.
В аэротенке активная аэрация разбивает крупные органические поступления, а далее в работу вступают бактерии. Самые крупные виды бактерий разлагают стоки на более мелкие, затем более мелкие виды бактерий - ещё на более мелкие. Такая "эстафета" передаётся до одноклеточных организмов. Результатом такой очистки чаще всего является визуально чистая вода, не имеющая никакого неприятного запаха. Степень очистки в некоторых установках с аэротенком достигает 98%.
Процесс полной биологической очистки протекает в три стадии. На первой стадии, сразу же после смешения сточных вод с активным илом, на его поверхности происходят адсорбция загрязняющих веществ и их коагуляция (укрупнение частиц несущих органические вещества), причём адсорбция обеспечивается как хемосорбцией, так и биосорбцией с помощью полисахаридного геля активного ила и благодаря огромной поверхности ила, один грамм которого занимает 100 м2. Таким образом, на первой стадии очистки загрязняющие вещества в сточных водах удаляются благодаря механическому изъятию их активным илом из воды и началу процесса биоокисления наиболее легкоразлагающейся органики. Высокое содержание поступающих загрязняющих веществ способствует на первой стадии высокой кислородопоглащаемости, что приводит к практически полному потребления кислорода в зонах поступления сточных вод в аэротенках. На первой стадии за 0.5-2.0 часа содержание органических загрязняющих веществ снижается на 50-60%.
На второй стадии полной биологической очистки продолжается биосорбция загрязняющих веществ и идёт их активное окисление экзоферментами (ферментами, выделяемыми активным илом в окружающую среду). Благодаря снизившейся концентрации загрязняющих веществ, начинает восстанавливаться активность ила, которая была подавлена к концу первой стадии очистки. Скорость потребления кислорода на этой стадии меньше, чем в начале процесса, и в воде накапливается растворённый кислород. В случае благополучия второй стадии экзоферментами окисляется до 75% органических загрязняющих веществ. Продолжительность этой стадии различна в зависимости от состава очищаемых сточных вод и составляет от 2.0 до 4.0 часов.
На третьей стадии очистки происходит окисление загрязняющих веществ эндоферментами (внутри клетки), доокисление сложноокисляемых соединений, превращение азота аммонийных солей в нитриты и нитраты, регенерация активного ила. Именно на этой стадии (стадии внутриклеточного питания активного ила) происходит образование полисахаридного геля, выделяемого бактериальными клетками. Скорость потребления кислорода вновь возрастает. Общая продолжительность процесса в аэротенках составляет 6-8 часов для бытовых и может увеличиваться до 10-20 и более часов при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод. Продолжительность третьей стадии, таким образом, составляет от 4-6 часов при очистке бытовых сточных вод и может удлиняться до 15 часов.
Аэротенки можно применять для частичной и полной очистки сточных вод. Частичную очистку применяют, если местные условия позволяют использовать самоочищающую способность водоема.
Для обеспечения устойчивой работы аэротенков устраивают регенераторы – сооружения, в которых восстанавливается сорбирующая способность активного ила.
Существует ряд схем работы аэротенков. Кроме одноступенчатых аэротенков с регенерацией или без нее, работающих на полную или частичную очистку, применяют также аэротенки - смесители, двухступенчатые аэротенки и аэротенки со ступенчатой аэрацией.
Аэротенки - смесители применяют обычно для очистки производственных сточных вод с высокой концентрацией органических загрязнений. В данном случае для улучшения использования кислорода сточную воду подают в аэротенк рассредоточено по всей длине.
Рисунок 1.14 - Схема биологической очистки сточных вод на аэротенках:
1 — решетка; 2 — песколовка; 3 — вывод ила; 4 — компрессорная; 5 — удаление излишнего ила; 6 — первичный отстойник; 7 — вывод ила; 8 — воздухопровод; 9 — аэротенки; 10 — распределительная чаша; 11 — иловая насосная станция; 12 — вторичный отстойник; 13 — контактный резервуар; 14 — хлораторная; 15 — выпуск
Аэробные процессы очистки в естественных условиях могут протекать на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах.
Поля орошения – это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей. Очистка в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.
Поля фильтрации – это участки земли, предназначенные для полной биологической очистки предварительно осветленных сточных вод.
При очистке сточных вод на полях фильтрации используется самоочищающая способность почвы: наиболее интенсивно процесс окисления органических загрязнений идет в верхних слоях почвы (0,2 - 0,3 м), где соблюдается благоприятный кислородный режим.
Аппаратура для биологической очистки сточных вод, как правило, завершает процесс очистки, и так как в нее сточные воды должны подаваться с определенным составом, то технологические схемы их весьма разнообразны.
Биофильтры– очистные сооружения, заполненные загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая преимущественно из аэробных микроорганизмов. Очистка сточных вод осуществляется вследствие жизнедеятельности указанных микроорганизмов.
В качестве загрузочного материала для фильтров используются щебень и галька прочных пород, а также керамзит и пластмасса. Крупность загрузочного фильтра принимается равной 40 – 60 мм по всей высоте загрузки.
Распределение сточной жидкости по поверхности биофильтров осуществляется неподвижным разбрызгивателем или подвижными реактивными оросителями.
Для нормальной работы фильтра необходима подача воздуха в достаточном количестве. По способу подачи воздуха различают биофильтры с естественной и искусственной вентиляцией.
Метантенки – сооружения, предназначенные для стабилизации осадков, отделяемых в процессе очистки сточных вод. Одновременно производится обеззараживание осадка. Биохимический процесс стабилизации протекает в анаэробных условиях и представляет собой разложение органического вещества осадков в результате жизнедеятельности сложного комплекса микроорганизмов до конечных продуктов, в основном метана и диоксида углерода.
Метантенк представляет собой круглый или прямоугольный в плане резервуар, служащий для сбраживания осадка из отстойников и избыточного активного ила.
Для интенсификации анаэробного процесса разложения осадка его подогревают и перемешивают. Подогревать осадок можно паром, впускаемым в метантенк с помощью эжектора, или паром, вводимым во всасывающую трубу насоса, который подает осадок в метантенк. Перемешивают осадок мешалками, гидроэлеваторами и насосами, забирающими осадок из нижней части и подающими в верхнюю часть метантенка.
Газ, выделяющийся в метантенках, собирают и сжигают в котельных установках или используют в качестве горючего для газобаллонных двигателей. Пар, получаемый в котлах, служит для подогрева осадка в метантенках и отопления производственных помещений станции.
Двухступенчатые метантенки применяются при соответствующем обосновании на станциях производительностью до 50 тыс. м3/сут. Метантенки первой ступени проектируют как обычные метантенки для сбраживания осадка. Метантенки второй ступени устраивают в виде открытых неподогреваемых резервуаров. Основной задачей второй ступени метантенка является уплотнение осадка и отделение твердой фазы от иловой воды.
Рисунок 1.15 – Схема метантенка
1 — смотровой люк; 2 — газопровод d = 200 мм', 3 — пропеллерная мешалка; 4 — переливная труба; Б— трубопровод а = 250 мм для загрузки осадка и активного ила; 6 — инжектор для подогрева метантенка; 7 — трубопровод d = 250 мм для выгрузки сброженного осадка
Необходимую степень очистки сточных вод определяют по количеству содержащихся в них взвешенных веществ, потреблению растворенного кислорода смесью сточных вод и вод водоема и другим показателям с учетом самоочищающейся способности водоемов, в которые происходит сброс очищенных вод.
Окситенк– сооружение для биологической очистки сточных вод (преимущественно от растворенных органических веществ) с помощью аэробных бактерий с использованием кислорода. Конструктивно окситенк выполнен в виде круглого резервуара, внутри которого устроена цилиндрическая перегородка, разделяющая его на зону реакции, расположенную в центре, и зону илоотделения, находящуюся на периферии. Сточная вода поступает в нижнюю часть реактора, где с помощью механического аэратора смешивается с активным илом и насыщается кислородом. Иловая смесь через окна в перегородке поступает в илоотделитель, где, проходя через слой взвешенного активного ила, в котором содержится достаточное количество растворенного кислорода, дополнительно очищается от грубодиспергированных и растворенных органических веществ. Очищенная вода сливается в сборный лоток, циркуляционный ил опускается на коническое дно илоотделителя и через нижние отверстия в перегородке подсасывается в реактор.
Рисунок 1.16 – Окситенк
1-продувочный трубопровод; 2 , 5 - задвижки с электроприводом; 3 - электродвигатель; 4 -тур-боаэратор; 6-герметичное перекрытие; 7-трубопровод для подачи кислорода; В-вертикальные стержни; 9-сборный лоток; 30 -трубопровод для сброса избыточного ила; 11 -резервуар; 12-окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; 13- цилиндрическая перегородка; 14-скребок;15-окна для перепуска возвратного ила в зону аэрации;16- зона аэрации; 17- трубопровод для подачи сточной воды в зону аэрации; 18- илоотделитель; 19-трубопровод для выпуска очищенной воды.
При биохимическом окислении примесей сточной воды из надводного пространства зоны реакции потребляется кислород, вследствие чего его парциальное давление, а также общее давление в надводном пространстве снижаются. При снижении давления до установленного значения датчик давления подаст сигнал на открытие клапана, через который кислород поступает в реактор. При достижении заданного давления в реакторе клапан закрывается, прекращая подачу кислорода.
В результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила происходит выделение диоксида углерода и вследствие аэрации — десорбция азота из сточных вод, поэтому через некоторое время парциальное давление кислорода в надводном пространстве снижается и увеличивается содержание газообразных продуктов окисления и инертных газов, которые удаляются автоматически при продувке. Снижение парциального давления кислорода вызывает пропорциональное снижение его концентрации в иловой смеси. При падении концентрации раствора кислорода до заданного уровня позиционное устройство кислородного датчика включает привод продувочного клапана. При открывании последнего из реактора в атмосферу выбрасывается объединенная газовая смесь, вытесняемая кислородом, поступающим через клапан при падении давления в надводном пространстве.
Существенным преимуществом биологической очистки с применением кислорода является снижение прироста активного ила, что позволяет сократить количество избыточного ила до 48% и расходы на его обработку. Сопоставление энергозатрат на очистку сточных вод в окситенках и аэротенках показывает, что применение кислорода позволяет снизить расход энергии в 1,3—1,7 раза. Практика показала целесообразность широкого применения процесса биологической очистки с применением кислорода. Этот способ рентабелен не только в условиях снабжения очистных сооружений кислородом от действующих промышленных установок, но и при строительстве собственных кислородных станций.