Флотационная технология очистки поверхностных сточных вод

Многочисленные разработчики локальных очистных установок (сооружений) поверхностных сточных вод утверждают, что их использование позволяет получать очищенную сточную воду с нормативными показателями. Однако на практике в большинстве случаев не удается достичь нормативных показателей по разным причинам, в том числе из-за неправильной эксплуатации установок, а также из-за низкого технического уровня разработок. Как было установлено, эффективность работы локальных очистных сооружений поверхностных сточных вод во многом зависит от технического уровня устройств, с помощью которых происходит извлечение нефтепродуктов, в частности, флотаторов и фильтров доочистки. В этой связи нами была разработана установка, позволяющая извлекать загрязнения из вод до достижения нормативных показателей.

Рассмотрим подробнее предлагаемую схему очистки поверхностных сточных вод. Поверхностные сточные воды с производственной территории, проходя через решетку, собираются в емкости- отстойнике (рис. 8.16).

Схема очистки поверхностных сточных вод (разработка автора)

Рис. 8.16. Схема очистки поверхностных сточных вод (разработка автора)

Сточная вода из емкости 1 откачивается насосом 2 и подается в пневматическую флотационную машину 3типа ПФМ-0,5 с тонкослойным блоком осветления. В указанной флотационной машине оригинальной конструкции происходит извлечение тонкодисперсных капель нефтепродуктов при их всплывании вместе с пузырьками воздуха, образующимися при диспергировании воздуха путем его подачи под давлением через пористые аэраторы, выполненные из специальной резины. Аэраторы (12 штук) устанавливаются по три штуки в каждой из четырех камер указанной флотационной машины, причем в ее дополнительной пятой камере установлен блок тонкослойного осветления для доизвлечения тонкодисперсных капель нефтепродуктов. Очищаемая сточная вода последовательно проходит все указанные камеры, а улавливаемые нефтезагрязнения в виде пенного продукта собираются в верхней части слоя очищаемой воды. Всплывающие нефтепродукты вместе с пузырьками воздуха создают пенный слой, который самотеком удаляется в сборник пенного продукта 4 (поставляется вместе с флотационной машиной). После отстоя пенного продукта, представляющего собой смесь воды и уловленных нефтепродуктов, декантированная вода сливается в заглубленную емкость 1. Очищенная жидкость выводится из флотационной машины путем последовательного прохождения через блок тонкослойного осветления и устройство поддержания заданного уровня очищаемой жидкости во флотационной машине и самотеком поступает в промежуточный резервуар-сборник 5 с рабочим объемом не менее 3 м3.

Промежуточный резервуар 5 выполняют из монолитного или сборного железобетона.

С помощью поверхностного насоса 6 предварительно очищенная вода подается на доочистку в сорбционные фильтры 7. Первый по ходу движения жидкости фильтр имеет комбинированную загрузку, включающую слой керамзита (нижний слой) и слой активированного угля, а второй фильтр полностью загружен активированным углем. В этих фильтрах напорного типа используется уголь, близкий по своим свойствам к марке угля АГ-3. Это позволяет проводить глубокую доочистку поверхностных сточных вод до остаточного содержания нефтепродуктов не более 0,05 мг/л. С учетом сезонной специфики работы очистной установки предлагается не регенерировать угольную загрузку, а использовать ее только в течение одного сезона. Отработанную загрузку целесообразно ликвидировать сжиганием, например, в котельной или в специальной печи, где в качестве топлива используется уголь. Очищенная сточная вода с содержанием нефтепродуктов не более 0,05 мг/л может быть сброшена на рельеф или в расположенный рядом водоем.

Пневматическая флотационная машина (рис. 8.17) включает корпус 2, разделенный на четыре камеры 4, разделенные перегородками 3, с установленными в их нижней части пористыми аэраторами 12, выполненными из деформируемого (например, резина или полиэтилен) или недеформируемого (например, керамика или металл) материала. В опытном образце пневматической флотационной машины в качестве материала для аэраторов использовалась специальная пористая резина с размерами пор 0,5 мм. В пятой дополнительной камере 5 установлены блок тонкослойного осветления 6, а в последней камере 8 — устройство регулирования уровня жидкости 9. На внешней стороне корпуса флотомашины установлены входной 1 и выходной 10 патрубки, соответственно для ввода и вывода сточной воды, а также пенный желоб 7 с выходным патрубком 13 для вывода уловленных загрязнений в виде эмульсии. Опорожнение флотационной машины проводится через патрубок 11.

Принцип работы пневматической флотационной машины заключается в следующем. Исходную (грязную) воду подают через входной патрубок 1, после которого грязная вода подвергается интенсивной аэрации в первой по ходу очищаемой воды камеры 14. Далее она движется в горизонтальном направлении через камеры 4 с пористыми аэраторами 12 с менее интенсивной аэрацией и дополнительную камеру 5 с блоком тонкослойного осветления и выводится из машины через устройство регулирования уровня 9 и выходной патрубок 10. При движении воды через первые четыре камеры происходит ее аэрация (барботирование) пузырьками воздуха, подаваемого под давлением через пористые аэраторы. При этом пузырьки воздуха слипаются с гидрофобными загрязнениями и всплывают в виде флотокомплексов «капельки нефтепродуктов — пузырьки воздуха». Уловленные загрязнения в виде пенного продукта (эмульсия с концентрацией нефтепродуктов 10—20%) самотеком удаляются через желоб 7 и выходной патрубок 13.

Известно, что эффективность работы флотомашины во многом зависит от типа и конструкции встроенных в нее аэраторов, поэтому следует более подробно рассмотреть их устройство и принцип действия.

Во флотомашинах пневматического типа применяются преимущественно трубчатые аэраторы, которые обычно представляют собой сварную конструкцию из труб, представляющую собой каркас с центральным коллектором, на котором установлены подводящий

Пневматическая флотационная машина и конденсатный патрубки

Рис. 8.17. Пневматическая флотационная машина и конденсатный патрубки. При этом на каркасе равномерно распределены штуцеры, на которых устанавливаются и закрепляются манжетами диспергирующие элементы из перфорированных резиновых трубок.

Аэратор работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха в центральный коллектор происходит его равномерное распределение по всем диспергирующим элементам. Отверстия в резиновых трубках раскрываются и при этом происходит выход воздуха в воду в виде пузырьков. Расход воздуха через такие аэраторы определяется давлением на входе, размером диспергирующих элементов, их количеством, а также размером пор на диспергаторе.

При прекращении подачи воздуха в аэратор поры на диспергирующем элементе закрываются и предотвращают попадание воды с находящимися в ней загрязнениями в каркас аэратора. Такие трубчатые аэраторы обеспечивают равномерность аэрации, хорошую дисперсность воздушных пузырьков и надежность в работе. Рабочее давление на входе в аэратор в зависимости от глубины погружения во флотомашине составляет 0,15—0,25 МПа.

Флотомашина указанного типа была внедрена на различных предприятиях, поэтому технологическая схема очистки сточных вод в отдельных случаях отличалась от описанной выше. Установки для очистки сточных вод, включающие флотомашину, схема которой представлена на рис. 8.18, внедрены на различных предприятиях энергетики и транспорта.

Заметно лучшие данные по эффективности очистки воды достигаются при использовании флотационной машины с фильтрующим элементом, включающей корпус, который разделен перегородками на камеры с установленными внутри них у днища аэраторами и расположенными в последних по ходу движения камерах блока тонкослойного осветления, и устройства для регулирования уровня сточной жидкости, находящиеся на внешней стороне корпуса входного и выходного патрубков. На боковой стороне желоба для отвода уловленных загрязнений, что является отличительной особенностью предлагаемой флотомашины, между блоком тонкослойного осветления и устройством регулирования уровня жидкости дополнительно установлена промежуточная камера, в которой находится фильтрующий элемент, выполненный в виде двух полых цилиндров с перфорированными поверхностями и расположенной между ними загрузкой. Интервал значений живого сечения перфорированной поверхности проверен путем экспериментальных исследований и составляет 10—25% от общей площади. При этом было установлено, что при живом сечении менее 10% не достигается повышение эффективности очистки сточных вод, а при живом сечении более 25% достигнутый эффект очистки не изменяется.

Загрузка выполнена из адсорбционного материала, например, активного угля, сипрона, визопрона, мегасорба и т.п.

Флотационная машина для очистки сточных вод состоит из корпуса 1 (см. рис. 8.18), на внешней стороне которого установлен патрубок 2 для подачи исходной сточной воды, пенный желоб 3, патрубок 4 для вывода загрязнений в виде пенного продукта, патрубок 5 для вывода очищенной воды. Внутри корпуса установлены дисковые аэраторы 6, через которые подается газ (воздух), полупо- гружные перегородки 7, блок тонкослойного осветления 8, устройство для регулирования уровня жидкости 9 и фильтрующий элемент, включающий каркас 10 с перфорированными внешней и внутренней поверхностями 11, между которыми расположена фильтрующая загрузка 12.

Принцип работы флотационной машины для очистки сточных вод заключается в следующем. Исходная сточная вода подается через патрубок 2 и далее в нижнюю часть корпуса флотомашины 1 — в зону аэрации, создаваемую дисковыми аэраторами 6, являющимися генераторами пузырьков газа (воздуха). При движении воды в зоне аэрации гидрофобные загрязнения при контактах с пузырьками слипаются в комплексы (частица — пузырек). Образовавшиеся флото- комплексы, частицы загрязнений и пузырьки воздуха поднимаются вверх, образуя пенный слой, который самотеком или принудительно выводится из корпуса машины через пенный желоб 3 и патрубок 4 в шламосборник. Очищенная вода из зоны аэрации выводится через блок тонкослойного улавливания пузырьков 8. Флотокомплексы, попавшие в междуполочное пространство, быстро достигают верхней полки из-за малости расстояния между полками (от 10 до 150 мм). Прилипшие к верхней полке флотокомплексы объединяются (коалесцируют) в большие агрегаты, что способствует появлению большой выталкивающей силы и быстрому всплыванию этих комплексов в верхний пенный слой. Очищенная жидкость, прошедшая междуполочное пространство, попадает в зону фильтрования, в которой находится фильтрующий элемент адсорбционного типа. Прилипшие флотокомплексы на внешней перфорированной поверхности 11 фильтрующего элемента коалесцируют между собой аналогично тому, как это происходит в блоке тонкослойного осветления. Внутри фильтрующего элемента находится специальный материал 12, улавливающий загрязнения, находящиеся во взвешенном состоянии. Далее очищенная вода проходит через устройство регулирования уровня жидкости 9 и выводится из корпуса флотомашины через патрубок 5.

Эффективность очистки сточной жидкости в предлагаемой флотационной машине составляет 98-99,5%.

Схема флотационной машины с фильтрующими элементами

Рис. 8.18. Схема флотационной машины с фильтрующими элементами

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >