Физико-химическая очистка сточных вод
Очистка нефтесодержащих сточных вод методом флотации заключается в извлечении нерастворенных примесей с помощью тонкодиспергированного в сточной воде воздуха.
Присоединение частиц к пузырьку воздуха сопровождается уменьшением поверхностной энергии натяжения пограничных слоев и возникновением сил, стремящихся уменьшить площадь контакта воды с частицей. Это происходит, когда частицы плохо смачиваются данной жидкостью.
Анализируя явление взаимодействия трех фаз, можно отметить, что чем большей гидрофобностью обладает поверхность частицы, тем больше вероятность присоединения частицы к воздушному пузырьку при столкновении, так как газы также относятся к гидрофобном веществам. С другой стороны, чем более гидрофобна частица, тем вероятнее образование на ней пузырьков газов, выделяющихся из раствора.
Наибольшее распространение в настоящее время получила напорная флотация. В зависимости от объема и степени загрязненности сточных вод нефтепродуктами используют горизонтальные, вертикальные и радиальные флотаторы.
Рис. 56 Горизонтальный флотатор:
1 – флотационная камера; 2 – выделительная камера; 3 – скребковое устройство; 4 – сборник очищенной воды; 5 – пеносборная камера; 6 – выпуск пенной массы; 7 – выпуск воды; 8 – дросселирующее устройство.
Рис. 57 Вертикальный флотатор:
1 – флотационная камера; 2 – сборная щелевая труба; 3 – выход сточной воды; 4 – выход пенной массы; 5 – выделиетльная камера; 6 – электродвигатель; 7 – скребок; 8 – камера для слива очищенной воды.
Рис. 58 Радиальный флотатор:
1 – зона флотации; 2 – зона разделения; 3 – сборник пены; 4 – скребки; 5 – отвод очищенной воды; 6 – кольцевая перегородка; 7 – вращающийся водораспределитель; 8 – отвод осадка.
Производительность горизонтальных и вертикальных флотаторов до 100 м3/ч, радиальных – больше 100 м3/ч.
В состав напорной флотационной установки входят напорный резервуар для предварительного насыщения воды воздухом и флотатор для образования флотоагрегатов и выделения из них воды. При этом давление насыщенной воздухом жидкости понижают от избыточного до атмосферного дросселированием или без помощи дросселирования.
Для повышения эффективности флотационной очистки применяют коагулянты в виде растворов сернокислого алюминия, сернокислого и хлорного железа, образующих в щелочной среде нерастворимые гели гидроксидов металлов. Для очистки сточных вод, содержащих стойкие эмульсии, применяют также электрофлотацию, при которой загрязненную нефтепродуктами воду насыщают микропузырьками водорода и кислорода, образующихся при электролизе воды.
Метод флотации находит широкое применение для очистки балластных вод на морских и речных нефтебазах.
Остаточное содержание нефтепродуктов в сточных водах после механической или физико-химической очистки составляет 10-20 мг/л, поэтому дальнейшую очистку проводят химическими и биохимическими методами. Для химической очистки сточные воды, содержащие нефтепродукты, хлорируют и озонируют. Эти методы глубокой очистки основаны на окислении органических примесей атомарным кислородом и озоном и одновременном дезодорировании и обеззараживании сточной воды.