10. Очистка сточных вод от всплывающих примесей
Производственные сточные воды, содержащие примеси с плотностью меньше плотности воды, т.е. всплывающие примеси (нефть, смолы, масло, жиры и другие им подобные), очищают также отстаиванием в нефтеловушках, смоло- и маслоуловителях.
Нефтеловушки сооружают трех типов: горизонтальные, многоярусные и радиальные. Они предназначены для удаления нефти и твердых примесей из сточных вод.
Горизонтальные ловушки представляют собой отстойник, разделенный вертикальными стенками на секции. Сточная вода поступает в каждую секцию. Всплывающая нефть скребковым механизмом передвигается к щелевым поворотным трубам и отводится из нефтеловушек. Осадок твердых частиц сгребаетсч в приямок, из которого удаляется гидроэлеватором.
При расчете горизонтальных нефтеловушек принимают: число секций – не менее двух, ширина секций 2-3 м, глубина слоя воды 1,2-1,5 м, производительность 45 л/с. При больших расходах сточной воды ширину секции принимают равной 6 м и высоту слоя воды 2 м. Длину отстойной части вычисляют по формуле:
L = ahu/wo , (2.57)
где a – коэффициент, учитывающий турбулентность потока воды; при u/wo = 15 величина a = 1,65, при u/wo = 10 величина a = 1,5; h – глубина слоя воды.
При отсутствии данных по кинетике скорость движения воды принимают u = 4÷6 мм/с, а скорость всплывания частиц wo = 0,4÷0,6 мм/с. Продолжительность отстаивания τо должна быть не менее 2 ч; продолжительность всплывания частиц нефти τ´ = h/wо. Необходимым условием является τ ≤ τо.
Многоярусные (тонкослойные) нефтеловушки (рис. 2.15) имеют меньшие габариты и более экономичны, чем горизонтальные.
Рис 2.15. Многоярусная нефтеловушка: 1 – подвод воды; 2 – водораспределительная труба; 3 – нефтесборные трубы; 4 – полочный блок; 5 – скребковый транспортер; 6 – отвод воды; 7 – гидроэлеватор; 8 – отвод осадка.
При расчете этих нефтеловушек принимают число секций не менее двух, ширину секций – равной 2-3 м и глубину слоя отстаиваемой воды – 2,5-5 м. Воду подают в каждую секцию отдельно; гидравлическая крупность частиц нефти uо = 0,15 мм/с; толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1 м; остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л; расстояние между полками hп = 50 мм; угол наклона полок 45о; ширина полочного блока 0,65-0,75 м; высота полочного блока 1,5-1,6 м. Продолжительность пребывания воды в полочном пространстве τ´ = hп/uо. Длина полочного пространства L = 1,3uτ´.
Общая длина нефтеловушки на 5-6 м больше длины полочного пространства. Потери напора 0,5-0,6 м.
Для очистки сточных вод от нефтепродуктов разработаны фильтры «Полимер» с пенополиуретановой загрузкой (рис. 2.16).
|
Рис. 2.16. Пенополиуретановый фильтр: 1 – слой пенополиуретана; 2 – элеватор; 3 – направляющие ролики; 4 – лента; 5 – ороситель; 6 – отжимные ролики; 7 – емкость; 8 – решетка.
|
11. Очистка сточных вод в гидроциклонах
Интенсификацию процессов осаждения взвешенных частиц из сточных вод осуществляют воздействием на них центробежных и центростремительных сил в низконапорных (открытых) и напорных гидроциклонах. Вращательное движение жидкости в гидроциклоне, приводящее к сепарации частиц, обеспечивается тангенциальным подводом воды к цилиндрическому корпусу. Вращение потока способствует агломерации частиц и увеличению их гидравлической крупности.
Открытые гидроциклоны применяют для выделения из сточных вод тяжелых примесей, характеризуемых гидравлической крупностью 20 мм/с и более. Часто их используют в качестве первой ступени в комплексе с другими аппаратами для механической очистки сточных вод. Значительным преимуществом открытых гидроциклонов является большая удельная производительность [2-20 м3/(м2 · ч)] при небольших потерях напора (не более 0,5 м). Число впускных патрубков в гидроциклоне для более равномерного распределения потока должно быть не менее двух. Скорость впуска воды равна 0,1-0,5 м/с.
Напорные гидроциклоны представляют собой аппараты, состоящие из цилиндрической и конической частей (рис. 2.18).
|
Рис. 2.18. Напорный гидроциклон: 1 – цилиндрическая часть; 2 – патрубок для отвода воды; 3 – патрубок для впуска сточной воды; 4 – коническая часть; 5 – патрубок для отвода шлама. |
Сточная вода под давлением поступает по тангенциально расположенному вводу в верхнюю часть цилиндра и приобретает вращательное движение. Возникающие центробежные силы перемещают частицы примесей к стенкам аппарата по спиральной траектории вниз к выходному патрубку. Очищенная вода удаляется через верхний патрубок.
Фактор разделения напорных гидроциклонов достигает 2000, что обуславливает их высокую эффективность. Гидроциклоны могут иметь диаметры от 15 до 1000 мм. Для удлинения срока службы внутреннюю поверхность аппаратов футеруют каменным литьем или резиной. Промышленность выпускает различные типы гидроциклонов (УЗГО, НИИХИММАШ, НИЛ ОПСВ ГИСИ).
Гидравлическую крупность находят по упрощенной формуле ВНИИ ВОДГЕО:
,
(2.62)
где Qпит – производительность гидроциклона, м3/с; kт - коэффициент, учитывающий влияние концентрации примесей и турбулентность потока (для агрегативно-устойчивых суспензий с небольшой концентрацией kт = 0,04); a – коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной скорости, равен 0,45.
Производительность гидроциклона (в л/мин) рассчитывается по формуле:
Q
= kdпит dсл
, (2.64)
где k – коэффициент, равный 5; g – ускорение свободного падения, м/с2; ΔР – перепад давления в гидроциклоне, Па.