ЛБ3 Чижова АВ 2Д12

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»

Отделение химической инженерии

Очистка воды от нефтепродуктов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

по дисциплине:

Процессы и аппараты защиты окружающей среды

Исполнитель:	студенты группы 2Д12	Чижова Анастасия Елисеева Мария Солнцев Александр Сафроненко Алексей
Руководитель:	доцент	Ротарь Ольга Васильевна

Томск – 2024

Цель работы: получить навыки для расчета осветлителей, скорых фильтров, нефтеловушек.

Общие положения:

Так как нефтепродукты в сточных водах находятся частично в растворённом виде или в эмульгированном состоянии, это не позволяет в полной мере решить проблему удаления их механическими методами. Загрязняющие вещества нефтесодержащих стоков содержат более тяжело окисляемые компоненты.

Известно множество методов очистки нефтесодержащих вод, однако ни один из существующих индивидуальных методов не позволяет осуществить этот процесс с высокой эффективностью без использования сложного оборудования. Поэтому следует применять комбинированные методы очистки, комплексное использование которых позволит добиться максимального эффекта. Наиболее целесообразно последовательно осуществлять предварительную очистку нефтесодержащих вод в гравитационных динамических отстойниках, затем их жидкостную фильтрацию и, наконец, утилизацию образовавшихся при этом концентрированных нефтеотходов.

На нефтехимических предприятиях для очистки сточных вод используют сооружения механической очистки, такие как песколовки, нефтеловушки, отстойники, фильтрационные установки и другие.

Из физико-механических методов очистки сточных вод от примесей нефтепродуктов используются такие, как флотация, коагуляция и сорбция.

Типовая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов заключается в последовательном извлечении их в нефтеловушке, флотаторе и доочистке на механических фильтрах, загруженных антрацитом или песком.

Степень очистки сточных вод от примесей нефтепродуктов по данной технологической схеме составляет ≈ 95 %. Данный показатель не зависит от исходной концентрации нефти и нефтепродуктов. Поэтому можно говорить о несоответствии современным требованиям к качеству очистки сточных вод от примесей в нефтехимической промышленности.

По современным требованиям ПДК нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах перед сбросом их в природные водоёмы, составляет не более 0,05 мг/л. Поэтому проблема поиска более эффективных в техническом и экономическом плане решений по глубокой очистке до сих пор актуальна.

Основным оборудованием для улавливания нефтепродуктов из промывочных вод ППС являются нефтеловушки вертикальной, радиальной или горизонтальной конструкции.

Работа нефтеловушки горизонтального типа основана на принципе отстаивания и является наиболее целесообразной и экономически обоснованной для очистки промывочных вод и обеспечивает требуемую расчётную эффективность очистки.

Нефтеловушка представляет собой очистное устройство, предназначенное для очистки промышленных и поверхностных стоков от содержащихся в них нефтепродуктов. Очистные сооружения подобного типа широко применяются на таких объектах, как автозаправочные станции, автостоянки, автомойки, станции техобслуживания и крупные гаражи, железной дороге, аэропортах и морских портах.

Механизм очистки, по которому работает нефтеловушка, основан на разности плотностей нефтепродуктов и воды, а сам процесс очистки происходит в два этапа:

• очистка сточных вод от взвешенных частиц:

• последующая очистка от нефтепродуктов.

В результате удается достигнуть 95 % очистки стоков. Расчет нефтеловушки производится по СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» в зависимости от конкретных факторов, главными из которых являются скорость водного потока и степень его загрязнения нефтепродуктами. Производительность сегодняшних нефтеловушек, составляет от 1 до 70 л/сек.

Достоинства нефтеловушек

-степень очистки сточных вод на выходе достигает 95 %

-прочная, легкая и долговечная конструкция из стекловолокна,

-устойчивая к ударам и воздействию агрессивной среды

-простота эксплуатации и минимальное недорогое обслуживание

-отсутствие мобильных элементов в конструкции исключает необходимость их замены

-нефтеловушка легко и быстро справляется с резким ростом концентрации нефтепродуктов

-монтаж под землей экономит полезное пространство, а статичность конструкции позволяет обойтись без бетонирования

-надежная система защиты от утечки нефтепродуктов

-небольшая стоимость нефтеловушки по сравнению с прочими очистными сооружениям.

Конструкция

Нефтеловушка может быть изготовлена как вертикальной, так и в

горизонтальной конструкции, отдельно или в одном корпусе с пескоуловителем, со встроенным угольным фильтром или без него. Применение угольного фильтра позволяет уменьшить концентрацию нефтепродуктов в стоках до 0,05 мг/л. В общем случае устройство нефтеловушки представлено следующими элементами:

1.корпус из металла;

2.смотровой колодец;

3. выходной патрубок;

Схема лабораторной установки представлена на рисунке 3.

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки для фильтрования

1-емкость горизонтальной нефтеловушки, 2-выходной патрубок,

3-емкость для сбора очищенной воды.

Экспериментальная часть.

Приборы и оборудование.

1. Лабораторные весы

2. Мерные цилиндры – 250 мл

3. Отстойник с патрубком

4. Мерный стакан – 300 мл

5. Проточная вода – 500 мл

6. Нефтепродукты – 8 мл

7. Твердые примеси (песок) – 0,7 г

Ход работы:

1. Приготовили образец загрязненной воды по варианту преподавателя общим объёмом 500 мл, содержащей 1,5 г песка и 3 мл нефтепродуктов. Тщательно перемешали содержимое образца встряхиванием.

2. Собрали установку для улавливания нефти: убедились в чистоте емкости горизонтальной нефтеловушки, установили ее под небольшим наклоном для самопроизвольного стекания воды из патрубка.

3. С определенной скоростью в ванну фильтрующей нефтеловушки подавалась загрязненная вода, проводилось отстаивание. Засекали время от начала и до конца самопроизвольного стекания очищенной воды.

4. Смесь вод и нефтепродуктов, выведенных из нефтеловушки, поместили в мерный цилиндр, дождались образования четкой границы раздела фаз и измерили объем вынесенных из нефтеловушки нефтепродуктов.

5. Вещества, оставшиеся на фильтрующих слоях, собрали фильтровальной бумагой и оставили сушиться. После высыхания остаток взвесили.

Исходные данные

Объем образца сточной воды V_обр = 0,5 л;

Масса взвешенных веществ m_{взвеш част} =1,5 г;

Масса нефтепродуктов m_{нефтепрод} = 2,55 г;

Плотность нефтепродуктов ρ_{нефтепрод} = 0,85 г/мл;

Время самопроизвольного вытекания потока t = 10 мин;

Масса воды m_воды = 430 г.

Результаты

Результаты проведенного эксперимента и расчетов записывают в журнал работы.

Таблица 1 – Журнал работы

Код ЗВ	Наименование ЗВ	Концентрация Свх ,	Концентрация Св,	Количество собранных примесей, г
80	нефть		4,4	2,2
2908	Песок (пыль неорганическая)	3	2,56	1,28

Масса нефти:

Масса загрязняющих веществ:

Для нефти:

С_в=

Для песка:

С_в=

Степень очистки:

Эффективность очистки воды от механических примесей:

Эффективность очистки воды от нефти:

Составим материальный баланс потоков.

Таблица 2 – Материальный баланс процесса фильтрации

Приход			№	Расход
Поток	г	%		Поток	г	%
Сточная вода на очистку в т.ч.			2	Сбрасываемая сточная вода в т.ч.
1.1. Вода	500	93,37		2.1. Вода	500	93,37
1.2. Нефть	2,55	4,763		2.2. Нефть уловленная	2,2	4,11
1.3. Песок	1,5	1,867		2.3. Песок на фильтре	1,28	1,457
				2.4. Потери	0,57	1,063
Всего:	504,05	100		Всего:	504,05	100

Вывод:

Экспериментальное значение эффективности работы горизонтальной нефтеловушки составило 85 % для нефтепродуктов и 86% для взвешенных частиц (песка). Данная эффективность связана с большой поверхностной площадью нефтеловушки.

Очищенную таким способом воду нельзя сбрасывать в водоемы вследствие значительных превышений в ней ПДК взвешенных частиц и нефтепродуктов. Для улучшения очистки воды от нефтепродуктов и взвешенных частиц нужно добавить другие установки по очистке от данных загрязняющих веществ. Например отстойники, адсорбирующие установки, установки химической, физико-химической или биологической очистки.

Литература

1. Хенце М. и др. Очистка сточных вод. – М.: Мир, 2004. – 480 с.

2. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод /Учебник для вузов: М.: АСБ, 2004. – 704 с.

3. Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2003. - T. - 884 c.