4. Peзepвyap

Неплохие результаты показывают также отечественные установки ЭГУ-1, УИP-2 и УР-1. Но особо хорошо себя зарекомендовали многоярусные напорные гидроциклоны (рис.2.16).

Рис.2.16.

Многоярусный низконапорный гидроциклон:

1. Шламосборная труба, 2. Коническая диафрагма, 3. Лопасти, 4. Водосборный желоб, 5. Полупогружная кольцевая стенка, 6 Камеры, 7. Ярусы, 8. Шламоотбойные козырьки, 9. Водо-подаюшие трубы, 10. Трубы для удаления всплывающих веществ, 11. Трубы для удаления шлама, 12. Распределительные лопатки.

Что касается использования центрифуг для очистки сточной воды, то приня­то различать так называемое центробежное фильтрование и центробежное осажде­ние. Для очистки промышленных сточных вод шире используются либо аппараты второго типа, либо непрерывно действующие отстойные илоосадительные шнековые центрифуги типа ОГШ (НОГШ) с пропускной способностью до 300 м³/час (рис.2.17), либо, наконец, комбинированные центрифуги, использующие оба принци­па разделения.

Преимущество центрифуг - высокая эффективность очистки, независимо от начального содержания нефти, ПАВ, рН и температуры воды. Однако, в практике очистки промышленных сточных вод центрифуги не нашли широкого применения,если не считать установки для регенерации утяжелителя и регулирования содержа­ния глины в промывной жидкости для бурения скважин типа ГТН-200 (рис.2.18), которая состоит из комбинации центрифуги и гидроциклона.

Рис. 2.17.

Схема центрифуги ОГШ:

1. Защитное устройство редуктора, 2. Окна выгрузки осадка, 3. Кожух, 4. Питающая тру­ба, 5. Сливные окна, 6. Опоры центрифуги, 7. Штуцер отвода фугата, 8. Шнек, 9. Ротор, 10. Шту­цер нагрузки

осадка, 11. Планетарный редуктор.

Рис.2.18.

Гидроциклон ГТН-200

1. Гидроциклон, 2. Трубки, 3. Винтовая лента, 4. Загрузочная воронка, 5. Перфорирован­ная перегородка, 6. Отверстие, 7. Корпус, 8, Сливной патрубок, 9. Горловина, 10. Отверстие, 11, Воронка.

2.1.3. Коагуляция, флокуляция и осветление во взвешенном слое осадка.

Суть метода сводится к введению в сточную воду специальных реагентов, которые с одной стороны обволакивают взвешенные частицы, полностью меняя их поверхностные свойства и нейтрализуя их заряд. В результате, происходит их сли­пание в крупные агломераты, имеющие большую скорость осаждения. С другой стороны, гидролизуясь, реагенты образуют малорастворимые продукты в виде хлопьев с высокоразвитой поверхностью, которые оседая, увлекают за собой авизи­рованные загрязнения, находившиеся ранее в коллоидном и даже частично растворенном состоянии.

Подобные методы эффективны при условии содержания в исходной сточной воде не более 100-150 мг/л нефти. Остаточное содержание нефти в очищенной во­де составляет 15-20 мг/л.

Если для реализации метода используются минеральные реагенты, то они на­зываются коагулянтами, а процесс, соответственно, коагуляцией. Наиболее широ­ко в качестве коагулянтов используют: сульфат алюминия, глинозём, алюминат натрия, хлорид железа и железный купорос.

Применение минеральных реагентов не способных к гидролизу, (глинозем) называется осветлением, а сам процесс, соответственно, осветлением во взвешен­ном слое осадка. Большинство коагулянтов работает в достаточно узком диапазоне рН. Например, для сульфата алюминия это диапазон значений 6,8 - 7,5. Поэтому, рН исходной сточной воды приходится регулировать, для чего используется известь, кислота серная или соляная, а также каустическая сода. К недостаткам коагуляции и осветления следует отнести:

1. Большие дозы реагентов (например, для сульфата алюминия 100-150 мг/л);

2. Образование больших объёмов осадков большой влажности, трудно поддающихся обезвоживанию;

3. Повышенное содержание ионов SO^-2 и Сl^-1 (кроме осветления), что ведёт к сильной коррозии.

В настоящее время минеральные коагулянты заменяют высокомолекулярны­ми флокулянтами органического и неорганического происхождения. Данные реа­генты создают крупные и прочные хлопья, прилипая к которым, загрязнения образу­ют сетчатую структуру, взаимодействуя друг с другом через молекулы флокулянта. В этом и состоит их отличие от коагулянтов.

Известно более сотни флокулянтов, которые подразделяются на ионогенные и неиоиогенные. Наибольший интерес представляют синтетические органические флокулянты - полимеры, которые можно изготовить с любой заданной молекуляр­ной массой, структурой молекулы и электрическими свойствами. В настоящее время получили распространение полиакриламид, нолиоксиэтилен, полиэтиленамин, натриевые соли и эфиры полиакриловой и полиметакриловой кислот, поливи-нилпиридин, сополимеры малеинового ангидрида и винилацетата, полимеры на основе стирола.

Наиболее широкое применение получил неионогенный флокулянт полиакриламид (ПАА) оптимальная дозировка которого находится в пределах 0,75 - 1,5 мг/л сточной воды. Его эффективность может быть существенно повышена при совмест­ном применении минеральных коагулянтов - чаще всего сульфата алюминия. Хи­мически модифицируя ПАА можно получить широкий спектр ионогенных флокулянтов, таких, например, как катионные полиэлектролиты марок КФ-4, КФ-6, ОКФ и др. Однако, эффективность действия флокулянтов данного класса не превышает 60 % (при исходном содержании нефти в сточной воде порядка 200 мг/л).

Применение же комбинации полиэтиленимина (ПЭИ) - 0,5 - 2 мг/л и суль­фата алюминия 4-12 мг/л обеспечивает степень очистки сточных вод от нефти на уровне 97 - 99 %, что вполне сравнимо с биологической очисткой.

Флокулянты на основе винилпиридинов (ВА-2, ВПС-И, ВПС-47, ВПК-101 и др.) по эффективности очистки занимают промежуточное значение (70 - 75 % по нефти и 80 - 93 % по взвешенным веществам).

Конструктивно подобные установки состоят из реагентного хозяйства, сме­сителей, камер хлопьеобразования и отстойных систем.

Реагентное хозяйство начинается с растворных баков, в которые подается во­допроводная или очищенная вода, а также сам реагент. Баки должны иметь комиче­ское днище для облегчения удаления осадка. Перемешивание осуществляют либо мешалкой, либо воздухом. Высокомолекулярные флокулянты, например ПАА, до подачи в растворные баки предварительно диспергируют в небольшом количестве воды в отдельной ёмкости с помощью высокоскоростных пропеллерных мешалок. Объём растворного бака 0,5 – 1,0 суточного потребления. Концентрация полученно­го раствора 15 - 40 %.

Раствор реагента из растворного бака перекачивается (перепускается) в расходный резервуар, где его концентрация доводится до 3 - 7 % для коагулянта и 0,1 0,5 % для флокулянта и с помощью гидроциклона ø75 мм полностью удаляют час­тицы осадка с размерами больше 20 мкм. Объём расходного бака 10 - 20 мин. потребности.

Понижение концентрации реагента повышает надёжность его равномерного распределения в сточной воде.

Приготовленные растворы подаются в исходную сточную воду дозировоч­ными насосами в специальные смесители. Различают безнапорные и напорные сме­сители. К первым относят ершовые смесители, лотки Паршаля, резервуары с прину­дительным перемешиванием, а так же распределительные чаши с турбулентным ре­жимом. Ко вторым относят трубы Вентури, эжекторы, диафрагмы, статические сме­сители и т.п.

Что касается камер хлопьеобразования, то наибольшее распространение по­лучили камеры следующих типов: перегородчатые, вихревые, водоворотные и лопа­стные.

Перегородчатые камеры представляют собой резервуар, разделённый пере­городками на ряд коридоров, последовательно проходимых водным потоком. Одно­временно камеры выполняют и отстойную функцию.

Вихревые камеры представляют собой конусное сооружение, в нижнюю часть которого, как правило, тангенциально вводится исходная смесь, поднимаю­щаяся в верхнюю часть сооружения к выходной трубе по спирали. Отстойную функцию камера выполнять не может.

В водоворотной камере исходная смесь опускается по спирали сверху вниз во внутреннем цилиндрическом аппарате, имеющем конусное днище для сбора и вы­вода осадка, а затем, сменив направление движения, поднимается вверх к выводно­му устройству по кольцевому зазору между внутренним и внешним цилиндром.

Основным достоинством рассмотренных камер является полное отсутствие перемешивающих механизмов. Но, зато, турбулентные потоки быстро затухают, а стоит увеличить скорость ввода и в начальных зонах аппаратов хлопья перестают образовываться.

Поэтому, в зарубежной практике более широкое распространение получили камеры хлопьеобразования с механическим перемешиванием лопастными мешалка­ми на горизонтальном или вертикальном валу (рис.2.19 – 2.21). Более того, эти каме­ры, как правило, соединены с отстойными системами.

а)

б)

Рис.2.19.

Схема камер хлопьеобразования с механическими мешалками: а) на горизонтальном валу; б) на вертикальном валу.

I. Подача исходной смеси; 2. Подача реагента; 3. Смеситель; 4. Лопасти механической мешалки; 5. Редуктор с приводом; 6. Отстойник; 7. Отвод прокоагулированной воды.

Рис.2.20.

Схема тонкослойных отстойников, совмещенных с камерами хлопье­образования (фирмы Синко - Пфаудлер, Япония):

1. Камера смешения; 2. Камера хлопьеобразования; 3 Водосборное устройство; 4. Блоки с тонкослойными элементами, 5. Дырчатые перегородки.

Рис.2.21.

Схема отстойника с камерой хлопьеобразования гидроциклоиного типа:

1. Отвод осадка; 2 Кольцевой водосборный лоток; 3. Водосборные трубы; 4. Полупо­гружная перегородка; 5. Подача исходной смеси; 6. Скребковая ферма; 7. Камера хлопьеобразова­ния.

Дальнейшее совершенствование процесса коагуляции связано с образовани­ем свежего раствора коагулянта непосредственно в камере смешения или осаждения при электролизе сточных вод за счёт растворения Аl или Fe - анода. Конструкция типичного элекгрокоагуляционного аппарата приведена на рис.2.22.

Рис.2.22.

Схема электрокоагулятора:

1. Камера подачи воды; 2. Перфорированный катод; 3.Перфорированный анод; 4.Асбестовые перегородки; 5. Камера отвода воды.

Сточная вода через камеру подачи воды 1 проходит перфорированный катод 2 и ряд перфорированных анодов 3, изготовленных из двух частей, соединённых между собой механически и электрически.

Одна из частей (катод) изготавливается из графита, вторая (анод) из железа или алюминия. Электроды разделены асбестовыми перегородками 4. Такая конст­рукция позволяет за счет растворения анода получить раствор с высокой концентра­цией коагулянта, который через камеру отвода воды направляется в отстойник. Интенсифицировать очистку сточных вод в таких устройствах можно продувая воз­духом межэлектродное пространство, что предотвращает пассивацию электродов и образование осадка на их поверхности. Более того, часть осадка из отстойника мож­но возвращать в процесс, подавая его в сточную воду перед электрокоагулятором, что снижает электропотребление примерно на 25 %. Наибольшее распространение получили электрокаогуляторы ГИПРОВостокНефти и ВНИИПКНефтехима, кото­рые способны понижать концентрацию взвешенных частиц в сточной воде от 500 -8000 мг/л до 15 - 550 мг/л, а нефти – от 300 - 7500 мг/л до 5 - 25 мг/л. Из импортных установок можно назвать продукцию американской фирмы Форд Моторс.