Флотационная очистка сточных вод

Очистные сооружения общего типа предназначены для очистки  всех нефтесодержащих вод нефтетранспортного предприятия. Обычно эти очистные сооружения включают механическую, физико-химическую и биологическую очистки. К сооружениям  механической очистки относятся  песколовки, нефтеловушки, отстойники, флотационные и фильтрационные установки  и др. На этих сооружениях удаляют  грубодисперсные примеси. К сооружениям  физико-химической очистки относятся  флотационные установки с применением  химических реагентов, установки с  применением коагулянтов для  коллоидных примесей. К сооружениям  биологической очистки относятся  аэротенки, биофильтры, биологические  пруды и др.

Для очистки  сточных вод применяют реагентные методы: коагуляцию, флокуляцию, осаждение  примесей, фильтрование, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, обратный осмос и др.

Очистные сооружения районного или городского типа предназначены  в основном для механической, физико-химической и биологической очистки сточных  вод. Если на эти очистные сооружения направляют производственные сточные  воды, то в них не должно быть примесей, которые могут нарушить нормальный ритм работы канализации и очистных сооружений.

Эти производственные воды не должны содержать:

взвешенных и  всплывающих веществ в количестве более 500 мг/л;

веществ, способных  засорять трубы канализационной  сети или отлагаться на стенках труб;

веществ, оказывающих  разрушающее действие на материал труб и элементы сооружений канализации;

горючих примесей и растворенных газообразных веществ, способных образовывать взрывоопасные  смеси в канализационных сетях  и сооружениях;

вредных веществ  в концентрациях, препятствующих биологической  очистке сточных вод или сбросу их в водоем (с учетом эффекта  очистки).

Температура этих вод не должна превышать 40° С. Не допускаются залповые сбросы сильноконцентрированных  сточных вод.

Методы очистки  промышленных сточных вод 

Методы, применяемые  для очистки сточных вод, могут  быть могут быть разделены на три  группы:

механические,

физико-химические,

биологические.

Механическая  очистка

Механическую  очистку сточных вод применяют  преимущественно как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых  сточных вод на 60-65%, а из некоторых  производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются  в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым  дешевым методом их очистки, а  поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод  механическими методами.

В настоящее  время к очистке предъявляют  большие требования. Это приводит к созданию высокоэффективных методов  физико-химической очистки, интенсификации процессов биологической очистки, разработке технологических схем с  сочетанием механических, физико-химических и биологических способов очистки  и повторным использованием очищенных  вод в технологических процессах.

Механическую  очистку проводят для выделения  из сточной воды находящихся в  ней нерастворенных грубодисперсных  примесей путем процеживания, отстаивания  и фильтрования.

Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание воды через различные решетки  и сита. Для выделения из сточной  воды взвешенных веществ, имеющих большую  или меньшую плотность по отношению  к плотности воды, используют отстаивание. При этом тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают.

Сооружения, в  которых при отстаивании сточных  вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками.

Сооружения, в  которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более  легкие частицы, называются в зависимости  от всплывающих веществ жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и  др.

Фильтрование  применяют для задержания более  мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы  в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При  прохождении сточных вод через  фильтрующий материал на его поверхности  или в поровом пространстве  задерживается выделенная из сточной воды  взвесь.

Механическую  очистку как самостоятельный  метод применяют тогда, когда  осветленная вода после этого  способа очистки может быть использована в технологических процессах  производства или спущена в водоемы  без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки  сточных вод.

Физико-химическая очистка

Физико-химическая очистка заключается в том, что  в очищаемую вводу вводят какое-либо вещество-реагент (коагулянт или  флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых  примесей, коллоидов и части растворимых  соединений.

При этом уменьшается  концентрация вредных веществ в  сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или  растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (происходит их нейтрализация), обеспечивается окрашенная вода. Физико-химическая очистка дает возможность резко интенсифицировать  механическую очистку сточных вод. В зависимости от необходимой  степени очистки сточных вод  физико-химическая очистка может  быть окончательной или второй ступенью очистки перед биологической.

Биологическая очистка

Биологическая очистка основана на жизнедеятельности  микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных  водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов  источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных  вод от загрязнения.

Очистные сооружения биологической очистки можно  разделить на два основных типа:

сооружения, в  которых очистка происходит в  условиях, близких к естественным;

сооружения, в  которых очистка происходит в  искусственно созданных условиях.

К первому типу относятся сооружения, в которых  происходит фильтрование очищаемых  сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические  пруды) с проточной водой. В таких  сооружениях дыхание микроорганизмов  кислородом происходит за счет непосредственного  поглощения его из воздуха. В сооружениях  второго типа микроорганизмы дышат  кислородом главным образом за счет диффундирования его через поверхность  воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.

В искусственных  условиях биологическую очистку  применяют в аэротенках, биофильтрах  и аэрофильтрах. В этих условиях процесс очистки происходит более  интенсивно, так как создаются  лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.

При повышенных требованиях к очистке биологически очищенную воду очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение  в качестве сооружений для дополнительной очистки получили песчаные фильтры, главным образом двух- и многослойные, а также контактные осветлители (микрофильтры применяют реже).

Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например активированным углем и химическим окислением или  путем озонирования. Концентрацию солей  можно снижать методами обессоливания.

Очистка от биогенных элементов  

Биологически  очищенная вода содержит аммонийные азот и фосфор в значительной концентрации. Эти вещества способствуют усиленному развитию водной растительности, последующее  непременное отмирание которой  приводит к вторичному загрязнению  водоема. Азот удаляют физико-химическими  и биологическими методами, а фосфор только химическим - осаждением солями железа, алюминия и известью.

Дезинфекция очищенных сточных  вод

В практике очистки  сточных вод дезинфекцию осуществляют теми же приемами и средствами, что  и при очистке природных вод. Наиболее часто применяют хлорирование газообразным хлором, а на станциях производительностью до 1000 м3/сут  используют и хлорную известь.

Методы  обработки осадка

При всех методах  очистки сточных вод образуется осадок из нерастворимых веществ  в первичных отстойниках, а при  биологической очистке во вторичных  отстойниках образуется еще больше осадка. В сыром состоянии (твердые  вещества с водой) при очистке  бытовых и некоторых производственных вод эти осадки являются опасными в санитарном отношении.

Для уменьшения количества органических веществ в  осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию  анаэробных микроорганизмов и аэробной стабилизации ила в соответствующих  сооружениях. К анаэробным сооружениям  относятся септики, двухъярусные отстойники и метантенки.

Для уменьшения влажности осадка сточных вод  и его объема служат иловые пруды  и площадки. Для обезвоживания  осадка применяют различные механические приемы: вакуум-фильтрацию, фильтрпрессование, центрифугирование, а также термические  сушку и сжигание. Биологические  осадки часто используют в качестве удобрений и как белково-витаминные добавки к рационам питания животных.

При выборе метода очистки и обработки осадка сточных  вод населенных пунктов и промышленных предприятий, а также места расположения и типа очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность  и целесообразность промышленного  использования очищенных сточных  вод и осадка.

На предприятиях транспорта и хранения нефти и  нефтепродуктов, а также на газосборных  пунктах и газобензиновых заводах  сточные воды подразделяются на бытовые  и производственные. Производственные воды нефтяных и газовых предприятий  выпускают в производственно-дождевую канализацию. Эти воды в основном загрязнены нефтепродуктами (400-15000 мг/л) и механическими примесями (100-600 мг/л). Для их очистки применяют  механическую, физико-химическую и  биологическую очистки.

Степень очистки  сточных вод от нефтепродуктов, достигаемая  на различных сооружениях приведена  в таблице.

Таблица 2. Степень  очистки сточных вод от нефтепродуктов на различных сооружениях

Механическая  очистка сточных  вод

При механической очистке сточных вод применяют  песколовки, резервуары-отстойники, нефтеловушки, пруды-отстойники, напорные полые и  полочные отстойники.

Песколовки

Песколовки предназначены  для выделения механических примесей с размером частиц более 250 мкм. Необходимость  предварительного выделения механических примесей (песка, окалины и др.) обуславливается  тем, что при отсутствии песколовок эти примеси выделяются в других очистных сооружениях и тем самым  усложняют эксплуатацию последних.

Принцип действия песколовки основан на изменении  скорости движения твердых тяжелых  частиц в потоке жидкости.

Песколовки делятся  на горизонтальные, в которых жидкость движется в горизонтальном направлении, с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, в  которых жидкость движется вертикально  вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости  от способа создания винтового движения разделяются на тангенциальные и  аэрируемые.

Самая простейшая горизонтальная песколовка - щелевая. Принцип ее работы основан на том, что песок канализационной сети продвигается в основном в нижней части коллектора и при небольшом  уменьшении скорости потока более тяжелые  частицы проваливаются вниз.

Горизонтальные  песколовки большой производительности более сложные. Принцип работы этих песколовок идентичен. Горизонтальная песколовка имеет прямоугольную  форму и состоит из двух и более  секций.