Флотационная очистка сточных вод

В напорные гидроциклоны вода подается через тангенциально  направленный патрубок в цилиндрическую часть. В гидроциклоне вода, двигаясь по винтовой спирали наружной стенки аппарата, направляется в коническую его часть. Здесь основной поток  изменяет направление движения и  перемещается к центральной части  аппарата. Поток осветленной воды в центральной части аппарата по трубе выводится из гидроциклона, а тяжелые примеси вдоль конической части перемещаются вниз и выводятся  через патрубок шлама.

Промышленность  выпускает напорные гидроциклоны нескольких типоразмеров. Для грубой очистки  применяют гидроциклоны больших  диаметров. При целесообразности глубокой очистки сточной воды используют схему последовательного соединения различных типоразмеров гидроциклонов. При такой сложной схеме соединения гидроциклонов подача воды может  осуществляться от одного насоса или  от ряда насосов, установленных перед  последующими гидроциклонами.

Применение гидроциклонов  обычной конструкции не всегда приводит к необходимой степени очистки  сточных вод. Поэтому был предложен  ряд новых конструкций усовершенствования напорного гидроциклона. Он отличается от обычного напорного гидроциклона тем, что в нем установлены  коаксиально три сливных патрубка, различных по диаметру и глубине  погружения. Такое расположение патрубков  позволяет работать данному гидроциклону как трем совмещенным гидроциклонам, имеющим различный диаметр, производительность и степень очистки.

Твердая частица, попадая в цилиндрическую часть  гидроциклона, под действием центробежных сил перемещается вдоль стенки и  опускается вниз. В центре гидроциклона образуются восходящие потоки легких фракций, которые удаляются через  коаксиально расположенные патрубки. Чем меньше глубина погружения патрубка, тем больше и крупнее взвесь идет по нему в слив.

Частицы, не вынесенные потоком через патрубки, оседают  на дне конической части гидроциклона и удаляются через песковой штуцер.

Безнапорный гидроциклон

Одним из технических  приспособлений для сбора нефтяной пленки с поверхности воды является безнапорный гидроциклон.

Если в предыдущих конструкциях для вращения жидкости в гидроциклоне применяли подачу воды в гидроциклон по патрубку, расположенному по касательной в  цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды из гидроциклона по патрубку, расположенному по касательной  внизу конической части гидроциклона. Такое расположение патрубка дает возможность  образовывать внутри гидроциклона вращение жидкости, причем поступление воды из водоема происходит в верхней части гидроциклона.

Собранная с  поверхности воды пленка нефтепродуктов, попадая в гидроциклон как  более легкая, собирается в центре гидроциклона. По мере увеличения количества нефтепродуктов в гидроциклоне внутри него образуется конус из нефтепродуктов, который, увеличиваясь в размере, достигает  нефтяного отборного патрубка, расположенного в центре гидроциклона. Нефтепродукты  по этому патрубку сбрасываются в  специальные емкости на берегу водоема. Концентрация воды и нефти в этом потоке может быть различной. Поэтому  в отстойных емкостях происходит гравитационное разделение воды и нефтепродуктов, после чего условно чистую воду сбрасывают в водоемы. Если концентрация нефтепродуктов в сбрасываемой воде велика, то необходимо эту воду пропускать через очистные сооружения.

Фильтры

Метод фильтрования приобретает все большее значение в связи с повышением требований к качеству очищенной воды. Фильтрование применяют после очистки сточных  вод в отстойниках или после  биологической очистки. Процесс  основан на прилипании грубодисперсных  частиц нефти и нефтепродуктов к  поверхности фильтрующего материала. Фильтры по виду фильтрующей среды  делятся на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные, зернистые  или мембранные.

Фильтрование  через различные сетки и ткани  обычно применяют для удаления грубо  дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей воды можно  осуществлять на каркасных фильтрах. Пленочные фильтры очищают воду на молекулярном уровне.

Микрофильтры

Микрофильтры  представляют собой фильтровальные аппараты, в качестве фильтрующего элемента использующие металлические  сетки, ткани и полимерные материалы. Микрофильтры обычно выпускают в  виде вращающихся барабанов, на которых  неподвижно закреплены или прижаты  к барабану фильтрующие материалы. Барабаны выпускают диаметром 1,5-3 м  и устанавливают горизонтально. Очищаемая вода поступает внутрь барабана и фильтруется через  фильтр наружу. Микрофильтры широко используют для осветления природных вод.

В промышленности применяют микрофильтры различных  конструкций. Процесс фильтрации происходит только за счет разности уровней воды внутри и снаружи барабана. Полотно  сетки не закреплено, а лишь охватывает барабан в виде бесконечной ленты, натягиваемой с помощью натяжных роликов.

Микросетки изготовляют  из различных материалов: капрона, латуни, никеля, нержавеющей стали, фосфористой  бронзы, нейлона и др.

Характеристика  задерживаемых частиц зависит от различных параметров (характеристики сточных вод и фильтра, гидродинамических  параметров и др.)

Таблица 3. Сравнительная  характеристика тканей и микросеток

Таблица 4. Крупность  задерживаемых частиц различными фильтровальными  тканями

Таблица 5. Техническая  характеристика микрофильтров барабанных сеток[1]

Таблица 6. Техническая  характеристика микросеток

Каркасные фильтры

Фильтровальные  процессы на каркасных фильтрах можно  разделить на три большие группы: фильтрование через пористые зернистые  материалы, обладающие адгезионными свойствами (кварцевый песок, керамзит, антрацит, пенополистирол, котельные и металлургические шлаки и др.);

фильтрование  через волокнистые и эластичные материалы, обладающие сорбционными свойствами и высокой нефтеемкостью (нетканые синтетические материалы, пенополиуретан и др.);

фильтрование  через пористые зернистые и волокнистые  материалы для укрупнения эмульгированных  частиц нефтепродуктов (коалесцирующие фильтры).

Два первых метода близки по основным технологическим  принципам, лежащим в основе процесса изъятия нефтепродуктов из воды, и  отличаются нефтеемкостью, регенерацией фильтрующей загрузки и конструктивным оформлением. По мере насыщения загрузки нефтепродуктами их фронт перемещается в глубь слоя к его нижней границе, и концентрация нефтепродуктов в  фильтрате возрастает. При этом фильтр отключается и производится регенерация  загрузочного материала. Имеются конструкции  фильтров с непрерывной регенерацией загрузки.

Третий метод  принципиально отличается от рассмотренных. Период фильтроцикла, характерный для  первых двух методов, завершает этап «зарядки» коалесцирующего фильтра. После этого пленка нефтепродуктов отрывается от поверхности фильтрующего слоя в виде капель с диаметром  несколько миллиметров. Капли быстро всплывают и легко отделяются от воды.

До недавнего  времени в основном применяли  каркасные фильтры с засыпкой из пористых материалов.

В качестве фильтрующего материала используют гравий, песок, дробленый антрацит, кварц, мрамор, керамическую крошку, хворост, древесный  уголь, синтетические и полимерные материалы.

Фильтры разделяются  по скорости движения воды в них  на фильтры с постоянной и переменной скоростью.

При переменной скорости фильтрования (постоянной разности давления до и после фильтра) по мере увеличения объема фильтрата, т.е. продолжительности  фильтрования, скорость фильтрования уменьшается.

При постоянной скорости фильтрования разность давления до и после фильтра увеличивается.

При фильтровании сточных вод через зернистые  материалы протекают следующие  процессы:

отложение взвешенных веществ в виде тонкого слоя на поверхности фильтрующего слоя (пленочное  фильтрование);