Очистка сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов

Эффективность очистки сточных вод от взвешенных загрязнений, в том числе и нефтепродуктов, а также производительность сооружений главным образом определяются их дисперсным состоянием. Дисперсность загрязнений в стчоныхводах принято характеризовать кривыми кинетики отстаивания 3=f(t), получаемыми опытным путём. По кривым можно определить дисперсный состав загрязнений сточных вод, оценить необходимость применения коагулянтов и флокулянтов и получить основные параметры для выбора и расчёта очистных сооружений, очистки сточных вод в первую очередь гидравлическую крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемой степени очистки вод.

Частицы взвесей в потоке сточных вод находятся в постоянном взаимодействии, вследствие которого может происходить их объединение в агломераты, а под влиянием турбулентности потока — разрушение образующихся комплексов.

Уже много лет проводятся исследования параметров характеристик загрязнений, влияющих на процесс их агломерации. Было выбрано порядка 17-ти показателей, по которым оценивались влияющие взаимосвязи между частицами сточных вод. К основным из них относятся: смачиваемость, плотность, x-потенциал, вязкость сточных вод, концентрация загрязнений сточных вод, их удельная поверхность и др. Взаимодействие частиц определяется главным образом свойствами их поверхности и зависит также от расстояния между ними.

В суспензиях сточных вод присутствуют частицы разной крупности и природы, поэтому существующие теории для применения в нашей области науки должны быть существенно скорректированы.
Свои исследования процесса разделения суспензий нами проводились на
взвесях, выделенных из сточных вод нескольких промышленных предприятий разного
технологического профиля. Взвеси сточных вод имели разные природные показатели.

Исследования сточных вод проводились при изменении их концентрации и высоты отстаивания в широких пределах.
Было установлено, что при концентрациях до 50 мг/л агломерация частиц практически отсутствует — все кривые Э=f(t) сливаются в одну. Это свидетельствует о свободном осаждении частиц сточных вод и даёт основание считать, что при этих концентрациях должно производиться определение их истинного гранулометрического состава. При увеличении концентрации, вследствие сокращения расстояния между частицами наблюдается сдвиг дисперсного состава в сторону увеличения крупности, что означает образование комплексов — агломератов из частиц, в то же время имеет место стеснённое их осаждение. Эти два явления существуют одновременно. Однако, увеличение скорости разделения за счёт агломерации при повышении концентрации проявляется более ярко.
Поскольку при объединении частиц в агломераты изменяется поверхность загрязнений в воде, было предложено характеризовать изменяемость суспензий отношением удельных поверхностей:
I=S50 /SУД, где
S50 — удельная поверхность частиц загрязнений в сточных водах при концентрации 50 мг/л;
определяется по кривым отстаивания при соответствующей концентрации 50 мг/л, получаемой в целях сохранения свойств жидкой фазы разбавлением исследуемой суспензии этой же, но фильтрованной водой, (дм2/г );
Sуд — удельная поверхность агломератов частиц в отобранной пробе стчоных вод; определяется по кривым Э = f ( t ), полученным при оцениваемой концентрации, (дм2/г). I-индекс агломерации.
В настоящее время для очистки сточных вод от взвешенных загрязнений, в том числе и нефтепродуктов, широкое применение нашли тонкослойные отстойники, в которых высота отстаивания составляет 100мм и менее. Были проведены исследования процесса отстаивания сточных вод при изменении высоты в пределах 2000мм.

Рис. 1 Изменение удельной поверхности взвешенных загрязнений сточных вод в зависимости
от их концентрации для некоторых сточных вод.
1 — литейное производство;
2 — оптико-механический завод;
3 — завод асбесто-цементных изделий;
4 — обогатительная фабрика
Характерные кривые показаны на рис. 2.

Рис. 2 Изменение удельной поверхности взвешенных загрязнений сточных вод при
изменении высоты отстаивания
1, 2, 3 — сточные воды оптико-механического завода при исходной
концентрации соответственно 86, 337, 980 мг/л;
4, 5, 6 — сточные воды завода асбесто-цементных изделий при исходной
концентрации соответственно 302, 465, 953 мг/л

Результаты свидетельствуют о значительном укрупнении дисперсного состава сточных вод с увеличением высоты. Это означает, что для ряда случаев некоторое преимущество имеют отстойные сооружения сточных вод с большей высотой. Поскольку стоимость тонкослойных отстойников из-за потребности большего объема материалов для их изготовления и монтажа приближается к стоимости обычных отстойников, то при решении вопросов очистки некоторых видов сточных вод должна существовать рациональная высота отстаивания, которая на данный период наших знаний может быть определена экспериментально.
На рис.3 показаны зависимости степени изменения дисперсного состава взвешенной фазы загрязнений в разных сточных водах при изменении её концентрации и
высоты отстаивания, оцениваемые индексом агломерации. Подобные опытные
кривые при известном показателе — «I» могут лечь в основу для пересчёта кривых
Э=f(t), требующихся для расчёта выбранного типа отстойника.

Рис. 3 Зависимость показателя интенсивности агломерации взвеси сточных вод«I» от высоты отстаивания:
1, 2 — сточная вода оптико-механического завода при концентрации 500
1000 мг/л;
3 — сточная вода асбесто-цементного завода при концентрации 500 мг/л;
 — концентрации:
4, 5 — сточная вода оптико-механического завода при высоте отстаивания 500
и 1000 мм;
6 — сточная вода завода асбесто-цементных изделий при высоте отстаивания 50 мм

Исследования сточных вод позволили найти рациональные режимы каждого сооружения, при которых благодаря агломерированию частиц интенсифицируется процесс очистки сточных вод.
На основе полученных результатов были внесены коррективы в разработанные ранее конструкции тонкослойных отстойников, открытых и многоярусных гидроциклонов.
Внесённые изменения в конструкции увеличивают производительность и повышают надёжность их работы.
Результаты проведенных исследований позволяют сделать строгий вывод, что НЕТ однозначных решений при выборе схем и сооружений очистки сточных вод, чем в настоящее время грешат выпускаемые проекты и предложения многих мелких фирм.
В каждом конкретном случае требуется четкое знание характеристики воды и загрязнений, которые могут быть быстро определены компетентными организациями. Кроме того, эти показатели должны быть увязаны с гидравлическим режимом в сооружении, выбранном для применения в конкретных условиях. Только в этом случае можно обоснованно решить экологические проблемы по существу любого промышленного предприятия.
В настоящее время на базе результатов проведённых исследований нами разработано и выполнено рабочее проектирование конструкций тонкослойных отстойников, гидроциклонов, напорных и импеллерных флотаторов, песчаных фильтров, оборудованных узлом восстановления скольматировавшей загрузки, а также фильтров с активированной загрузкой. Все перечисленные очистные аппараты могут быть включены в схемы очистки сточных вод многих отраслей промышленности.

Так была разработана и проверена в опытных условиях схема очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода. Испытания показали, что она (схема) обеспечи вает по качеству очистки требования водоёма рыбо хозяйственного значения: содержание взвешенных загрязнений снижалось с 1000 мг/л до 3-4 мг/л, конечные концен трации нефтепродуктов колебались около 0,05 мг/л, БПКПОЛ составляла порядка 3 мг/л. По внешнему виду воду невозможно было отличить от воды питьевого качества. В настоящее время разработанные сооружения успешно эксплуатируются в схемах очистки отработавшей воды на многих промышленных предприятиях: машиностроительных, автопредприятиях, нефтеперерабатывающих заводах, гаражах, а также при очистке их поверхностных стоков.

Недавние выпуски