Современные методы очистки сточных вод от нефтепродуктов

Подождите немного. Документ загружается.

Очистка питьевой воды

ВВЕДЕНИЕ

Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны

жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В

настоящее время питьевая вода - это проблема социальная, политическая,

медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая.

В последние десятилетия в результате интенсивного антропогенного

воздействия заметно усилилось загрязнение нефтепродуктами не только

поверхностных, но и подземных вод. Нередки случаи обнаружения нефти и

нефтепродуктов в воде скважин, которые попадают туда в процессе бурения

и вследствие проникновения в неглубокие водоносные слои бензина и

дизельного топлива с автозаправочных станций или закачивания под землю

производственных отходов

Питьевая вода - вода, отвечающая по своему качеству в естественном

состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным

нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд

человека либо для производства пищевой продукции. ПДК нефтепродуктов,

при котором она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье

человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в

гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции, равно

0,1 мг/л.

В данной работе будут рассмотрены основные современные методы

очистки загрязненной нефтепродуктами воды подземных источников,

сгруппированные в зависимости от исходной концентрации нефтепродуктов.

СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода Гигиенические требования к качеству воды централизованных

систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" //

http://www.businesseco.ru/content/document_r_8314A377-84E8-44B0-82AC-F1F37B5A0F60.html

Технические средства и технологии для очистки питьевых вод

подземных источников от загрязнений нефтепродуктами:

1. Для переработки откачиваемых из скважин нефтепродуктов с

обводненностью до 30-60% весьма эффективны сепараторы центробежного

типа (нефтеловушки) с фактором разделения 2500-6000g (ускорение силы

тяжести) или крупные баки-хранилища нефти для длительного отстаивания и

декантации.

Рекомендуется применять тонкослойные полочные нефтеловушки

Пластины изготовляют из стали или пластмассы, собирают из них отдельные

блоки, смонтировав пластины под углом 45°, на расстоянии 100 мм.

Пластины могут быть плоскими или гофрированными. Применение таких

нефтеловушек позволяет снизить содержание нефтепродуктов в сточной воде

до 15-25 мг/л.

Многоярусные (тонкослойные) нефтеловушки являются усовер-

шенствованным видом горизонтальных, имеют меньшие габариты, более

экономичны (рис. 1). Полочный блок устанавливается в основной части

нефтеловушки. При движении потока в ярусах блока частицы нефти

поднимаются к верхним образующим яруса, движутся по ним вверх к

периферии и в пространстве между блоками и стенкой нефтеловушки

всплывают на поверхность воды. Нефтепродукты, всплывшие над

полочными блоками, сгоняются скребками в направлении потока к концу

отстойной зоны и через щелевую поворотную трубу периодически выводятся

Использование для хозяйственно-питьевого водоснабжения подземных вод нефтепродуктами

техногенного происхождения // Г. П. Кучин, С. К. Виноградов // http://www.sir35.ru/Kuchin/WATER-

SUPPLY_15034.htm

Комарова Л.Ф., Кормина Л.А. Инженерные методы зашиты окружающей среды. Техника защиты

атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений: Учебное пособие. – Барнаул, 2000, с.233

из сооружения. Для этих нефтеловушек глубину слоя отстаиваемой воды

принимают 2,5-3 м. Скорость всплывания частиц нефти (гидравлическая

крупность) 0.15 мм/с.

Рисунок 1. Многоярусная нефтеловушка

1 - вход сточной воды: 2 - водораспределительная труба: 3 -

нефтесборные трубы: 4 полочный блок: 5 - скребковый транспортер: б -

отвод воды: 7 - гидроэлеватор: 8 - отвод осадка

Наиболее рациональной схемой в данном случае является постоянная

откачка полупродукта из скважины во временно развернутые емкости-

хранилища из металла или пластика с постоянным вывозом сырья

нефтевозами на имеющиеся ближайшие мощности по переработке

нефтепродуктов или на нефтебазы для слива в крупные резервные емкости и

отстаивания сырого нефтепродукта с последующей декантацией воды по

стандартной технологии нефтебаз

2. В случае загрязненности скважинной воды нефтепродуктами до

концентрации 300-400 мг/л при наличии точной карты загрязненности

водоносного горизонта, позволяющей определить суммарные объемы

нефтезагрязненной воды, могут быть приняты следующие решения:

Использование для хозяйственно-питьевого водоснабжения подземных вод нефтепродуктами

техногенного происхождения // Г. П. Кучин, С. К. Виноградов // http://www.sir35.ru/Kuchin/WATER-

SUPPLY_15034.htm

• О полной бессрочной консервации скважин питьевой воды во всей зоне

загрязненности, если есть основания полагать о гидравлической

изолированности указанных водоносных слоев.

• О самопромывке зоны загрязненности водоносного слоя через все

имеющиеся в зоне скважины с помощью временно устанавливаемых

очистных установок, если гидрогоризонты сквозные, входящие в общую

гидросферу региона.

Набор установок будет довольно сложным: центробежные агрегаты

нескольких ступеней (насосы), остаточная концентрация нефтепродуктов в

очищаемой воде после которых может быть на уровне 10-15мг/л,

флотационные установки или отстойные сооружения с использованием

реагентов и, наконец, сорберы или системы биологической очистки воды для

финишной доочистки загрязненных вод до требуемых нормативов.

Исходными данными, определяющими тип насоса, являются фактические

значения статического и динамического уровней, удельный дебит и общий

дебит скважины. Кроме того, на выбор типа водоподъемного оборудования

влияют диаметр эксплуатационной колонны скважины, необходимый напор

над устьем скважины, наличие электроэнергии и т. п.

Наиболее распространенные водоподъемные установки — погружные

электронасосы, а в отдельных случаях — эрлифты. На малодебитных

скважинах, в основном при отсутствии электроэнергии, используют

штанговые поршневые насосы. Экономичны и удобны в эксплуатации

погружные электронасосы, КПД которых составляет около 70 %. Широкий

диапазон их напоров и дебитов позволяет подобрать необходимую марку

насоса для любых гидрогеологических условий.

Использование для хозяйственно-питьевого водоснабжения подземных вод нефтепродуктами

техногенного происхождения // Г. П. Кучин, С. К. Виноградов // http://www.sir35.ru/Kuchin/WATER-

SUPPLY_15034.htm

Подача погружного насоса не должна превышать определенный откачкой

эксплуатационный дебит скважины. Применение эрлифтных установок

экономически оправдано при эксплуатации водозабора из нескольких

скважин, расположенных в непосредственной близости друг от друга.

Флотационные установки могут состоять из одного или двух отделений

(камер). В однокамерных установках в одном и том же отделении

происходит одновременно насыщение жидкости пузырьками воздуха и

всплывание флотирующихся загрязнений. В двухкамерных установках,

состоящих из приемного и отстойного отделения, в первом происходит

образование пузырьков воздуха и агрегатов пузырек-частица, а во втором -

всплывание шлама (пены) и осветление жидкости.

Наиболее широко используется напорная флотация. Для увеличения

степени очистки в воду добавляют коагулянты. Установки напорной

флотации просты и надежны в эксплуатации. Принципиальная схема

напорной флотации приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема напорной флотации.

1- емкость; 2- насос; 3- сатуратор; 4- флотатор

Выбор, установка погружного насоса в скважину // http://www.agrovodcom.ru/info_scv_pumps.php.

Комарова Л.Ф., Кормина Л.А. Инженерные методы зашиты окружающей среды. Техника защиты

атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений: Учебное пособие. – Барнаул, 2000, с.270.

Флотаторы представляют собой отстойники радиального типа с

встроенной флотационной камерон глубиной не менее 3 м, имеющей

механизм для сгребания пены. Могут быть прямоугольные многокамерные

флотаторы, их глубина 1-1,5 м. Первые применяются при расходе воды более

100 м

/ ч, вторые - до 100 м

/ч.

Продолжительность пребывания воды во флотационной камере при

напорной флотации составляет от 5-7 до 20 мин.

Применяются установки реагентной флотации с использованием в

качестве коагулянтов и флокулянтов Al

(SO

)

, FeCl

, ПАА. Вместо

минеральных коагулянтов предложено использовать катионные органиче-

ские полиэлектролиты. Флотация напорная, с эжектированием воздуха во

всасывающую трубу насоса.

Эффективное выделение нефтепродуктов может обеспечить метод

электрофлотационной очистки. При наложении электрического поля

нефтепродукты перемещаются к аноду. Выделяющиеся в процессе

электролиза пузырьки газа флотируют частицы нефтепродуктов на

поверхность жидкости. Электроды изготовляют растворимыми из алюминия

и железа, процесс интенсифицируется при использовании коагулянтов. На

очистку 1 м

воды расходуется 0,15 кВт-ч электроэнергии, остаточное

содержание нефтепродуктов 2-10 мг/л.

Схема горизонтального электрофлотатора

показана на рис. 3.

Загрязненная вода поступает в успокоитель, который отделен от электродно-

го отделения решеткой. Проходя через межэлектродное пространство, вода

насыщается пузырьками газа. Всплывание пузырьков с частицами

происходит в отстойной части. Всплывший шлам перемещается скребком в

шлакоприемник, откуда его удаляют. Расчет установки сводится к

определению общего объема электродного отделения и отстойной части, а

также необходимых конструктивных и электрических параметров.

Технологические процессы экологической безопасности / Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. -

Изд-во Н.Бочкаревой. - Калуга, 2000 г., с. 351.

Рисунок 3. Горизонтальный электрофлотатор

1 – впускная камера; 2 – электроды; 3 – скребок; 4 – шламоприемник; 5 –

патрубок для выпуска осадка

Окончательную очистку загрязненных вод от нефтепродуктов проводят

биохимическим методом. Очистку проводят в аэротенках-смесителях или

аэротенках с рассредоточенной подачей воды (рис. 4). При БПК

< 250 мг/л

применяется одноступенчатая очистка сточных вод, при БПК

≤ 450 мг/л -

двухступенчатая.

Рис. 4. Схемы аэротенков: а - аэротенк-смеситель; б - аэротенк с

рассредоточенной подачей воды

Аэротенки используются в чрезвычайно широком диапазоне расходов

загрязненных вод от нескольких сот до миллионов кубометров в сутки.

В аэротенках-смесителях нагрузка на ил и скорость окисления

загрязнений практически неизменны по длине сооружения. В аэротенках с

рассредоточенной подачей воды по его длине единичные нагрузки на ил

уменьшаются и становятся равномерными.

После такой очистки сточные воды имеют БПК

= 10-20 мг/л, содержат 3-

5 мг/л углеводородов нефти. Степень очистки по БПК

составляет 93 - 98%,

по нефтепродуктам 77-86 %. Принципиальная схема двухступенчатой

биологической очистки приведена на рис. 5.

Рисунок 5. Схема двухступенчатой биохимической очистки загрязненной

нефтепродуктами воды.

1 - усреднитель; 2 - смеситель; 3 – аэротенки-смесители I ступени: 4 -

вторичные отстойники I ступени; 5 - азротенки П ступени; 6 - вторичные

отстойники II ступени; 7 – насосно-воздуходувная станция; 8 –

илоуплотнители; 9 - насосная станция для перекачки ила; 10 - накопитель

осадка; 11 - установка для утилизации обезвоженного избыточного активного

ила; 12 - реагентная установка.

3. При концентрации нефтепродуктов в воде скважин на уровне 30-50мг/л

или несколько более нерентабельно использование центробежных способов,

поэтому для их очистки от нефтепродуктов и получения воды питьевого

качества, потребуется полный набор самых эффективных современных

очистных установок. Это будут крупногабаритные и дорогостоящие

очистные сооружения, в связи с чем в мировой практике такие скважины как

питьевые предпочитают консервировать или ставится задача получения из

данных скважин технической воды.

Такая задача выполнима и технико-экономически решается с набором

установок по п.2. (исключая центрифуги).

4. Техногенное загрязнение скважин питьевой воды нефтепродуктами в

концентрациях 5-10мг/л становится довольно обычным и распространенным

явлением. В связи с чем в настоящее время созданы и реально могут быть

предложены технологии и установки для доочистки такой загрязненной воды

до уровня качества питьевой воды с применением коалисцентной и

сорбционной техники, а на финишных стадиях доочистки - химических

процессов, оксигенаторов, специализированной биомикрофлоры и др.

Примером использования коалисцентной и сорбционной техники могут

быть локальные очистные сооружения SOR.II (сепараторы

нефтепродуктов).

Установка очистки воды SOR.II (рис. 6) представляет собой емкость 1, в

которую вварен резервуар для масла 2 с крышкой 16 и коллектором 17,

состоящим из ручки 18 и сливного патрубка 19, помещена коалесцентная

вставка, закрепленная при помощи фиксатора, штанги для фиксатора,

состоящая из блока коалесцентных пластин 20, вставлен коалесцентный

фильтр 4, вварена погруженная перегородка 5 с обводной линией

коалесцентного фильтра 21, и слив коалесцентного сепаратора 6.

Сорбционный отсек установка очистки дождевых стоков состоит из

сорбирующих единиц 8, штанг крепления 9 и опорной горизонтальной доски

10. На выходе находится слив сорбционного фильтра 11 и пространство для

отбора проб 12.

У типов SOR.II-..-JK, SOR.II-..-JKS приемная емкость 1 выполняет

функцию отстойника. Резервуар для масла 2 соединен резиновой манжетой с

Системы очистки ливневых стоков // http:// http://www.livnestok.ru/sor/about

ручным коллектором 17 отделенных с поверхности воды нефтепродуктов и

защищен крышкой 16. Коалесцентная вставка состоит из блока

коалесцентных пластин 20, которые создают между пластинами трубчатое

пространство с квадратным сечением, коалесцентная вставка закреплена

фиксатором.

Рисунок 6. Схема сепаратора типа SOR.II-..-JKS

1- емкость; 2 - резервуар для масла; 4 - коалесцентный фильтр; 5 -

погруженная стенка; 6 - перелив коалесцентного сепаратора; 12 -

пространство отбора проб; 17 - коллектор; 20 - блок коалесцентных пластин;

21- предохранительный перелив коалесцентного фильтра.

Коалесцентный фильтр 4 состоит из рамы, на которой закреплена

фильтрующая пена, и все это размещено между направляющими в емкости.

Погруженная перегородка 5 предотвращает вынос нефтепродуктов из

коалесцентного сепаратора. Переливом коалесцентного сепаратора 6

поддерживается уровень воды в передней части сепаратора.

Сорбционный фильтр состоит из сорбционных единиц 8, которые

прикреплены фиксаторами 9 к опорной доске 10. На выходе из сепаратора