CC BY
10УДК 628.3
М.С. Бердникова, Г.Ю. Федоров
МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ТЭЦ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
В статье рассмотрен процесс функционирования очистных сооружений, а также система очистки сточных вод ТЭЦ от нефтепродуктов. Для увеличения степени очистки воды от взвешенных веществ и нефтепродуктов внедрена новая установка - сорбционный фильтр с угольной загрузкой.
Ключевые слова: сточные воды, очистка, нефтепродукты, сорбционный фильтр, механический способ.
В настоящее время одним из загрязнителей окружающей природной среды являются неф-тесодержащие сточные воды. Они образуются практически на всех технологических этапах использования нефтесодержащих продуктов, таких как мазут и различные минеральные масла.
Опыт эксплуатации теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и тепловых электрических станций (ТЭС) показал, что одной из сложнейших проблем в работе водно-химических систем является удаление нефтепродуктов из воды. Наиболее используемыми на практике при очистке сточных вод являются процессы механического отстаивания и флотации. Механический метод обеспечивает выделение не эмульгированных нефтепродуктов в буферных емкостях и частичное улавливание нефтепродуктов во флотаторе. Все замазученные, замасленные стоки, образованные в ходе производственной деятельности собираются в буферных баках. Буферные баки наполняются через закачивающую трубу поплавкового типа, на которой в два ряда расположены отверстия в верхней части для равномерного распределения поступающей воды, с тем, чтобы нефтепродукты оставались на поверхности. Заполненный бак отстаивается в течение четырех часов. Для снижения вязкости нефтепродуктов, в буферных емкостях предусмотрен подогрев стоков паром. После окончания сбора нефтепродуктов нефтепровод продувается паром, при необходимости продувку можно вести и при сборе нефтепродуктов. Отстоенная в буферном баке вода, с оставшимися в ней растворенными и эмульгированными нефтепродуктами, подается на флотатор через напорный бак. Метод флотационной очистки основан на искусственном насыщении очищаемой воды пузырьками воздуха, которые прилипают к частицам нефти и способствуют их выделению из воды. При этом скорость всплывания частиц загрязнений резко увеличивается, вследствие чего возрастает эффект очистки. Эксплуатация флотатора заключается в поддержании правильного режима работы, контроля за работой отдельных узлов (редуктора, давления в напорном баке), своевременном удалении шлама и нефтепродуктов, контроль за качеством исходной и очищенной воды. При малом наполнении нефтепродуктов, скребковый механизм включается после образования на поверхности воды пленки нефтепродуктов толщиной 0,5-1 мм. По мере наполнения нефтепродуктов в сборном кармане, их перекачивают в бак сбора уловленных нефтепродуктов. При работе флотатора должен поддерживаться баланс между количеством подающейся на флотатор воды и электронейтрализаторы. С флотатора вода подается на 3 ступени электронейтрализаторов. С электронейтрализаторов очищенная вода поступает в бак чистой воды. Фильтрование замазученных и замасленных вод осуществляется на заключительной стадии очистки. Процесс фильтрования основан на прилипании эмульгированных частиц нефтепродуктов к поверхности зерен фильтрующего материала. Так как фильтрованию предшествует предварительная очистка сточных вод (отстаивание, флотация), перед фильтрами концентрация нефтепродуктов невысока и составляет 10-4-10-6 ' в объемных долях.
© Бердникова М.С., Федоров Г.Ю., 2013.
Вестник магистратуры. 2013. №12(27). Том IV
ISSN 2223-4047
Эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов методом механического отстаивания составляет около 80%. Содержание нефтепродуктов после очистки составляет 2-4 мг/л, что значительно превышает ПДК [1].
Для повышения степени очистки сточных вод от нефтепродуктов необходимо ввести в систему очистки сточных вод доочистку воды с помощью сорбционных (загруженных активированным углем) или намывных фильтров с крупностью зерен сорбента 0,1 мм и менее.
Для очистки различных жидкостей в промышленных системах водоочистки и водоподго-товки, канализирования сточных вод, технологического водоснабжения, в том числе и замкнутого типа, а так же очистки конденсата применяются фильтры различных типов. По характеру загрязнений очищаемой жидкости определяется потребность в типе фильтра. Загрязнения в основном бывают: а) механические - песок, грязь, инородные включения (взвеси); б) эмульсии -представленные в виде растворов различных жидкостей в воде, в том числе, масла и нефтепродукты. Загрязнения в виде пленки на поверхности, отдельных крупных нерастворенных капель и в виде мелкодисперсного раствора жидкости в жидкости - эмульсии. Вот с ней-то и призван бороться сорбционный угольный фильтр. Очистка происходит в несколько этапов. Сначала ставятся фильтры механической очистки, жидкость проходит через решетки и сетки, потом очищается на флотаторе. На этом этапе удаляются механические загрязнения и крупные масляные пятна. Сложнее дело обстоит с мелкодисперсными капельками масла и нефтепродуктов. Вот тут-то и приходит на помощь активированный уголь. Сточная вода после предварительной очистки во флотаторе и механических фильтрах поступает на угольный сорбционный фильтр.
Активированный уголь (адсорбент) представляет мелкопористое вещество с большой площадью поверхности, покрытой порами. Эти поры имеют способность поглощать (адсорбировать) органические примеси с размерами частичек от одного до трех с половиной миллиметров. Поглощающая способность адсорбента по нефтепродуктам составляет 20%-35%, в зависимости от температуры жидкости. При более высокой температуре их впитывающая способность снижается. При пропускании жидкости через загруженный в фильтр уголь, последний впитывает масло и нефтяные остатки. На выходе получается чистая вода. Сорбционные фильтры с активированным углем работают в периодическом режиме. В процессе работы уголь загрязняется, качество очистки к концу фильтроцикла ухудшается. При полной выработке активированного угля, поток воды выходит без очистки. Выработка угля происходит неравномерно. Для повышения эффективности и защиты от слеживания активированного угля с периодичностью в 10-15 дней необходимо «продувать» фильтрующий материал потоком горячего очищенного конденсата пять десять минут, чтобы его взрыхлить и перемешать. Выработанный фильтрующий материал с поверхности вынимается (примерно 40%), и насыпается новая порция, а остатки не выработанных 60% добавляются наверх. Загружаемый уголь проходит предварительную подготовку -обрабатывается пятипроцентным раствором серной или соляной кислоты для удаления зольных остатков, чтобы они не попадали в очищенный конденсат.
Сорбционный угольный фильтр как оборудование для водоочистки представляет собой вертикально стоящий цилиндр с подводящими и отводящими патрубками с запорной арматурой. Сверху и снизу находятся распределительные устройства, устройство для отбора проб. Внутри находится фильтрующий материал. Резервуар корпуса выполнен из листовой стали, снизу и сверху к нему приварены полукруглые днища. К корпусу тем же способом прикреплены стойки для монтажа. Фильтр из-за его значительной массы рекомендуется устанавливать на фундамент. Сверху и снизу фильтр имеет люки для контроля водоочистки, осмотра и профилактики верхнего и нижнего дренажно-распределительных устройств, антикоррозийной защиты. Изнутри к верхнему и нижнему днищу приварены фланцы, которые подключены к распределительным устройствам, снаружи к ним подключен подводящий и отводящие трубопроводы. Загрузка фильтрующего материала производиться через штуцер в верхней части. Обвязка из трубопроводов и запорной аппаратуры позволяет переключать потоки воды. Пробоотборник на лицевой стороне сделан из трубок, подсоединенных к подводящему и отводящему трубопроводу, и оборудован кранами и манометрами на входе и на выходе фильтра [2].
Преимуществом выбора фильтра с сорбционной загрузкой является простота конструкции и эксплуатации, максимальное использование объема фильтра, экономичность, высокое качест-
во очищенной воды. В качестве сорбционной загрузки используются высокоэффективные сорбенты, имеющие высокую сорбционную способность. Сорбционные фильтры очищают нефте-содержащие стоки до норм, допустимых для сброса в водоем рыбохозяйственного назначения. После сорбционного фильтра степень очистки может составлять по взвешенным веществам - до 3 мг/л, по нефтепродуктам - до 0,05 мг/л.
Увеличение степени очистки воды от взвешенных веществ и нефтепродуктов после внедрения новых установок позволит существенно улучшить условия работы фильтров доочистки, что, в свою очередь, обеспечит снижение уровня загрязняющих компонентов до требований, предъявляемых к воде, используемой для подпитки оборотных систем промышленного водоснабжения. Снижение эксплуатационных затрат при обслуживании фильтров доочистки с сорб-ционной загрузкой, также является немало важным.
Библиографический список
1. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. Л.: Недра, 1983. С. 5.
2. Best water technology http://www.bwt.ru/useful-info/?ELEMENT_ID=1095.
БЕРДНИКОВА Мария Сергеевна - студент Казанского государственного энергетического университета.
ФЕДОРОВ Георгий Юрьевич - доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование» Казанского государственного энергетического университета.
