Охрана поверхностных и подземных вод (стр. 3 из 5)

Коллоидная система состоит из дисперсионной среды и дисперсной фазы. Для коллоидных частиц характерно образование на поверхности частиц двойного электрического слоя. Одна часть двойного слоя фиксирована на поверхности раздела фаз, а другая создает облако ионов, т. е. одна часть двойного слоя является неподвижной, а другая подвижной (диффузный слой). Разность потенциалов, возникающая между неподвижной и подвижной частями слоя (в объеме жидкости) называется дзета-потенциалом x или электрокинетическим потенциалом. Дзета-потенциал зависит как от термодинамического потенциала Е (разность потенциалов между поверхностью частиц и жидкостью), так и от толщины двойного слоя. Его значение определяет величину электростатических сил отталкивания частиц, которые предохраняют частицы от слипания друг с другом. Малый размер коллоидных частиц загрязнений и отрицательный заряд, распределенный на поверхности этих частиц, обуславливает высокую стабильность коллоидной системы. [I].

Чтобы вызвать коагуляцию коллоидных частиц, необходимо снизить величину их дзета-потенциала до критического значения добавлением ионов, имеющих положительный заряд. При коагуляции происходит дестабилизация коллоидных частиц вследствие нейтрализации их электрического заряда.

В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости, концентрации примесей в воде, от рН и солевого состава воды.

Сточные воды, направляемые на биохимическую очистку, характеризуются величиной БПК и ХПК. БПК - это биохимическая потребность в кислороде, или количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ за определенный промежуток времени (2-20 суток), в мг О₂ на 1 мг вещества. ХПК - химическая потребность в кислороде, т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде. ХПК также выражается в мг О₂ на 1 мг вещества. [I].

Для очистки промышленных сточных вод применяется процесс биохимического окисления, т. е. разрушение органических веществ. Для подачи промышленных сточных вод на биохимические очистные сооружения необходимым условием является отсутствие в них ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов; рН=6,5-7,5; температура сточной воды не должна превышать 35°С; показатель БПК - не более 500 мг/л; взвешенных веществ - не более 100 мг/л; общее содержание солей - не более 10 г/л; нефтепродуктов - не более 25 мг/л; устойчивых ПАВ - не более 20 мг/л. Очистка осуществляется аэробным методом, который основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода в количестве 2-4 мг/л и температура воды 20-35°С. Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле.

Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий. Субстрат, которого в активном иле может быть до 40%, представляет собой твердую отмершую часть остатков водорослей и различных твердых остатков. К нему прикрепляются организмы активного ила. Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему, при рН=4-9, имеющую отрицательный заряд.

Основную роль в процессе очистки сточных вод играют процессы превращения вещества, протекающие внутри клеток микроорганизмов. Эти процессы заканчиваются окислением вещества с выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой энергии. Все реакции биохимического метаболизма управляются по скорости при помощи биокатализаторов-ферментов. Клетки микробов имеют определенный набор ферментов. Некоторые из них постоянно присутствуют, другие синтезируются в клетках вследствие каких-либо изменений в окружающей среде, например, изменения состава или концентрации загрязнений сточных вод.

4. Технологическая схема очистки воды.

На отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводах общепринятая схема включает три стадии очистки: 1) механическая - очистка от грубодисперсных примесей (твердых и жидких); 2) физико-химическая -очистка от коллоидных частиц, обезвреживании сернисто-щелочных вод; 3) биологическая -очистка от растворенных примесей. Кроме того, производится доочистка биологически очищенных сточных вод.

На некоторых зарубежных заводах для очистки от растворенных примесей используют сорбционный метод.

В табл.1 приведены данные о применяемых схемах очистки сточных вод на ряде зарубежных заводов. [2].

Методы очистки производственных сточных вод, объединенные схемой, размещаются в определенном порядке по принципу: последовательность очистки - от простого к сложному. Т. е. сначала применяются методы для удаления примесей I группы, затем - П и т.д. При этом контролируется содержание в воде отдельно каждой группы примесей на всех стадиях очистки, так как предыдущая стадия должна обеспечивать качество воды, которое позволит использовать следующий метод очистки.

Учитывая вышесказанное и в соответствии с условием задания и выбранными методами очистки от примесей I , П и Ш группы нами предлагается следующая технологическая схема очистки промышленных сточных вод (рис.1).

В соответствии с предлагаемой схемой очистка промышленных сточных вод включает три стадии.

Таблица 1

Схемы очистки сточных вод, применяемые на некоторых зарубежных НПЗ

Предприятие, фирма, город, страна	Схема очистки сточных вод
НПЗ компании «Маратов Ойл Ко», Техас-Сити, США	Нефтеловушки типа АНИ - реагентная флотация
Пзфирмы «Атлантик Ричфилд», Карлсон, США	Нефтеловушки типа АНИ - адсорбционная установка
Завод фирмы «Хамбл Ойл», Питсбург, США	Коагуляция-песчаные фильтры
НПЗ компании «Америкэн Ойл Ко», Уаигинг, США	Нефтеловушки типа АНИ - аэрируемый пруд –реагентная флотация
НПЗ фирмы «Хамбл Ойл», Бейтаун, США	Нефтеловушки типа АНИ - пруд дополнительного отстоя – аэротенки –биологические пруды
НПЗ фирмы «Ситиз-Сервис», Бронте, Канада	Нефтеловушки типа АНИ - пруд-усреднитель-коагуляция-биофильтры - озонирование –аэротенки - песчаные фильтры
НПЗ фирмы «ЕНИ», Ингель-штадт, ФРГ	Нефтеловушки. С параллельными пластинами – коагуляция – биологическая очистка
НПЗ, Польян, Франция	Нефтеловушки с параллельными пластинами –биологическая очистка
НПЗ, Сан-Нарро, Италия	Реагентная флотация – биологическая очистка
НХК, Питешти, СРР	Нефтеловушки типа АНИ - коагуляция –биологическая очистка - сооружения доочистки

На первой стадии осуществляется удаление нефтепродуктов и механических примесей на нефтеловушках. Типовые Нефтеловушки представляют собой горизонтальный прямоугольный отстойник. Тяжелые смолообразные продукты выпадают в осадок. Всплывание нефти на поверхность воды происходит в отстойной камере. Нефть удаляется через нефтесборные трубы. Скорость движения воды в нефтеловушках изменяется в пределах 0,005-0,01 м/с. Для частичек нефти диаметром 80-100 мкм скорость всплывания равна 1-4 мм/с. Горизонтальные Нефтеловушки имеют не менее 2-х секций. Ширина секций 2-3 м, глубина отстаиваемого слоя воды 1,2-1,5 м , продолжительность отстаивания не менее 2 часов. Остаточное содержание нефтепродуктов в воде составляет 100 мг/л.

После Нефтеловушки сточные воды подаются на физико-химическую очистку от коллоидных нефтепродуктов при помощи процесса коагуляции.

флокулянт

коагулянт иловая смесь

Сточные воды

Очищенная

Сточные воды сточные воды вода