Как понимать термин «вторичное использование»? Если речь идет о сборе металлолома и его переплавке и выработке из полученного металла новых изделий, то здесь все понятно. Но если деталь вытачивают из какой-то заготовки, то стружка идет в отходы. Эту стружку можно использовать вторично после соответствующей обработки или выбросить на свалку. В первом случае — это вторичное использование сырья, а во втором — бесхозяйственность.
Сточные воды классифицируются на бытовые, промышленные и дождевые. В зависимости от вида сточных вод выбирают и методы их очистки. Если для бытовых сточных вод вопросы видов очистки решены, то для промышленных сточных вод их решают в зависимости от производства.
Для выбора принципиальной схемы очистных сооружений одним из основных факторов является характер загрязнений и их количество. Производительность очистных сооружений определяется расходом сточных вод.На очистные сооружения сточные воды поступают с постоянным и переменным регулируемым и нерегулируемым расходом. На головных нефтеперекачивающих станциях и нефтебазах сточные воды образуются в резервуарных парках, химических лабораториях, гаражах, на сливно-наливных эстакадах, насосных станциях и др. Со всех точек нефтебазы по канализационной сети сточные воды поступают на очистные сооружения. Количество сточных вод определяют по нормам водоотведения и времени поступления. Если количество сточных вод на объектах приблизительно равномерно распределяется в течение рабочего времени, то подтоварные воды в резервуарных парках можно спускать в канализацию в сроки, удобные для работы очистных сооружений, т. е. в период минимальной загрузки очистных сооружений.
На основании экспериментальных и литературных данных эффективность (%) каждого очистного сооружения в такой схеме составляет: резервуара-отстойника 90—98 % ; нефтеловушки 40— 60%; флотатора 40—60 % (без применения коагулянтов).
Качество очистки зависит от многих факторов, одними из которых являются первоначальная концентрация нефти в воде и ее дисперсионный состав. Нефтепродукты в воде могут находиться в состоянии легкоотделимом, трудноотделимом и растворенном. Каждое очистное сооружение имеет определенные диапазоны работы по количеству нефтепродуктов в воде и коэффициент полезного действия в данном диапазоне очистки.
Отличительная особенность динамических отстойников заключается в отделении примеси, находящейся в воде, при движении жидкости.В динамических отстойниках или отстойниках непрерывного действия жидкость движется в горизонтальном или вертикальном направлении, отсюда и отстойники подразделяются на вертикальные и горизонтальные, рассчитанные на большую производительность.
Трубчатые отстойники. Рабочий элемент трубчатого отстойника— труба диаметром (2,5 + 5) см и длиной около 1 м. Последняя зависит от характеристики загрязнения и гидродинамических .параметров потока. Применяют трубчатые отстойники с малым (10°) и большим (до 60°) наклоном труб.
Установки пропускной способностью 2 и 4 м3/ч монтируют на небольших нефтебазах в виде прямоугольных емкостей с трубчатыми толстослойными отстойниками. На выходе из установки содержание нефти в воде составляет 10—15 мг/л.
В гравитационном разделителе частица будет опускаться вниз: (тонуть), а в центробежном разделителе она будет перемещаться; от центра к периферии.Когда дискретная частица «легкая», т. е. р>1, она будет двигаться в сторону, противоположную действию массовой силы. Векторы скорости частицы V и напряжения массовой силы а будут направлены навстречу друг другу. В гравитационном разделителе такая частица будет двигаться вверх (всплывать), а в центробежном она будет перемещаться от периферии к центру.
Для разделения двухфазных жидкостей в центробежном поле используют различные аппараты, называемые центробежными сепараторами. Эти аппараты получили широкое распространение. •Существуют два типа центробежных сепараторов: приводные, в которых вращательное движение жидкости передается от вращающихся элементов конструкции, связанных с приводом, и неподвижные, у которых вращение жидкости возникает в результате тангенциального входа потока в рабочий объем аппарата. Сепараторы первого типа носят название центрифуг, а второго — циклонов и гидроциклонов.
Применение напорных гидроциклонов связано с разделением двухфазных жидкостей, обладающих различными свойствами. Очевидно, что от свойств двухфазных систем зависят конструкция гидроциклонов и их технологические параметры.
Образование на свободной поверхности различных водных объектов плавающего слоя нефти — широко распространенный и очень опасный вид загрязнения воды. На открытых морских акваториях, в портах, на поверхности рек, озер, болот появление плавающего слоя нефти, как правило, связано с авариями на морском и речном транспорте, нефтепромысловых или нефте- и неф-тепродуктопроводах [2].
В соответствии с условиями, в которых осуществляют сбор нефтяных загрязнений, можно применять различные технологические схемы использования БГЦ. Одна из областей эффективного использования БГЦ — ликвидация нефтяных загрязнений различных водных объектов вследствие аварий на нефте- и нефтепро-дуктопроводах.
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.
Нефтесодержащие сточные воды представляют собой сложную гетерогенную полидисперсную систему, в которой содержатся загрязнения минерального и органического происхождения. Из минеральных загрязнений присутствуют песок, глинистые частицы, продукты коррозии, растворы минеральных солей, кислот и щелочей. Количество механических примесей зависит от количества воды, применяемой в производственных процессах, технологии производства, степени благоустройства и местных условий территории предприятия, с которой поступают атмосферные воды.
Для механической очистки нефтесодержащих сточных вод после их гравитационного отстаивания применяют фильтры с различной зернистой загрузкой. Процессы разделения эмульсий существенно отличаются от процессов разделения суспензий. Теоретически и экспериментально эти вопросы изучены недостаточно. В последнее время исследования в этой области заметно активизировались в связи с появлением новых фильтрующих материалов.
С применением новых фильтрующих материалов изменяется и технология фильтрационной очистки воды от нефтепродуктов. Перспективным является применение плавающих загрузок из различных полимерных материалов, обладающих достаточной механической прочностью, химической стойкостью, высокой пористостью и необходимыми поверхностными свойствами. К числу таких материалов относится полистирол различных марок, в том числе и пенополистирол.
Под коалесценцией понимают слияние частиц дисперсной фазы эмульсии, например нефтепродуктов, с полной ликвидацией первоначально разделяющей частицы межфазной поверхности. Это приводит к изменению фазово-дисперсного состояния и укрупнению капель исходной эмульсии. Система становится кинетически неустойчива и быстро расслаивается.
Использование электрического поля в очистных устройствах обусловлено рядом закономерностей, установленных в области физической и коллоидной химии. Наиболее важным для них является класс электрокинетических [6, 7, 8] явлений.
В связи с этим особый интерес вызывают работы по совместному применению электрического и магнитного полей для разделения водных дисперсных систем.Авторами работы [6] представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по воздействию электрического и магнитного полей, а также их совместному воздействию на поведение диспергированных в электролите частиц. Основные характеристики дисперсной фазы — параметры ДЭС. На основании приближенной модели ДЭС авторы устанавливают основные закономерности взаимодействия прилегающих к поверхности частиц слоев дисперсионной среды с внешним электромагнитным полем. Результат взаимодействия — изменение характера процесса массопереноса, что дает возможность управления поведением частиц при наложении внешнего электромагнитного поля. Практически это означает возможность сепарации частиц по отдельным их признакам (размер, £, проводимость), а также полного разделения фаз. Последний аспект представляет наибольший интерес для очистки сточных вод от нерастворимых примесей.
Эффективность использования скрещенных полей для очистки нефтесодержащих сточных вод определяли путем сравнения кривых отстаивания искусственных эмульсий нефти в воде при различных параметрах электрического и магнитного полей. Следует отметить, что значение напряженности электрического тока ограничено, что связано с проявлением флотационного эффекта из-за электролиза воды.
Чтобы более четко сформулировать механизм процесса отделения диспергированного в воде нефтепродукта, необходимо прежде всего проанализировать все возможные факторы, влияющие на рассматриваемый процесс.
Выяснение механизма действия полей в статических условиях (речь идет о дисперсной системе в целом) необходимо для определения наиболее рационального направления интенсификации процессов очистки нефтесодержащих вод. С точки зрения практической реализации изучаемого процесса наиболее интересной представляется возможность отделения диспергированного нефтепродукта под действием полей в условиях потока. При осуществлении этого процесса в условиях потока возможно воздействие на частицу нефтепродукта сил двух видов — силы Лоренца и электромагнитной гидродинамической силы.
Исследование процессов разделения с использованием молекулярных сит позволило выделить мембранный метод, как наиболее перспективный для тонкой очистки. Этот метод характеризуется высокой четкостью разделения смесей веществ. Полупроницаемая мембрана — перегородка, обладающая свойством пропускать преимущественно определенные компоненты жидких или газообразных смесей. Широко мембранный метод используют для обработки воды и водных растворов, очистки сточных вод, очистки и концентрации растворов высокомолекулярных веществ.
Мембранные методы отличаются типами используемых мембран, движущими силами, поддерживающими процессы разделения, а также областями их применения (табл. 26). Существуют мембранные методы шести типов: микрофильтрация — процесс мембранного разделения коллоидных растворов и взвесей под действием давления; ультрафильтрация — процесс мембранного разделения жидких смесей под действием давления, основанный на различии молекулярных масс или молекулярных размеров компонентов разделяемой смеси; обратный осмос — процесс мембранного разделения жидких растворов путем проникновения через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного к раствору давления, превышающего его осмотическое давление; диализ — процесс мембранного разделения за счет различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящий при наличии градиента концентрации; электродиализ — процесс прохождения ионов растворенного вещества через мембрану под действием электрического поля в виде градиента электрического потенциала; разделение газов — процесс мембранного разделения газовых смесей за счет гидростатического давления и градиента концентрации.