Главная / Справочная информация / Физико-химические методы очистки...

Физико-химические методы очистки нефтесодержащих сточных вод. Флотация.

Справочная информация:

    При флотации извлечение эмульгированных нефтепродуктов осуществляется пузырьками воздуха или смеси углеводородных газов, введенных в воду разными способами. Обычно прилипание частиц воздуха или другого газа к извлекаемой какого-либо вида частице обусловлено неполным смачиванием последней водой, т.е. ее гидрофобностью. Чем выше гидрофобность извлекаемых примесей, тем больше вероятность их закрепления на пу­зырьках воздуха. В связи с этим флотационная очистка сточных вод технологически и эко­номически эффективна при извлечении примесей, обладающих природной гидрофобностью таких, как нефть, нефтепродукты.

По способу диспергирования воздуха или газа (например, CF2C12, CHF3 и др.) су­ществует следующая классификация флотаций:
-  при выделении газа из воздуха (вакуумная, напорная);
-   с механическим диспергированием воздуха (импеллерная, безнапорная и пневматиче­ская);
-  при подаче воздуха через пористые материалы;
-  электрофлотация;
-  вибро-, био- и химическая флотация.
Заслуживает внимания электрофлотация, когда при пропуска­нии электрического тока через сточные воды на электродах образуются пузырьки газа необ­ходимой дисперсности и флотируют загрязняющие примеси на поверхности, или распро­страненная на плавучих очистных станциях пневматическая флотация, когда сжатый воздух подается в стоки через перфорированные трубы. Но наибольшее распространение в практике очистки нефтесодержащих сточных вод (как на нефтеперерабатывающих заводах, так и для очистки локальных стоков) получила напорная флотация.
Напорные флотационные установки состоят из напорного резервуара для предваритель­ного насыщения воды воздухом и флотатора, в котором в условиях понижающегося до атмо­сферного давления образуются и выделяются на поверхность флотоагрегаты. Давление на­сыщенной воздухом жидкости понижают от избыточного до атмосферного дросселировани­ем или без дросселирования.
По конструкционному исполнению флотаторы бывают горизонтальные, вертикальные и радиальные. Производительность горизонтальных и вертикальных флотаторов до 100 м3/ч. Для очистки сточных вод нефтебаз с расходами от 5 до 100 м3/ч перспективны колонные флотаторы.
Рассмотрим используемые в нашей стране флотаторы, разработанные различны­ми организациями. Это многокамерный флотатор ЦНИИМПС, полочные флотаторы ЛИИЖТа, флотаторы Союзводоканалпроекта, позволяющие эффективно использовать объ­ем сооружения, и одна из разработок ВНИИВОДГЕО - тонкослойный отстойник - флотатор.  Широко применяемые в нашей стране и за рубежом в практике водоподготовки и очистки сточных вод различные конструкции флотационных аппаратов: электрофлотаторы, напорные и пневматические флотаторы, пенные сепараторы и т.п., как правило, громоздки, имеют большую рабочую глубину, сложны в монтаже и обслуживании. Разработка Института горного дела СО АН СССР - флотационная установка "Флора" отличается от известных тем, что включает в себя достоинства напорного и пневматического флотационных процессов. В конструкции предусмотрен принудительный выброс образовавшихся флотокомплексов и внутренняя циркуляция потока, обеспечиваю­щая доочистку воды.

Рабочая высота (глубина выброса флотокомплексов) не превышает 0,35 м. При исходной концентрации нефтепродуктов в стоках 50-200 мг/л остаточное их содержание в воде после очистки на "Флоре" составляет 1,5-5 мг/л. Достоинства данной разработки в том, что флота­ционная установка "Флора" компактна, автономна, проста в изготовлении и эксплуатации, хорошо автоматизируется. Установка может работать от внешнего источника сжатого воз­духа и с использованием коагулянтов, флокулянтов, вспенивателей, кроме того, она может быть использована в местах образования нефте- (масло-, жиро-, ПАВ- и т.п.) содержащих стоков, а именно в цехах, автохозяйствах, гаражах, на машиностроительных и химических заводах, предприятиях агропромышленного комплекса, на морских и речных судах.

Использование коагулянтов (в виде растворов сернокислого алюминия, железа и др.) и флокулянтов (поливиниловый спирт, полиакриламид, полиэтиленоксид) значительно интен­сифицирует процесс флотации загрязнений, так как повышается гидрофобизация частиц. Это может быть достигнуто и с помощью собирателей катионного типа (смесь солянокислых солей первичных алифатических аминов, ацетат амина канифоли, по- лиэтиленамин и др.). По сравнению с неорганическими коагулянтами расход используе­мых собирателей ( в пределах нескольких г/м3) на порядок ниже (хотя и зависит от природы собирателя и концентрации эмульсии), в результате чего сокращается объем шламового осадка.
Из других факторов, повышающих эффективность процесса флотации, следует отметить использование электрического поля вместе с коагуляцией примесей, оптимизацию темпера­туры и среды.
Электрофлотация гидрофобных загрязнений из воды протекает под воздействием газовыделения, образующегося при электролизе водных растворов с применением электрохими­чески нерастворимых анодов (угольных, графитовых и др.) Катод, как правило, изготовляют из сетки, а электродный блок располагают горизонтально на дне флотокамеры, что является одним из конструкционных недостатков из-за засорения блока.
Использование при флотации электролитического способа генера­ции газовых пузырьков по сравнению с другими способами аэрации имеет следующие суще­ственные преимущества:
 
-  высокая степень дисперсности газовых пузырьков и относительная чистота их поверх ности, повышающая эффективность прилипания к взвешенным частицам;
-  возможность плавного регулирования скорости процесса путем изменения степени на сыщения жидкости пузырьками газа в широких пределах;
-    отсутствие вращающихся частей в электрофлотационных аппаратах (что гарантирует надежность их работы);
-   возможность флотации раздельно пузырьками водорода или кислорода для проведения окисления;
-   простота изготовления элетрофлотационного аппарата и несложность его обслуживания.
Дисперсность пузырьков газа легко варьировать изменением плотности тока на электро­дах или диаметра и формы электрода, но, для каждого техно­логического случая оптимальные параметры процесса определяются экспериментально.
Обычно плотность тока при электрофлотации находится в пределах 100 - 300 А/м2, на­сыщенность жидкости водородом достигает 0,10 - -0,13 аб. %, продолжительность от не­скольких минут до 30-40, расстояние между электродами 5-20 мм, расход электроэнергии до 1 квт ч/м3. Эффект очистки воды по нефтепродуктам до 90%.
Эффективность процесса может быть повышена при использовании коагулянтов и флокулянтов, подкисления до изоэлектрической точки, электрохимического окисления (дест­рукции примесей) и других мероприятий.
Преимущества метода, заключающиеся в высокой степени очистки за достаточно корот­кое время, бесшумность работы, отсутствие вращающихся частей, возможность утилизации извлекаемых компонентов и другие, дают основания выбирать его для очистки нефтесодержащих стоков.