влияние ph. Влияние рн буровых сточных вод на их очистку электрокоагуляцией
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННАЯ ОЧИСТКА НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД Сырая нефть и продукты ее переработки широко используются в народном хозяйстве в качестве смазок, исходного сырья для нефтехимической промышленности, топлива и т.д. Они попадают в значительных количествах в промышленные, атмосферные и хозяйственно-бытовые сточные воды и вместе с ними поступают в почву, открытые водоемы, подземные водоносные горизонты, нарушая ход естественных биохимических процессов, оказывая крайне негативное влияние на флору и фауну рек, озер и морей, снижая плодородие почв. Таким образом, одним из глобальных загрязнителей окружающей среды стали нефтесодержащие сточные воды [1–6]. Универсальными методами очистки сточных и природных вод от гипер-, тонко- и грубодиспергированных примесей являются различные процессы флотации, предполагающие насыщение очищаемой жидкости всплывающими пузырьками воздуха и создание условий для закрепления на пузырьках загрязняющих примесей [7-12]. Нефтесодержащие сточные воды образуются на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, на нефтепромыслах при добыче нефти, на нефтебазах, на станциях перекачки нефтепродуктов, на железнодорожных промывочно-пропарочных станциях и т.п. [4]. Основная трудность очистки сточных вод от нефти обусловленна тем, что часть нефти находится в эмульгированном состоянии. Тяжелые фракции (мазуты, битумы) нефти и ее крупные капельки или хорошо всплывают, или оседают на дно, тогда как эмульгированная нефть сохраняет устойчивое взвешенное состояние. В связи с этим даже весьма долгим отстаиванием невозможно обеспечить достаточный эффект очистки. Поэтому наряду с различными другими методами очистки нефтесодержащих сточных вод как в отечественной, так и зарубежной практике применяется флотация. В большинстве случаев используются напорный и импеллерные установки, реже – вакуум-флотация [10]. Чем сильнее эмульгированы нефтепродукты, тем более мелкие пузырьки воздуха нужны для флотации и тем больший эффект даст применение коагулянтов. При крупных капельках нефти нужны соответственно более крупные воздушные пузырьки и нет необходимости в добавлении коагулянтов. В ряде случаев исследователи не учитывают этого фактора и поэтому при флотации получают невысокий эффект очистки [7]. При флотации пузырьки газа прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности. Поток воздуха (мелких пузырьков) и поток жидкости обычно движутся в одном направлении. Взвешенные частицы загрязнений находятся во всем объеме сточной воды, и при движении с пузырьками воздуха происходит агрегирование частицы с воздухом. Наиболее эффективным методом очистки сточных вод от нефтепродуктов является электрофлотация. Сущность очистки сточных вод электрофлотационным способом заключается в следующем. На установленные в технологической емкости электроды пропускают постоянный электрический ток. На электродах в результате электролиза выделяются газовые пузырьки, которые поднимаются вверх, пронизывая слой обрабатываемой нефтесодержащей воды. Пузырьки при движении в сточной воде сталкиваются с дисперсными частицами, взвешенными в воде, и флотируют их, прилипаясь к ним. Таким образом, дисперсные частицы собираются в верхней части емкости в виде пены, которую удаляют с помощью специальных скребков. Очищенная вода выводится через патрубок, расположенный внизу технологичной емкости [11]. Расположение электродов оказывает большое влияние на процесс электрофлотации. Нужно устанавливать один электрод в нижней части емкости так, чтобы он покрывал все дно. Это нужно для того, чтобы пузырьки, выделяющиеся на электроде, пронизывали весь объем обрабатываемой воды и обеспечивали флотацию дисперсных частиц. Второй электрод закрепляют ниже первого, так чтобы он не мешал процессу флотации. Электроды выполняют в виде стержней или решеток, пластин. Для создания анодов применяют следующие электролитически нерастворимые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца и рутения, которые наносят на титановую основу. Катоды изготавливают из молибдена, сплава вольфрама с железом или никелем, из графита, нержавеющей стали и других металлов, покрытых молибденом, вoльфpaмом или их сплавами. Процесс проводят в электролизерах с диафрагмой и без неё. Кроме основных процессов электроокисления и восстановления, одновременно могут протекать электрофлотация, электрокоагуляция электрофорез [6, 9]. Процесс флотации, а именно непосредственного образования комплекса из загрязнителя и пузырька, происходит в три этапа: приближение пузырька к загрязняющей частице; соприкосновения пузырька и частицы; прилипание загрязняющей частицы к поверхности пузырька. На прочность и длительность соединения этих элементов влияют: размер частицы загрязнителя и пузырька; вес загрязнителя; физико-химические особенности частицы, воздуха и сточной воды; гидродинамические условия и т.д. Непосредственно процесс флотации происходит следующим образом. Зачастую поток жидкости и воздушный поток движутся в одном направлении. Взвешенные загрязняющие частицы распределены по всему объему стоков, и во время совместного движения с пузырьками они сталкиваются и соединяются. В том случае, если размер воздушного пузырька слишком велик, по сравнению с размерами частицы, то и скорость движения у него будет намного ниже, что делает процесс соединения этих элементов практически невозможным. А еще крупные пузырьки нередко становятся виновниками разрыва уже существующих связей между пузырьком и частицей. Поэтому во флотаторах должны находиться пузырьки не больше определенного размера. С повышением концентрации примесей, удельный расход становится ниже, так как увеличивается вероятность прилипания и столкновения. В процессе флотации большое значение имеет стабилизация размеров пузырьков. Для этого вводят различные пенообразователи, которые уменьшают поверхностную энергию раздела фаз. К ним относят следующие материалы: крезол, масло, алкилсульфат натрия, фенолы и др. Сила прилипания частицы к пузырьку не должна превышать ее вес и подъемную силу пузырьков. Размер хорошо флотируемых частиц равен 0,2–1,5 мм и зависит от плотности материала. Для повышения эффективности электрофлотации в обрабатываемую воду вводят химические реагенты, которые по механизму действия на дисперсные частицы делятся на две группы: коагулянты и флокулянты. Коагулянты – это химические реагенты, введение которых в воду, содержащую мелкие частицы какого-либо вещества, вызывает слипание этих частиц (коагуляцию). В результате (под действием коагулянтов) образуются крупные скопления слипшихся частиц, которые либо всплывают на поверхность, либо выпадают в осадок. Принцип действия такого коагулянта, как сернокислый глинозем, заключается в следующем. При растворении сернокислого глинозема происходит его гидролиз: Аl2(SО4)3 « 2Al 3+ + 3SО4 2– , Аl3+ + ЗН2О « Аl(ОН)3 + ЗН+ Образующаяся гидроокись алюминия представляет собой хлопьевидный студенистый осадок, который увлекает за собой дисперсные частицы. Кроме сернокислого глинозема, коагулянтами также являются хлорное железо, железный купорос [13–19]. Строительные технологии 139 Флокулянты – это высокомолекулярные растворимые в воде вещества, применяемые для разделения суспензии на твердую жидкую фазы. Большинство флокулянтов, используемых в настоящее время, – это органические синтетические полимеры на основе полиакриламида, обладающие различной молекулярной массой и зарядом. Эффект работы коагулянтов и флокулянтов сильно возрастает при их совместном применении в процессе очистки сточных вод. Дозирование флокулянтов в десятки или даже в сотни раз меньше, чем коагулянтов. Вывод. Электрофлотация – это достаточно эффективный метод удаления взвешенных дисперсных частиц, коллоидов, эмульсий, масел и ПАВ из сточной воды. Преимуществами метода электрофлотации является высокая степень извлечения из очищаемой сточной воды нерастворимых примесей. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Кичигин В.И., Цыпин А.В. Определение эффективности очистки сточных вод гальванического производства различными сорбентами в динамических условиях // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 68-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР. СГАСУ. Самара, 2011. С. 769-771. 2. Стрелков А.К., Гриднева М.А., Кондрина Е.Е. Влияние урбанизации города на системы водоотведения и очистки поверхностного стока (на примере г. Самары) // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2011. № 1. С. 76-83. 3. Гальперин Е.М., Гостев А.Б., Стрелков А.К., Плеханов А.Г. О надежности функционирования канализационной сети // Вода и экология: проблемы и решения. 2007. № 2 (31). С. 50-57. 4. Колесников В.А., Кокарев Г.А., Варакскн С.О. и др. Электрофлотация с нерастворимыми анодами в процессах водоочистки и регенерации ценных компонентов из жидких стоков // XIV Менделеев, съезд по общей и прикл. химии. М.: Наука, 1989. 5. Кувшинников И.М., Черепанова E.B., Яковлев A.M. Устойчивость эмульсий нефти в воде, очистка промышленных сточных вод // Химическая промышленность. 1998. № 3. С. 23-29. 6. Мархасин И.Л., Назаров В.Д., Козлова Т.И. Влияние дисперсионного состава эмульгированных нефтепродуктов на качество очистки сточных вод методом электрофлотации // Водоснабжение и санитарная техника. 1981. № 4. С. 7-8. 7. Теплых С.Ю., Горшкалев П.А. Физико-химические методы очистки ливневых сточных вод с железной дороги // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 65-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР / СГАСУ. Самара, 2008. С. 393-394. 8. Горшкалев П.А., Абакумов М.И. Расчет электрофлотокоагуляционной установки для очистки сточных вод предприятий железнодорожного транспорта // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительные технологии: сборник статей / под ред. М.И. Бальзанникова, К.С. Галицкова, А.К. Стрелкова; СГАСУ. Самара, 2015. С. 180-188. Традиции и инновации в строительстве и архитектуре 140 9. Кичигин В.И., Палагин Е.Д., Цыпин А.В. / Очистка производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре [Электронный ресурс]: материалы 71-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР / под ред. М.И. Бальзанникова, Н.Г. Чумаченко; СГАСУ. Самара, 2014. С. 775-776. 10. Кичигин В.И., Волков И.Н., Палагин Е.Д., Галицков С.Я. / Исследование возможности очистки сточных вод авторемонтных предприятий // Научное обозрение. 2014. № 5. С. 111-118. 11. Кичигин В.И., Галицков С.Я., Соболева А.А., Филатова Е.Г. / Исследование процесса извлечения ионов тяжелых металлов гидроксидом алюминия (гиббсит) из гальваностоков в электролизерах с алюминиевыми анодами / Научное обозрение. 2014. № 9-3. С. 809-816. 12. Кичигин В.И., Стрелков А.К., Цыпин А.В. Локальная очистка производственных сточных вод самарского резервуарного завода перед сбросом в городскую канализацию // Водоснабжение и санитарная техника. 2011. № 9-2. С. 59-62. 13. Матвеевич В.А. Электрохимические методы очистки природных и сточных вод // Электронная обработка материалов. 2000. № 5(205). С. 105-111. 14. Нефтепродукты: справочник / под ред. Б.В. Лосикова. М.: Химия, 1966. 487 с. 15. Соснина Н.А., Терехова Е.Л. Применение коагуляционно-флокуляционного метода очистки низкоконцентрированных многокомпонентных сточных вод, содержащих анионные ПАВ // Химическая технология. 2003. № 11. С. 43-47. 16. Гафаров Г.А. Электрофлотационная очистка сточных вод от нефтепродуктов // Водоснабжение и канализация. 2011. № 5. С. 80-83. 17. Росляков А.Д., Бурлий В.В. Электрофлотационная технология очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов // Безопасность жизнедеятельности. 2006. № 12. С. 21-24. 18. Ильин В.И. Электрофлотация. Пути развития // Гальванотехника и обработка поверхности. 2014. Т. XXII. № 4. С. 49-52. 19. Колесников В.А., Капустин Ю.И., Воробьева О.И., Бондарева Г.М., Матвеева Е.В. Извлечение эмульгированных нефтепродуктов из водных стоков методом электрофлотации // Вода: химия и экология. 2008. № 2. С. 19-24. |