Физико-химические методы очистки нефтесодержащих сточных вод. Коагуляция.

Справочная информация:

    Физико-химическая обработка применяется для дополнительной очистки сточных вод, прошедших нефтеловушки и содержащих эмульгированные и растворенные нефтепродукты. Выделение их седиментационными методами возможно после укрупнения частиц нефтезагрязнений с помощью коагуляции и флокуляции или других методов. Широкое применение нашли  флотация и сорбция. Кроме того, в различных схемах очистки нефтесодержащих стоков используют ионный обмен,  ультрафильтрацию, обратный осмос, экстракцию и другие методы.
После механической очистки оставшиеся в воде частицы нефтепродуктов (менее 10 мкм), образуют эмульсионную систему,  устойчивость которой определяется степенью дисперсности, поверхностными и электрокинетическими свойствами частиц. Устойчивость этой системы может быть нарушена с помощью гетеро- (введением солей) или электрокоагуляции (с помощью электролитов).
При гетерокоагуляции в сточные воды добавляют осаждающие или эмульгирующие вещества, способные образовывать  мелкокристаллические или аморфные структуры, малорастворимые в воде.  В качестве коагулянтов используют  известь в чистом виде и в смеси с углекислым  газом, с солями хлорного и сернокислого железа и алюминия, с фосфатами, соединения хрома или кальция с глиной, серной кислотой или сульфатом меди, триполифосфат натрия с гидроокисью натрия, хлоризоциануровую кислоту или ее соли, алюминат натрия и т.д.
В нашей стране при очистке производственных сточных вод  чаще всего применяются: сульфат алюминия (глинозем) (плотность 1,62 т/мЗ; насыпная масса 1,05 - 1,1 т/м3 ; растворимость в воде при 20 С -  З62 г/л); сульфат двухвалентного железа (железный купорос) (плотность З т/м3 , насыпная масса 1,9 т/м3 , растворимость в воде при 20 С -  265 г/л). Дозы коагулянтов в каждом конкретном случае устанавливаются экспериментальным путем.
При введении минеральных коагулянтов в воду происходят следующие процессы:
- снижение агрегативной устойчивости дисперсной системы под действием электролита (введенной соли);
- сорбция ионов на поверхности частиц;
- образование в результате химической реакции нового малорастворимого соединения являющегося центром образования хлопьевидных структур, включающих частицы эмульсионной (коллоидной) системы.
При гидролизе солей алюминия и железа в воде образуются малорастворимые гидроокиси, и этот процесс является основным, определяющим кинетику и эффективность очистки воды коагуляцией
Проведение процесса при оптимальных значениях рН способствует уменьшению расходов коагулянтов.
Отмечены следующие преимущества очистки сточных вод коагуляцией:
простота необходимого оборудования и аппаратуры,
невысокая стоимость монтажа очистного оборудования;
 возможность легко и просто увеличивать или уменьшать количество добавляемых реагентов позволяет применять коагуляцию при значительных колебаниях количества и качества сточных вод;
возможность прерывать процесс в случае отсутствия сточных вод и возобновлять его при поступлении стоков вновь, при этом перерывы не влияют на протекание процесса.
Недостатки: сравнительно большие дозы, а в связи с этим и расход минеральных коагулянтов; 
образование значительных объемов осадков большой влажности, трудноподдающихся обезвоживанию;
повышенное содержание ионов S04(-2) и Сl(-) в очищенной воде, приводящее к коррозии оборотных систем водоснабжения при повторном использовании очищенных стоков.
Для ускорения процессов хлопьеобразования при коагуляции, увеличения скорости осаждения хлопьев и повышения качества очистки воды применяют флокуляцию  с  помощью специальных флокулянтов органического и неорганического происхождения. При растворении в воде одни из них диссоциируют на ионы, другие нет.  С этой точки зрения флокулянты делятся на группы:
1. Неионогенные (крахмал, поливиниловый спирт, полиакрилонитрил и др.);
2. Анионные (активная кремниевая кислота, полиакрилат натрия, лигносульфонаты и др.);
3. Катионные (полиэтиленамин, четвертичные аммониевые соли на основе полистирола и поливинилтолуола: ВА-2, ВА-3, ВА-102 и др.);
4. Амфотерные, т.е. содержащие одновременно анионные и катионные группы (полиакриламид, белки и др.).
Скорость и эффективность процесса флокуляции зависят от состава сточных вод, температуры, интенсивности перемешивания и последовательности введения коагулянтов и флокулянтов, дозы которых принимаются в пределах 0,1 - 10 г/м3.
Технология подготовки и использования реагентов является общепринятой в водоподготовке.
Хлопьевидный осадок выделяют отстаиванием, фильтрованием и напорной флотацией . Следует отметить, что наряду с оптимизацией параметров, влияющих на процесс гетерокоагуляции (перемешивание, температура, магнитные и электрические поля и т.д.) постоянно идет поиск новых эффективных реагентов. Например,  производство флокулянтов в ФРГ в 1988 г. составило 150 тыс. т. В настоящее время производится более 1500 полимерных флокулянтов различного назначения и разрабатываются новые виды.
Электрокоагуляция позволяет удалять растворенные и взвешенные примеси органического и неорганического происхождения электролизом сточных вод с использованием растворимых (железных или алюминиевых) электродов-анодов.
Механизм процесса заключается в том, что при наложении электрического поля поляризуется двойной ионный слой коллоидной частицы, и она перемещается к электроду, имеющему противоположный заряд, т.е. происходит поляризационная коагуляция дисперсных частиц.
Эффективность электрокоагуляции зависит от материала электродов, анодной плотности тока, состава и скорости движения обрабатываемой жидкости в межэлектродном пространстве и от пассивации анодов.
Электрокоагуляция, как и другие электрохимические методы очистки стоков, имеет следующие преимущества :
 - не требует применения реагентов, не увеличивает солесодержание воды, упрощает технологические схемы очистки, 
- улучшает условия эксплуатации, достаточно просто может быть автоматизирована, необходимое оборудование и аппаратура сравнительно просты.

Стоимость монтажа очистного оборудования не намного превышает таковую для монтажа оборудования механической очистки. Электрокоагуляцию можно применять при значительных колебаниях количества и качества сточных вод. Кроме того, процесс можно прерывать в любой момент прекращения поступления стоков и возобновлять вновь, перерывы не имеют значения.
К недостаткам метода относится сравнительно большая потребность в электроэнергии, значительный расход листового металла, образование на поверхности электродов окисных пленок, засорение пространства между электродами продуктами электрокоагуляции. Для уменьшения этих явлений осуществляют барботаж воздуха через межэлектродное пространство, переполюсовку электродов и другие мероприятия. Опасно образование взрывоопасных смесей водорода, выделяющегося при  электролизе с воздухом. Это требует устройств специальных вентиляционных систем, что удорожает и усложняет эксплуатацию установок.
Поскольку для электрокоагуляции требуются значительные затраты электроэнергии и листовой металл, метод рекомендуют для локальных схем очистки небольших количеств сточных вод (30 - 50 м3/ч). Продолжительность электрообработки стоков в электролизе 0,5 - 5 мин.
В ряде отраслей промышленности разрабатываются и внедряются экстракоагуляторы более высокой производительности.

Спец.Предложение

тел.:   (495)660-0771 (многоканальный)
факс: (495)660-0772


г. Москва, ул. Ткацкая, 1

Rambler's Top100