Безнапорный гидроциклон
Одним из технических приспособлений для сбора нефтяной пленки с поверхности воды является безнапорный гидроциклон.
Если в предыдущих конструкциях для вращения жидкости в гидроциклоне применяли подачу воды в гидроциклон по патрубку, расположенному по касательной в цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды из гидроциклона по патрубку, расположенному по касательной внизу конической части гидроциклона. Такое расположение патрубка дает возможность образовывать внутри гидроциклона вращение жидкости, причем поступление воды из водоема происходит в верхней части гидроциклона.
Собранная с поверхности воды пленка нефтепродуктов, попадая в гидроциклон как более легкая, собирается в центре гидроциклона. По мере увеличения количества нефтепродуктов в гидроциклоне внутри него образуется конус из нефтепродуктов, который, увеличиваясь в размере, достигает нефтяного отборного патрубка, расположенного в центре гидроциклона. Нефтепродукты по этому патрубку сбрасываются в специальные емкости на берегу водоема. Концентрация воды и нефти в этом потоке может быть различной. Поэтому в отстойных емкостях происходит гравитационное разделение воды и нефтепродуктов, после чего условно чистую воду сбрасывают в водоемы. Если концентрация нефтепродуктов в сбрасываемой воде велика, то необходимо эту воду пропускать через очистные сооружения.
Фильтры
Метод фильтрования приобретает все большее значение в связи с повышением требований к качеству очищенной воды. Фильтрование применяют после очистки сточных вод в отстойниках или после биологической очистки. Процесс основан на прилипании грубодисперсных частиц нефти и нефтепродуктов к поверхности фильтрующего материала. Фильтры по виду фильтрующей среды делятся на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные, зернистые или мембранные.
Фильтрование через различные сетки и ткани обычно применяют для удаления грубо дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей воды можно осуществлять на каркасных фильтрах. Пленочные фильтры очищают воду на молекулярном уровне.
Микрофильтры
Микрофильтры представляют собой фильтровальные аппараты, в качестве фильтрующего элемента использующие металлические сетки, ткани и полимерные материалы. Микрофильтры обычно выпускают в виде вращающихся барабанов, на которых неподвижно закреплены или прижаты к барабану фильтрующие материалы. Барабаны выпускают диаметром 1,5-3 м и устанавливают горизонтально. Очищаемая вода поступает внутрь барабана и фильтруется через фильтр наружу. Микрофильтры широко используют для осветления природных вод.
В промышленности применяют микрофильтры различных конструкций. Процесс фильтрации происходит только за счет разности уровней воды внутри и снаружи барабана. Полотно сетки не закреплено, а лишь охватывает барабан в виде бесконечной ленты, натягиваемой с помощью натяжных роликов.
Микросетки изготовляют из различных материалов: капрона, латуни, никеля, нержавеющей стали, фосфористой бронзы, нейлона и др.
Характеристика задерживаемых частиц зависит от различных параметров (характеристики сточных вод и фильтра, гидродинамических параметров и др.)
Таблица 3. Сравнительная характеристика тканей и микросеток
| Ткань и микросетка | Размер ячеек, мкм | Число ячеек на 1 см2 |
| Ткань: капроновая из волокнистого стекла | 58х70 20х60 | 350-400 100-500 |
| Микросетка: латунная № 006 из фосфористой бронзы № 004 никелевая № 004 никелевая плющеная № 002 | 57-58 35-45 35-40 18-22 | 10000-13000 18000-21000 18000-22000 |
Таблица 4. Крупность задерживаемых частиц различными фильтровальными тканями
| Ткань | Крупность частиц, мм | Ткань | Крупность частиц, мм |
| Капрон | 5-30 | Лавсан | |
| Фильтродиагональ | Фильтромиткаль | ||
| Поливинилхлорид | Хлорин | ||
| Хлопчатобумажный бельтинг | Поливинилхлорид | ||
| Фторлон | Нитрон |
Таблица 5. Техническая характеристика микрофильтров барабанных сеток[1]
| Размер микрофильтра и барабанной сетки, м | Расчетная производительность, м3/сут | |
| Микрофильтр | Барабанная сетка | |
| 1,5х1 | ||
| 1,5х2 | ||
| 1,5х3 | ||
| 3х1,5 | ||
| 3х3х | ||
| 3х4,5 |
Таблица 6. Техническая характеристика микросеток
| № сетки | Номинальный размер стороны ячейки, мм | Диаметр проволоки, мм | Число ячеек на 1 см2 | Живое сечение, % | Масса 1 см2, кг | |
| латунная | фосфористая бронза | |||||
| 0,1 | 0,07 | 0,4 | 0,4 | |||
| 0,09 | 0,07 | 0,43 | 0,43 | |||
| 0,085 | 0,065 | 0,4 | 0,39 | |||
| 0,08 | 0,055 | 0,3 | 0,3 | |||
| 0,071 | 0,065 | - | 0,33 | |||
| 0,063 | 0,045 | - | 0,25 | |||
| 0,056 | 0,04 | - | 0,22 | |||
| 0,05 | 0,035 | - | 0,21 | |||
| 0,045 | 0,035 | - | 0,22 | |||
| 0,04 | 0,03 | - | 0,21 |
Каркасные фильтры
Фильтровальные процессы на каркасных фильтрах можно разделить на три большие группы: фильтрование через пористые зернистые материалы, обладающие адгезионными свойствами (кварцевый песок, керамзит, антрацит, пенополистирол, котельные и металлургические шлаки и др.);
фильтрование через волокнистые и эластичные материалы, обладающие сорбционными свойствами и высокой нефтеемкостью (нетканые синтетические материалы, пенополиуретан и др.);
фильтрование через пористые зернистые и волокнистые материалы для укрупнения эмульгированных частиц нефтепродуктов (коалесцирующие фильтры).
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.
Третий метод принципиально отличается от рассмотренных. Период фильтроцикла, характерный для первых двух методов, завершает этап «зарядки» коалесцирующего фильтра. После этого пленка нефтепродуктов отрывается от поверхности фильтрующего слоя в виде капель с диаметром несколько миллиметров. Капли быстро всплывают и легко отделяются от воды.
До недавнего времени в основном применяли каркасные фильтры с засыпкой из пористых материалов.
В качестве фильтрующего материала используют гравий, песок, дробленый антрацит, кварц, мрамор, керамическую крошку, хворост, древесный уголь, синтетические и полимерные материалы.
Фильтры разделяются по скорости движения воды в них на фильтры с постоянной и переменной скоростью.
При переменной скорости фильтрования (постоянной разности давления до и после фильтра) по мере увеличения объема фильтрата, т.е. продолжительности фильтрования, скорость фильтрования уменьшается.
При постоянной скорости фильтрования разность давления до и после фильтра увеличивается.
При фильтровании сточных вод через зернистые материалы протекают следующие процессы:
отложение взвешенных веществ в виде тонкого слоя на поверхности фильтрующего слоя (пленочное фильтрование);
отложение взвешенных веществ в порах фильтрующего слоя;
отложение взвешенных веществ на поверхности фильтрующего слоя и в его порах.
Под действием сил прилипания взвешенные вещества закрепляются на зернистом материале. Явление прилипания и отрыва частиц определяет ход процесса осветления воды.
В нефтяной и нефтехимической промышленности обычно применяют фильтры с зернистой загрузкой, которые по скорости фильтрования делятся на медленные, скорые и сверхскоростные. Зернистую загрузку размещают в определенном порядке и во избежание выноса ее из фильтра применяют специальные дренажные системы и поддерживающие слои.
Таблица 7. Характеристика некоторых фильтрующих материалов
| Показатель | Речной песок | Дробленый шлак | Гранитный щебень | Горелая порода | Шунгизит |
| Плотность, кг/м3 | - | - | |||
| Пористость, % | 36,5-44,5 | 39,5-54 | 46,4-54,3 | 44-48 | 56-58 |
| Измельчаемость, % масс. | 3,93 | 7,7 | 8,35 | 5,67 | |
| Истираемость, % масс. | 0,7 | 2,22 | 6,88 | 0,5 | 0,017 |
| Хим. стойкость в кислой среде, мг: | |||||
| Сухой остаток | - | - | |||
| Плотный остаток | - | - | - | 49,6-35,3 | - |
| Кремниевая кислота | 2,5 | 0,21-0,17 | - | ||
| окисляемость | 4,2 | 7,5 | 8,4 | 5,7-3,7 | - |
| То же в щелочной среде, мг: | |||||
| сухой остаток | - | - | |||
| плотный остаток | - | - | - | 3,1-3,2 | - |
| кремниевая кислота | 2,5 | 2,5 | 2,1-2,2 | - | |
| окисляемость | 9,7 | 2,9 | 14,7 | 0,05-0,15 | - |
| То же в нейтр. среде, мг: | |||||
| сухой остаток | - | - | |||
| плотный остаток | - | - | - | 7,8-4,6 | - |
| кремниевая кислота | 2,5 | 0,4 | - | ||
| окисляемость | 2,9 | 7,1 | 2,1 | 0,04-0,05 | - |
Скорость фильтрации и качество очистки зависят от характера загрузки. Использование крупного фильтрующего материала приводит к увеличению пропускной способности фильтра и снижению качества фильтрата. Мелкий фильтрующий материал улучшает качество фильтрата, но снижает скорость движения воды в фильтре и продолжительность работы фильтра, а также вызывает перерасход промывочной воды.
При конструировании фильтров нельзя использовать механические характеристики фильтров, работающих по очистке от одних примесей, для фильтров, работающих с водами, содержащими другие примеси.
Таблица 8. Основные параметры однослойных фильтров, применяемых для дополнительной очистки
| Фильтр | Крупность загрузки, мм | Высота загрузки, мм | Скорость фильтрации, м/ч |
| После механической очистки | |||
| Грубозернистый | 2-3 | ||
| Крупнозернистый | 1-2 | 1500-2000 | 7-10 |
| Среднезернистый | 0,8-1,6 | 1000-1200 | 5-7 |
| Мелкозернистый | 0,4-1,2 | ||
| После биологической очистки | |||
| Крупнозернистый | 1-2 | 1000-1500 | 5-7 |
К конструкциям зернистых фильтров предъявляются следующие основные требования:
фильтрация должна идти в направлении убывающей крупности загрузки с целью предотвращения образования малопроницаемых и трудноразрушаемых при промывке пленок осадка на поверхности загрузки;
необходима интенсивная промывка загрузки, обеспечивающая максимальное удаление загрязняющих веществ из загрузки;
фильтры должны обладать малой чувствительностью к колебаниям качества воды и расхода;
фильтрующих материал должен обладать высокой прочностью и химической стойкостью, а также минимальной стоимостью при прочих равных физико-химических свойствах. Открытые фильтры применяют одно-, двух- и многослойные.
Открытые фильтры
Открытый фильтр представляет собой обычно прямоугольный (в плане) резервуар, загруженный фильтрующим слоем зернистого материала и поддерживающими слоями, под которыми размещена дренажная система, предназначенная для отвода фильтрованной воды и равномерного распределения промывочной воды. В верхней части фильтра укреплены желоба для подачи чистой и отвода грязной воды. Фильтр снабжен регуляторами расхода воды, расходомерами и другим оборудованием. Высота слоя воды над загрузкой фильтра обычно составляет 2 м. В нижней части фильтра (при направлении фильтрации сверху вниз) расположены трубы для отвода очищенной воды.
Регенерацию загрузки осуществляют горячей водой с интенсивностью 6-8 л/(м2.с). Промывочную воду выпускают на очистные сооружения. Сроки промывки определяются качеством фильтрата. Если невозможно промыть загрузку фильтра, ее необходимо заменить новой. Старую загрузку регенерируют (прокаливают), промывают и просеивают, после чего ее снова можно применять.
Вода, прошедшая через фильтр, должна быть прозрачной, а концентрация нефтепродуктов в ней не должна превышать 10-15 мг/л.
Дата добавления: 2017-06-02; просмотров: 1135;