Методы фильтрования
Фильтрование проводят в фильтрах с загрузкой из кварцевого песка с размером частиц 0,5 – 2 мм. Высота слоя загрузки песка в фильтрах — до 2 метров. На очистку в фильтрах должна поступать сточная вода, в которой содержание нефтепродуктов не превышает 50 мг/л. Чем выше содержание нефтепродукте в сточной воде, тем ниже будет эффективность очистки.
Другие загрузки, используемые в качестве фильтров при очистке от нефтепродуктов: торф, древесные опилки, гидрофобный вспученный перлит, полиуретан, пенополиуретан, гидрофобный кремнезем, сульфоуголь (предварительно обработанный в натрий-катионных фильтрах). Перечисленные материалы отличаются значением поглотительной способности, измеряемой в кг/кг:
- Кварцевый песок —0,11.
- Антрацит —0,2.
- Сульфоуголь — 0,22.
- Нефтяной кокс — 0,23.
- Горелая порода — 0,26.
- Котельный шлак — 0,21.
- Керамзит — 0,33.
- Сырой дробленый диатомит — 0,83.
- Активированный уголь (марка БАУ) —0,89.
Регенерация насыпных фильтров может проводиться горячей водой, но наилучший эффект показывает обработка горячим паром. Водяной пар подается под давлением 0,03-0,04 МПа сверху, через распределительное устройство. Уловленные фильтром нефтепродукты нагреваются и под давлением выходят из слоя материала. Горячий пар конденсируется. Расчетный расход пара на регенерацию составляет не более двух объемов слоя фильтровального материала. Время регенерации зависит от количества поглощенных нефтепродуктов и их вида, и обычно занимает 2-3 часа.
При выделении нефтепродуктов из слоя материала наблюдается сначала рост их концентрации в конденсате, а затем уменьшение.
Количество конденсата невелико, поэтому сконденсированная вода может подаваться на вход нефтеловушки, практически не влияя на общий расход воды на локальных очистных сооружениях.
Фильтры с плавающей загрузкой
В промышленных условиях для очистки природных вод и доочистки повторно используемой сточной воды оптимально использовать фильтрование в фильтрах с плавающей полимерной загрузкой. Материал для загрузки — вспенивающийся полистирол марок ПСБ, ПСБ-С. Высокая адгезионная способность полимерных фильтровальных материалов дает возможность использовать их для разделения воды и эмульгированной нефти.
Плавающая загрузка ускоряет процесс фильтрования, позволяет очищать воду с высокой начальной концентрацией примесей, упрощает регенерацию фильтровального материала. Загрязненная вода подается в фильтр снизу вверх. Нижний и верхний слой полимерной загрузки всплывают вверх и уплотняются. Регенерация материала происходит обратным потоком воды. В ходе регенерации фильтрующий материал расширяется на 30%, поэтому частицы интенсивно промываются.
Фильтры с загрузкой из эластичного материала
Фильтрование сточной воды через эластичные загрузочные материалы — перспективная технология очистки нефтесодержащих стоков. В качестве материала для загрузки используют эластичный пенополиуретан с открытой ячеистой структурой: размер пор около 1 мм, кажущаяся плотность 25-60 кг/м3.
Этот материал отличается механической прочностью, высокой пористостью, гидрофобными свойствами и химической стойкостью. Такие характеристики позволяют эластичному пенополиуретану с успехом поглощать нефтепродукты из сточных вод. В процессе фильтрования материал насыщается нефтепродуктами и нуждается в регенерации. Периодически цепной ковшовый элеватор подает загрузочный материал на отжимные барабаны, отжимает нефтепродукты и возвращает материал в фильтры. Отделенная нефть с другими загрязняющими компонентами по сборному желобу подается в нефтеловушку или в специальную ёмкость.
Существенным недостатком всех фильтрующих материалов (за исключением пенополиуретана) является необходимость их регенерации, в результате которой образуется высокоэмульгированная эмульсия, которая трудно поддается дальнейшей переработке, обезвоживанию и отделению нефтепродуктов.
Коалесцирующие фильтры
Коалесцирующие фильтры производят очистку сточной воды от нефтепродуктов, используя явление коалесценции. Процесс коалесценции — соединение частиц дисперсной фазы эмульсии с полным исчезновением разделяющей фазы межфазной поверхности. Коалесценция изменяет фазово-дисперсный состав системы, укрупняет капли первоначальной эмульсии. С кинетической точки зрения дисперсная система становится неустойчивой и быстро разделяется.
Известны попытки использования явления коалесценции эмульсий при свободном токе жидкости с применением гидродинамических насадок. Однако дополнительные приёмы и гидродинамические устройства только увеличивали дисперсность эмульсии.
Только винтовые насадки показали нужный эффект для коалесценции. С другой стороны, в случае винтовых насадок правильнее говорить не о собственно коалесценции, а о повышении концентрации эмульсии в центробежном поле.
Наиболее перспективно совмещать явление коалесценции с фильтрованием загрязненной нефтепродуктами воды через пористые загрузочные материалы. Практически любой из описанных фильтров при определенных рабочих условиях и небольших конструктивных изменениях может эксплуатироваться в режиме коалесценции.
Если в обычных фильтрах загрузочный материал играет роль задерживающей среды, то в коалесцирующих фильтрах он служит для увеличения мелких капель эмульсии нефтепродуктов в более крупные.
