Современное оборудование. Очистка стоков от нефтепродуктов

В своих обзорах мы постарались довольно подробно обсудить тему водоснабжения — и как организовать его и как получить чистую воду, включая воду для питья и приготовления пищи. Но уж раз мы получили воду в достаточном количестве, то тут же всплывает второй вопрос — как перерабатывать и куда сбрасывать сточные воды.

Конечно, каждый здравомыслящий человек быстро ответит на этот вопрос — в канализацию. Но тут же возникают еще вопросы: 1- А все ли можно сбрасывать в канализацию? 2- А куда их сбрасывать, если этой самой канализации нет? Ведь при нашем довольно бурно развивающемся коттеджном строительстве далеко не всем повезло приобрести участок где-нибудь на окраине поселка, в котором уже проложена канализация (тогда все более-менее просто — надо к ней только быстренько подсоединиться). Но в большинстве пригородных поселков канализации никакой нет. А уж когда Вы приобрели участок, так скажем «посреди поля», то о таком продукте цивилизации, как канализация, Вы будете долго мечтать всем поселком. Да и обойдется прокладка канализации вместе со строительством очистных сооружений весьма не дешево. А ведь жить по-человечески в своем доме хочется уже с того момента, как Вы закончили строительство. Выгребной туалет это конечно выход, но не самый лучший. А куда девать большое количество воды, если у Вас в доме есть и ванна и душ, да еще и семья довольно большая? Как же быть? Вот на этот вопрос мы и постараемся найти ответы в своей новой серии обзоров.


Очистка от нефтепродуктов


Эту серию обзоров мы начнем с оборудования, которое необходимо не индивидуальному застройщику, а таким предприятиям, как автосервис, автомойки, предприятиям или их подразделениям, занимающимся мойкой емкостей из-под нефтепродуктов и т.п. В общем, всем предприятиям, в результате деятельности которых образуются стоки, загрязненные нефтепродуктами. Что делать с такими стоками, ведь в канализацию или ближайший водоем их без очистки слить нельзя, модно нарваться на довольно крупный штраф. На грунт тоже не сольешь — рано или поздно все равно найдут того, кто это сделал. Есть довольно дорогостоящие способы очистки, но они как правило требуют значительных площадей и огромных капитальных затрат для своего осуществления. А между тем есть более простое и компактное решение, с которым мы Вас и познакомим.




Установка очистки сточных вод от нефтепродуктов.
Установка (технологическая линия) предназначена для очистки сточных вод от нефтепродуктов, а так же может использоваться для снижения содержания воды в обводненных нефтепродуктах. Установка защищена патентом РФ №2104736 от 20.02.98, всесторонне испытана 25 Государственным НИИ по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей МО РФ и 736 Центром санитарно-эпидемиологического надзора МО РФ, имеет сертификат ГОСЭПИДНАДЗОРА № 2047-5 от 18.03.97.


Принцип действия основан на использовании оригинальной физико-химической модели, сочетающей методы гидростатического разделения, коалесценции, коагуляции частиц нефтепродуктов на гидрофобных волокнах и доочистки нефтепродуктов при пропускании воды через специальный фильтр и систему ультрафиолетовых деструкторов с кавитатором. Область применения: Установка может использоваться как составная часть систем водоочистки, в том числе и очистки оборотной воды на предприятиях нефтяной промышленности, автомойках, мойках судов, при ликвидации последствий аварий на нефтепроводах и нефтедобывающих комплексах.


Технические характеристики: Производительность — 1000 л/час; Содержание нефтепродуктов в исходной воде, мг/л — до 1000; Содержание нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л — до 0,05; Ресурс работы фильтрующей загрузки, час — 1000…4000 в зависимости от исходной мутности; Время монтажа установки на объекте, час — не более 3; Масса сухой установки, кг — 60; Габариты, мм: высота — 1600, ширина — 790, длинах — 900; По заказу установка изготавливается в мобильном варианте. Цена базовой установки 184 тыс. рублей, включая НДС 20%. (Монтажные и пуско-наладочные работы выполняются за отдельную плату). Гарантия — 1 год. В зависимости от конкретных условий эксплуатации базовая установка за дополнительную плату укомплектовывается системами предочистки (задерживание взвешенных частиц, растворителей и т.п.), а так же сорбционным блоком, для доочистки воды от органических соединений.



Установка работает следующим образом. Исходную воду, загрязненную взвешенными веществами и эмульгирован-ными и растворенными нефтепродуктами, после очистки в упрощенном отстойнике от механических примесей направляют в устройство разделения воды и нефтепродуктов 2 через устройство 3, обеспечивающее коалесценцию капель нефтепродуктов (объединение мелких капель в крупные).  Из устройства 3 очищаемая вода поступает в камеру с олеофильной загрузкой 7 устройства разделения воды и нефтепродуктов 2. При прохождении через олеофильный материал происходит дальнейшая коалесценция дисперги-рованных частиц нефтепродуктов на поверхности олеофиль-ной загрузки, после чего под действием архимедовой силы частицы нефтепродуктов продавливаются через перфориро-ванную решетку в камеру сбора и отвода нефтепродуктов 6, откуда поступают в емкость сбора нефтепродуктов 11.


Очищенная от диспергированных нефтепродуктов вода поступа-ет через перфорированные решетки 5 сначала в промежуто-чную камеру 8, а затем в камеру с олеофобной загрузкой 9, которая задерживает мелкодисперсные капели нефтепродук-тов и капели воды, окруженные пленкой нефтепродуктов. Из камеры 10 отделенную от нефтепродуктов воду подают в кавитатор 12 с источником ультразвукового излучения 13, который обеспечивает формирование в очищаемой воде парогазовых пузырьков. Газожидкостную систему из кавитатора 12 подают в фотохимический реактор 14 с источником ультрафиолетового излучения 15, где под действием УФ-излучения образуются мощные окислители, которые эффективно окисляют органику, в том числе нефте-продукты. Очищенная вода поступает в резервуар чистой воды 16, откуда ее подают потребителю.


И все-таки еще раз, для очистки каких стоков предназначено это оборудование? Речь идет об очистке стоков, причем стоков специальных. Это вода, содержащая эмульсии нефтепродуктов: масла, мазуты, бензин и т.п. Такие стоки характерны для автозаправочных станций, автосервиса, для служб очистки акваторий портов, для служб, занимающихся промывкой емкостей, предназначенных для перевозки нефтепродуктов. Такие воды представляют проблему потому, что по существующим на сегодняшний день нормативам их нельзя слить ни на грунт, ни в канализацию. В России сейчас действует чрезвычайно жесткий норматив на содержание нефтепродуктов в сточных водах, сливаемых как на грунт, так и в поверхностные водоисточники (реки, озера) — 0,05 мг/л. Многие специалисты считают, что это норматив абсолютно нереальный с точки зрения существующих технологий очистки и определения содержания нефтепродуктов в воде. Контролировать содержание нефтепродуктов на таком минимальном уровне довольно сложно, т.к. для ряда методик, которые используются СЭС, содержание в 0,05 мг/л является пределом точности измерения. Сложно, прежде всего, потому, что все измерения на пределе точности страдают приличной погрешностью ±50% (!!!). Конечно же, есть методики, которые позволяют более точно измерять содержание в воде нефтепродуктов, но они, как правило, более дорогие и требуют более дорогого аппаратного обеспечения.


Как на данный момент складывается ситуация со стоками, содержащими нефтепродукты?  В принципе ситуация по стокам, содержащим нефтепродукты, складывается ненормально. Практически нет технологий, которые стабильно могли бы доводить содержание нефтепродуктов в сточных водах до требуемого содержания. В результате складывается ситуация при которой есть почва для так называемого «государственного рекета», т.е. для «не очень законных сделок» между представителями контролирующих органов и предприятиями, сливающими нефтесодержащие стоки. Тем не менее, поскольку такие требования есть и они соответствуют международным стандартам, то их надо выполнять.


И Вам в этой ситуации удалось найти оригинальное техническое решение? Нам удалось найти способ доводить качество сточных вод, содержащих эмульсии нефтепродуктов, до установленных нормативов. Для нас эта технология относительно новая, т.к. мы занимаемся ей всего около трех лет. Первые промышленные установки появились всего два года назад. Поэтому есть еще целый ряд нерешенных проблем. В частности это проблема сточных вод, содержащих поверхностно активные вещества (ПАВ). Такие воды возникают при мытье машин или цистерн с применением ПАВ.


Дело в том, что наша технология основана на эксплуатации физико-химических свойств поверхностей различных материалов, их способности смачиваться или не смачиваться. ПАВ, попав в очищаемые растворы, значительно изменяют свойства поверхностей. ПАВ — это вещества, которые концентрируются на поверхностях раздела воды и, например, взвешенных в ней капель эмульсии, изменяя коренным образом свойства границы раздела сред. К таким веществам относятся шампуни, используемые на автомойках. Вот в таких случаях технология, базирующаяся на свойствах поверхности смачиваться или не смачиваться, может работать не всегда эффективно. В общем случае можно сказать, что сточные воды должны быть разделены. Если помыли от нефтепродуктов цистерну, то это одна вода, и с такой водой наша технология прекрасно справится. Если помыли с шампунем автомобиль и туда же слили воду после промывки той же цистерны, то это несколько другая вода, и очистить её сложнее.


Есть специальные технологии, которые убирают из воды ПАВ, правда мы ими не занимаемся. В общем если поставить установку, которая бы предварительно очистила воду от ПАВ, то после неё можно успешно применить нашу установку. Если отбросить те технические объяснения, которые мы дали в начале, то как действует эта установка с точки зрения потребителя? Установка с точки зрения потребителя действует следующим образом. На вход подается вода, содержащая эмульсии нефтепродуктов. Прежде всего, эту воду необходимо очистить от взвесей. Установка может поставляться в нескольких вариантах. Если у потребителя имеются отстойники, то можно использовать установку в варианте, которая только разделяет эмульсии. Если отстойников нет, то можно поставить установку в варианте, который выполнит эту операцию. В результате очистки потребитель имеет два раздельных потока: из одного крана вытекает «нефтепродукт», а из второго крана течет чистая вода.


Очистка происходит в две ступени: 1-удаление эмульсий, 2-удаление растворенных нефтепродуктов. Первая ступень связана с эксплуатацией поверхностных свойств различных материалов, вторая базируется на применении ультрафиолетового излучения в сочетании с кавитацией. Ультрафиолет — давно известное средство обеззараживания. В качестве источника ультрафиолетового излучения обычно используются ртутные лампы низкого или среднего давления. Излучение таких ламп имеет полосчатый спектр, т.е. излучение состоит из длин волн определенного спектра. Лампы низкого давления имеют полосу, соответствующую 254 нМ. Но есть еще одна полоса излучения в ультрафиолетовой области, которую кварц, из которого обычно изготавливаются лампы, не в состоянии пропустить — 185 нМ.


Кстати это коротковолновое ультрафиолетовое излучение гораздо более эффективно разлагает органику, чем излучение с большей длиной волны. Кроме того, это излучение при взаимодействии с водой вызывает образование активных радикалов, способных окислять органику, в частности озон. Нам удалось наладить производство кварцевого стекла, которое пропускает излучение с этой длиной волны — на полосе 185 нМ выходит 25% общей мощности излучения. Кавитация — это процесс образования короткоживущих паровых пузырьков в тех областях потока, в которых падает давление. Попадая вместе с потоком воды из области низкого давления в область высокого давления, такой пузырек «схлопывается». При «схлопывании» паровых пузырьков вблизи точки схлопывания возникают экстремальные параметры — огромная температура и давление. Пузырьки эти образуются в области низкого давления на неоднородностях. В качестве неоднородностей могу служить пылинки, микроорганизмы или большие молекулы органических веществ, т.е. пузырек возникает на них, как на неоднородности, а затем на них же и «схлопывается», как на мишени, разрывая крупные молекулы на мелкие части. Таким способом можно разлагать практически любые высокомолекулярные соединения, включая нефтепродукты.


Нам удалось объединить в одном корпусе и кавитацию и ультрафиолет и тем самым получить устройство, которое не просто суммировало эти два эффекта, а при этом возник третий эффект, связанный с тем, что зона облучения ультрафиолетом одновременно вся в пузырьках. Кванты ультрафиолетового спектра в этой «пузырьковой» среде многократно отражаются. Фотоны ультрафиолета при взаимодействии с водой во время своего многоходового движения вырабатывают активные радикалы гидроксильной группы (OH), молекулярного кислорода, озона и т.п. — все эти активные радикалы способные окислять микрофлору и молекулы органики. Таким образом, очистка идет сразу тремя способами: ультрафиолет, кавитация и химическое окисление.


Это напоминает установку для обеззараживания воды, о которой мы рассказывали в своем № 43. Совершенно верно. Кавитация способна не только убивать микробы. Она способна дробить и крупные молекулы органики, поскольку именно они являются центрами образования кавитационных пузырьков и точно так же как и микробы являются центрами «схлопывания» кавитационных пузырьков. По размеру микробы и крупные молекулы органики очень похожи, особенно размеры молекул тяжелых нефтепродуктов. Чисто кавитационный механизм очистки не срабатывает, если мы пытаемся очистить воду от легких нефтепродуктов, например бензина. В нашей установке используется сочетание кавитации и ультрафиолетового облучения. Именно это сочетание дает наработку активных радикалов, о которых мы рассказали выше, которые активно окисляют нефтепродукты.


Этот механизм, который мы использовали для обеззараживания воды, с успехом используется и при очистке воды, т.е. он просто универсален. Кавитация, кстати, очищает ультрафиолетовую лампу в процессе работы от налипающей на неё органики, т.к. когда мы имеем дело с нефтепродуктами, лампы очень быстро загрязняются. Конечно, если для обеззараживания достаточно пропустить воду через установку один раз, то для того, чтобы очистить воду от нефтепродуктов однократного пропускания недостаточно. Здесь использует несколько каскадов — 2-3 лампы с кавитатором. Это себя оправдывает, поскольку именно это позволяет достичь той самой, считающейся многими недостижимой черты — 0,05 мг/л.


Кстати по поводу этой цифры — 0,05. В нашем законодательстве существует небольшой парадокс: сливать воду в канализацию можно при содержании в ней нефтепродуктов не более 0,3 мг/л, пит человеку воду можно при содержании в ней нефтепродуктов не более 0,1 мг/л, а в реку (к карасям) можно сливать только при содержании нефтепродуктов не более 0,05 мг/л. Так что караси — они ценнее всего. А как же Вы проверяете предельное содержание нефтепро-дуктов, если цифра 0,05 является практически предельной? Московская СЭС несколько лучше оснащена, чем большинство СЭС других городов. Вот там мы и делаем анализ. Она же является и контролирующим органом для потребителей наших установок.


После очистки в такой установке воду можно смело сливать даже в реку. А что делать с образовавшимися «нефтепро-дуктами»? К сожалению пока нет технологии, которая позволила бы пустить их во вторичную переработку. Это ведь не только бензин, а «жуткая» смесь бензина, масел и даже мазута. В принципе те нефтепродукты, которые выделяются из воды, можно просто сжигать — есть специальная технология сжигания нефтепродуктов, содержащих 15-20% воды.


Какова долговечность этих установок? Установки долговечны потому, что в них нет никаких движущихся и трущихся частей, в них нет никаких «заменяемых» загрузок. Если нет взвесей в воде на входе в эту установку (т.е. они заранее удалены), то она можно сказать «вечная». А как же ресурс УФ-ламп? Да конечно лампы имеют ограниченный ресурс, но и здесь нам удалось кое-чего добиться. Та технология поджига ламп, которую мы применяем в наших установках, и те технологические параметры, при которых мы эксплуатируем лампу, позволяют давать гарантию на каждую лампу 8000 часов. Это, честно скажем, на 2-3 тысячи часов больше, чем в установках лучших европейских образцов. Эти дополнительные 2-3 тысячи часов работы позволяют получить экономию на каждой лампе производительностью 1 м3/час  ~100$ в год. Когда речь идет о промышленных стоках, да еще в больших объемах, то экономия здесь будет значительно больше.


В каком виде выпускаются Ваши установки? Установки производятся в контейнерном варианте. Для монтажа это очень удобно. Контейнер с известными присоединительными размерами на заранее подготовленное место устанавливается в самые минимальные сроки. В контейнерном варианте установка выпускается с очисткой и без очистки от взвесей. Как проводится регенерация этих установок? Установки, конечно же, предусматривают проведение регенерации. Регенерация нужна в тех случаях, когда есть остаточные взвеси. Вымыв накопившихся взвесей может проводиться автоматически. В установках имеется микрокомпьютер, который командует массой электромагнитных клапанов, открывая и закрывая их в определенном порядке, создавая нужный режим промывки. Автоматикой может управлять как таймер, так и оператор.


Последний вариант более предпочтителен потому, что, как правило, большое количество взвесей обусловлено такими эпизодическими явлениями, как сильный дождь или промывка территории, а не возникает периодически. Оператор может в принципе вручную воспроизвести весь режим промывки, что позволяет сэкономить на установке микрокомпьютера и существенно удешевить установку. Если такие явления возникают периодически, т.е. связаны с производственным процессом, то естественно лучше использовать таймерное управление регенерацией — в этом случае установка становится полностью автоматической.


А что делать с той органикой, которую нельзя квалифицировать как нефтепродукты? Установки можно доукомплектовать сорбционным блоком, который будет улавливать «осколки» молекул нефтепродуктов и другие органические вещества. Очистка воды от органики с помощью сорбента дело не простое. Поясните, пожалуйста, как проходит этот процесс? Подавляющее большинство веществ, попадая в воду, диссоциирует на положительно и отрицательно заряженные ионы. Как только в воде появляется ион — заряженная частица, она тут же гидратируется — тут же обрастает диполями воды, как шубой. Если речь идет о простейших ионах, то здесь, в общем-то, все более или менее понятно. Но если речь идет об органике, то здесь все намного сложнее. Структуры органических молекул довольно сложные.


При диссоциации на ионы они разлагается весьма своеобразно (если вообще разлагаются), и заряд у молекулы появляется на каком-нибудь «хвосте», и только этот «хвост» гидратируется. Именно это позволяет сорбентам «ухватывать» эту органику. Сорбент при этом «хватает» молекулу органики именно за негидра-тированную часть. Те ионы органики, которые гидратированы полностью сорбентом не «ухватываются», т.к. они обросли гидратной шубой, и сорбент просто не в состоянии под этой шубой распознать органическое соединение. Точно так же ведут себя в растворах большие ионы тяжелых металлов. Для того чтобы улавливать такие органические соединения, сорбент должен быть специальным образом модифицирован. Он должен быть модифицирован так, что бы он получил отчасти свойства ионообменной смолы. Те сорбенты, которыми мы располагаем, как раз и обладают необходимыми свойствами. Процесс модифицирования, безусловно, является нашим «Ноу-хау».