12893-1 (759518), страница 4
Текст из файла (страница 4)
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 | 2460 | 2500 | 2500 | - | - |
| Пористость, % | 36,5-44,5 | 39,5-54 | 46,4-54,3 | 44-48 | 56-58 |
| Измельчаемость, % масс. | 3,93 | 7,7 | 8,35 | 3 | 5,67 |
| Истираемость, % масс. | 0,7 | 2,22 | 6,88 | 0,5 | 0,017 |
| Хим. стойкость в кислой среде, мг: | |||||
| Сухой остаток | 188 | 252 | 198 | - | - |
| Плотный остаток | - | - | - | 49,6-35,3 | - |
| Кремниевая кислота | 2,5 | 10 | 5 | 0,21-0,17 | - |
| окисляемость | 4,2 | 7,5 | 8,4 | 5,7-3,7 | - |
| То же в щелочной среде, мг: | |||||
| сухой остаток | 0 | 32 | 166 | - | - |
| плотный остаток | - | - | - | 3,1-3,2 | - |
| кремниевая кислота | 5 | 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 | 0 | 0 | 0 | - | - |
| плотный остаток | - | - | - | 7,8-4,6 | - |
| кремниевая кислота | 2,5 | 10 | 25 | 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 | 2000 | 10 |
| Крупнозернистый | 1-2 | 1500-2000 | 7-10 |
| Среднезернистый | 0,8-1,6 | 1000-1200 | 5-7 |
| Мелкозернистый | 0,4-1,2 | 1000 | 5 |
| 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.
Фильтры с плавающей загрузкой
С появлением новых фильтрующих материалов изменяется и технология фильтрационной очистки воды от нефтепродуктов. Перспективным является использование плавающих загрузок из различных полимерных материалов, обладающих достаточной механической прочностью, химической стойкостью, высокой пористостью и необходимыми поверхностными свойствами. К числу таких материалов относится полистирол различных марок, в том числе и пенополистирол.
Принципиально механизм процесса задержания нефтепродуктов фильтрами с плавающей гранулированной загрузкой не отличается от механизма фильтрования эмульсий через песчаные фильтры.
Разработаны различные аппараты для вспенивания полистирола с помощью горячей воды, пара, горячего воздуха.
В основном фильтры с плавающей полистирольной загрузкой рекомендуются для очистки природных и доочистки сточных вод. Однако в связи с высокой адгезионной способностью по отношению к нефтепродуктам их применяют и для разделения водонефтяных эмульсий. Плавающая загрузка позволяет значительно увеличить скорость фильтрования, снизить начальное содержание примесей и упростить регенерацию фильтра.
Фильтры с эластичной загрузкой
Для очистки нефтесодержащих сточных вод разработана новая технология с использованием эластичных полимерных материалов, в частности, эластичного пенополиуретана. Этот материал имеет открытоячеистую структуру со средним размером пор 0,8-1,2 мм и кажущуюся плотность 25-60 кг/м3. Эластичный пенополиуретан характеризуется высокой пористостью, механической прочностью, химической стойкостью, гидрофобными свойствами, что обеспечивает значительную поглощающую способность по нефтепродуктам.
Технология работы фильтров следующая. Сточная вода по трубопроводу поступает в емкость фильтра, заполненную измельченным пенополиуретаном размером 15-20 мм. Пройдя через слой загрузки, сточные воды освобождаются от нефтепродуктов и механических примесей и через сетчатое днище отводятся по трубопроводу из установки. В процессе фильтрования загрузка насыщается нефтепродуктами и периодически цепным ковшовым элеватором подается на отжимные барабаны для регенерации. Отрегенерированная загрузка вновь поступает в емкость фильтра, а отжатые загрязнения по сборному желобу отводятся в разделочную емкость.
Такие фильтры целесообразно применять после предварительной очистки стоков в песколовках и нефтеловушках. Очищенную воду можно использовать в техническом водоснабжении промышленных предприятий.
Общим недостатком всех рассмотренных фильтров (кроме пенополиуретановых) является то, что в результате их регенерации образуются высокоэмульгированные и весьма стойкие эмульсии, существенно затрудняющие утилизацию выделенных нефтепродуктов.
Коалесцирующие фильтры
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
