WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Проведенный комплексный статистический анализ показал, что данная модель адекватно описывает рассматриваемый процесс.

Третья глава посвящена исследованию процесса обессоливания солесодержащих сточных вод на установке обратного осмоса.

В главе приведен анализ факторов, влияющих на производительность установок обратного осмоса. Показано, что наибольшее влияние на производительность обратноосмотической мембранной установки, как и в процессе ультрафильтрации, оказывает явление концентрационной поляризации.

Явление концентрационной поляризации, сопутствующее процессу обратноосмотического разделения растворов, способствует загрязнению поверхности мембран. Снижение производительности мембранных установок на 95-97 % определяется загрязнением поверхности мембран и только на 3-5 % уплотнением их капиллярно-пористой структуры под воздействием давления.

Поэтому разработка эффективных методов борьбы с загрязнением мембран в процессе мембранного разделения является актуальной проблемой.

Проведенный анализ методов предотвращения загрязнения мембран показал, что все применяющиеся на сегодняшний день методы (применение антискейлантов, различных очищающих реагентов, гидравлические, механические методы) недостаточно эффективны или сложны в применении.

Для уменьшения загрязнения мембран в процессе обратноосмотического обессоливания и повышения производительности мембранного разделения предложен и исследован метод, заключающийся в предварительном введении в обрабатываемую воду частиц, более крупных, чем поры мембраны, и вещество которых инертно по отношению к обрабатываемой воде и к материалу мембраны.

В качестве таких частиц использовалась сажа. В главе приведена схема экспериментальной установки, ее описание, методика проведения экспериментов, результаты исследований и их анализ.

Проведенные исследования показали, что в обычном режиме работы обратноосмотической установки наблюдается падение производительности с течением времени из-за влияния процесса концентрационной поляризации. При добавлении частиц сажи в обрабатываемую воду падение производительности уменьшается (рисунок 2). Это связано с тем, что частицы сажи, добавляемые в поток исходной воды при движении его по касательной к поверхности мембраны, способствуют разрушению образующегося слоя с высокой концентрацией задерживаемых мембраной солей (слоя концентрационной поляризации).

Частицы сажи гидрофобны и поэтому имеют тенденцию к укрупнению и формированию кластерных и коллоидных соединений, так как это понижает свободную энергию раздела фаз. Загрязнители мембран - микрочастицы в водной среде обычно тоже гидрофобны. Частицы сажи в воде стремятся создавать крупные гидрофобные агрегаты с загрязняющими частицами и тем самым предотвращают загрязнение мембран, так как известно, что, чем меньше гидрофильность загрязняющих частиц, тем меньше они загрязняют поверхность мембран. Кроме того, частицы сажи служат центрами кристаллизации в насыщенных растворах и тем самым препятствуют формированию осадка на мембранах.

3,y = -0,0035x + 2,2,R2 = 0,2,2,2,y = -0,0077x + 2,R2 = 0,2,2,0 4 8 12 16 20 24 28 32 Время, ч 1 - при добавлении сажи; 2 - без добавления сажи Рисунок 2 - Изменение производительности обратноосмотической установки Проведенные исследования влияния различных концентраций сажи (от 1 до 10 г/дм3) на процесс обратноосмотического обессоливания показали, что оптимальные концентрации сажи, влияющие на производительность в сторону ее увеличения, лежат в пределах 3 -5 г/ дм3 (рисунок 3).

3,3,2,2,2,2,2,0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,Концентрация, г/дмРисунок 3–Влияние концентрации сажи на производительность обратноосмотической установки Преимуществами разработанного способа являются: экономичность (так как не применяются дорогие реагенты), не требуется повышение давления выше -, м /( м ч ) Производительность мембраны -, м /( м ч ) Производительность мембраны рабочего, не происходит загрязнение пермеата трудно удаляемыми впоследствии химическими веществами.

В результате множественного линейного регрессионного анализа на основе статистической обработки экспериментальных данных получена математическая модель процесса, показывающая зависимость производительности обратноосмотической установки от времени и концентрации сажи. Уравнение регрессии этой модели:

Y = 2,8205 - 0,00354 x1 + 0,04028x2 - 0,00415 x22, где Y – производительность установки обратного осмоса, м3 /(м2 ч);

x1 – время, ч;

x2 – концентрация сажи, добавляемой в исходный поток, г/ дм3.

Статистический анализ модели показал, что она адекватно описывает исследованный процесс.

Солесодержание стоков НПП (во второй системе канализации) колеблется в пределах 3000-7000 мг/дм3, поэтому было проведено исследование качества очистки сточных вод с солесодержанием до 7000 мг/ дм3. Составы исходной воды и очищенной после обратноосмотической установки приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Эффективность обессоливания минерализованных сточных вод обратным осмосом Содержание в Требова- Единицы очищенной воде после Содержание в Эффективность ния к измерений обратноосмотической исходной воде очистки, % Показатели оборот- установки ной воде 1 проба 2 проба 1 проба 2 проба 1 проба 2 проба НПП воды воды воды воды воды воды Сульфаты мг/дм3 152 289 0,8 1,3 < 500 99,5 99,Хлориды мг/дм3 2140 3930 24,9 37,3 < 500 98,8 98,Na мг/дм3 1030 1490 14,1 17,5 - 98,7 98,Mg мг/дм3 121 206 1,0 1,4 - 99,2 99,Ca мг/дм3 257 790 1,9 5,2 - 99,2 99,Общая мг экв/дм3 33,3 56,6 0,18 0,38 <15 99,5 99,жесткость Общее соле- мг/дм3 4130 7140 49,5 74,4 < 2000 98,8 99,содержание В четвертой главе приведены результаты исследований очистки сточных вод в МБР.

МБР позволяют интенсифицировать процессы биологической очистки вследствие обеспечения высокой концентрации активного ила в реакторе и соответственно высокой окислительной мощности. Сочетание биологических и мембранных методов для отделения активного ила от очищенной воды позволяет создавать благоприятные условия для развития и адаптации активных илов, упрощает процесс их использования, так как наличие вспухающего ила не влияет на эффективность очистки. Большим преимуществом биомембранной технологии является сокращение площадей, занимаемых сооружениями биологической очистки.

Основным фактором, влияющим на работу МБР, является снижение производительности мембранных сепараторов вследствие биологического обрастания поверхности мембран.

В главе приведен подробный анализ разработанных методов защиты мембран от биологических загрязнений. Показано, что наиболее часто применяющиеся методы обратных промывок с добавлениями биоцидов недостаточно эффективны. Даже добавление повышенных доз биоцидов в промывочную воду (например, гипохлорита натрия в количестве 100 мг/л) не позволяет достичь полной очистки мембраны и восстановления ее производительности. После обработки биоцидами мертвые бактерии и биопленка по-прежнему остаются на поверхности мембраны. Таким образом, существует необходимость разработки новых эффективных методов защиты мембранных элементов от биологических загрязнений.

Для защиты мембран от биологического загрязнения предложен способ с применением катализаторов окисления. Исследования эффективности способа проведены на экспериментальной установке, включающей биореактор и для отделения активного ила мембранный сепаратор с микрофильтрационными металлокерамическими мембранами, модифицированными катализаторами. В главе приведена схема экспериментальной установки, ее описание, методика проведения экспериментов, результаты исследований и их анализ.

Производилась биологическая очистка сточных вод с показателями качества: БПКп - 140-150 мг/дм3, ХПК - 260-290 мг/дм3, взвешенные вещества – 130-150 мг/дм3, рН 7,8-7,9.

Установлено, что при использовании для отделения активного ила мембранного модуля, содержащего обычную немодифицированную мембрану, происходит заметное снижение производительности с течением времени.

Снижение производительности связано с биологическим загрязнением мембраны.

При использовании мембранного модуля, содержащего мембрану, модифицированную оксидами марганца или оксидами кобальта, происходит значительное увеличение производительности мембранного аппарата (рисунок 4).

y = -0,5529Ln(x) + 8,R2 = 0,y = -1,1538Ln(x) + 8,R2 = 0,y = -2,5332Ln(x) + 7,R2 = 0,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Время, ч 1 – мембрана, модифицированная оксидами марганца; 2 – мембрана, модифицированная оксидами кобальта; 3 – немодифицированная мембрана Рисунок 4 – Изменение производительности МБР Увеличение производительности мембранной установки связано с уменьшением биологического загрязнения мембраны. Катализаторы, нанесенные на мембрану, обеспечивают высокие скорости окисления органических веществ, попадающих на мембрану.

При проведении экспериментов доза активного ила в мембранном реакторе составляла 10-12 г/дм3, что способствовало значительному увеличению окислительной мощности по удалению органических загрязнений. За время аэрации 3 часа БПК очищаемой воды снизилось до 2-3 мг/дм3, ХПК до 35 - мг/дм3. Полученные показатели соответствуют качеству оборотной воды -Производительность, м /( м ч ) нефтеперерабатывающих предприятий согласно ВУТП–97. Показатели эффективности очистки приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Эффективность очистки сточных вод в МБР Содержание Единицы Содержание в в Требования Эффект Показатели изме- исходной очищенной к оборотной очистки, % рений воде воде после воде МБР БПКполн мг/дм3 140-150 2,0-3,0 <25 97,9 - 98,ХПК мг/дм3 260-290 35 - 40 - 84,6 - 87,взвешенные мг/дм3 130-150 отс. <25 99,вещества рН 7,8-7,9 7,8-7,9 7-8,5 - В пятой главе изложены результаты разработки ресурсосберегающей химико-технологической водной системы НПП на основе теоретических и экспериментальных исследований мембранных процессов разделения.

В разработанной системе все виды сточных вод: производственноливневые, нефтесодержащие, солесодержащие, химзагрязненные, поверхностный сток (дождевой и талый), хозяйственно-бытовые сточные воды подвергаются очистке и используются повторно в производственных циклах. Преимущество предлагаемой системы по сравнению с традиционной заключается в отсутствии сбросов сточных вод в водные объекты. Кроме того, значительно уменьшается забор свежей воды, что способствует рациональному использованию водных ресурсов. В данную систему включены разработанные на основе мембранных процессов технологические схемы очистки сточных вод первой и второй системы канализации НПП.

Технологическая схема очистки сточных вод первой системы канализации НПП, включающая сооружения механической, физико-химической, биохимической очистки, приведена на рисунке 5.

1-ливнесброс; 2-решетки; 3-гидроциклон; 4-нефтеловушка; 5-флотатор; 6-биореактор;

7-мембранный сепаратор; 8-емкость очищенной воды; 9-илоуплотнитель; 10- установка механического обезвоживания осадка; 11-площадка компостирования; 12-центрифуга; 13бункер отходов; 14-аварийная емкость; I-сточная вода; II-нефтепродукты; III-фугат; IVосадок; V-отвод пены; VI-воды от обезвоживания ила; VII-возвратный ил; VIII-очищенная вода в систему оборотного водоснабжения; IX-избыточный ил; X-кек на переработку; XI – промывная вода.

Рисунок 5.1 – Схема очистки сточных вод первой системы канализации НПП Очистка сточных вод производится следующим образом. Стоки поступают в ливнесброс 1, который предназначается для перепуска сточных вод в аварийную емкость 14, когда их количество превышает расчетный расход (во время дождя или в случае аварии). Сточная вода из ливнесброса фильтруется через решетки для задержания крупных загрязнений 2. Задержанные загрязнения загружаются в бункеры отходов 13 для последующей утилизации. Далее в системе для уменьшения загрязнения окружающей среды испарениями продуктов с поверхности сооружений используется закрытая установка физико–химической очистки нефтесодержащих сточных вод, разработанная ГУП ИНХП РБ, состоящая из гидроциклона 3, полочной нефтеловушки 4 и флотатора 5. Сточные воды сначала проходят грубую очистку в безнапорном гидроциклоне, выполняющем роль песколовки, затем очистка от основной массы нефтепродуктов и механических примесей производится в полочной нефтеловушке и далее во флотаторе. Нефтешлам, образующийся при очистке воды, вместе с пеной обезвоживается на центрифуге 12. Затем для более глубокой очистки от растворенных органических загрязнений сточные воды направляются на сооружения биохимической очистки.

Биохимическая очистка производится в МБР, состоящем из биореактора 6 и мембранного сепаратора 7. В биореакторе происходит окисление растворенных органических веществ микроорганизмами активного ила в аэробных условиях.

Для подачи воздуха предусмотрена пневматическая система аэрации. Отделение активного ила от очищенной воды осуществляется в мембранном сепараторе, содержащем металлокерамическую микрофильтрационную мембрану. Для повышения производительности сепарации мембраны содержат катализаторы окисления. В мембранном сепараторе происходит разделение воды и активного ила. Очищенная вода направляется в емкость очищенной воды 8, а активный ил возвращается в биореактор для повторного использования. Избыточный активный ил поступает в илоуплотнители 9, затем в установки механического обезвоживания 10 и далее на площадки компостирования 11. Промывка мембранного сепаратора осуществляется из емкости 8. Вода из накопительной емкости очищенной воды направляется в систему оборотного водоснабжения на повторное использование.

Технологическая схема очистки сточных вод второй системы канализации НПП, включающая сооружения механической, физико-химической очистки и обессоливания солесодержащих стоков, приведена на рисунке 6.

Для механической и физико-химической очистки сточных вод второй системы канализации в данной технологической схеме применяются те же сооружения, что и для первой системы канализации: решетки 1, гидроциклон 2, нефтеловушка 3, флотатор 4. Далее для повышения степени очистки от эмульгированных нефтепродуктов сточные воды направляются в УФ установку с металлокерамическими мембранами 9.

Для повышения производительности УФ установки сточные воды перед мембранной очисткой насыщаются воздухом в сатураторе 7. Подача воздуха в напорный трубопровод осуществляется с помощью эжектора 5, после которого установлен смеситель 6. Водовоздушнонефтяная смесь подается на мембранный модуль через сетчатый фильтр 8, служащий для задержания взвешенных частиц размером более 50 мкм.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»