Для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод предприятий, например стоков охлаждающих жидкостей металлорежущих станков, широко применяют обработку сточных вод специальными реагентами, способствующими коагуляции примесей в эмульсиях. В качестве реагентов используют Na2C03, H2SO4,NaCl, Al2(S04)3, смесь NaCl и Al2(S04)3 и др.
Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил осуществляют в напорных гидроциклонах. При этом целесообразнее использовать напорный гидроциклон для одновременного выделения и твердых частиц и маслопродуктов, что необходимо учитывать в конструкции гидроциклона.
Схема напорного гидроциклона, предназначенного для очистки сточной воды от металлической окалины и масла. Исходная сточная вода через установленный тангенциально по отношению к корпусу гидроциклона входной трубопровод поступает в гидроциклон. Вследствие закручивания потока сточной воды твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и стекают в шламосборник, откуда периодически удаляются. Сточная вода с содержащимися в ней маслопродуктами движется вверх, при этом вследствие меньшей плотности маслопродуктов они концентрируются в ядре закрученного потока, который поступает в приемную камеру, и через трубопровод выводятся из гидроциклона для последующей утилизации. Сточная вода, очищенная от твердых частиц и маслопродуктов, скапливается в камере,откуда через трубопровод отводится для дальнейшей очистки. Регулируемое гидравлическое сопротивление предназначено для выпуска воздуха, концентрирующегося в ядре закрученного потока очищаемой сточной воды. Указанные гидроциклоны используют для очистки сточных вод сортопрокатного цеха с концентрацией твердых частиц и маслопродуктов соответственно 0,13...0,16 и 0,01...0,015 кг/мЗ и эффективностью их очистки около 0,70 и 0,50. При расходе очищаемой сточной воды 5 м3/час перепад давлений в гидроциклоне составляет 0,1 МПа.
Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией заключается в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса лежит молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде воздуха. Образование агрегатов “частица — пузырьки воздуха” зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия находящихся в воде веществ, избыточного давления воздуха в сточной воде и т.п.
В зависимости от способа образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, биологическую, электрофлотацию и т.д.
Схема флотационной пневматической установки, предназначенной для очистки сточных вод от маслопродуктов, поверхностно-активных и органических веществ, а также от взвешенных частиц малых размеров. Исходная сточная вода по трубопроводу и отверстия в нем равномерно поступает во флотатор. Одновременно по трубопроводу подается сжатый воздух, который через насадки из пористого материала в виде мельчайших пузырьков равномерно распределяется по сечению флотатора. В процессе всплывания пузырьки воздуха обволакивают частицы маслопродуктов, поверхностно-активных веществ и мелких твердых частиц, увеличивая скорость их всплывания. Образующаяся таким образом пена скапливается между зеркалом воды и крышкой флотатора, откуда она отсасывается центробежным вентилятором в пеносборник и через трубопровод направляется для обработки пены и извлечения из нее маслопродуктов. В процессе вертикального движения сточной воды во флотаторе содержащийся в воздухе кислород окисляет органические примеси, а при малой их концентрации имеет место насыщение воды кислородом. Очищенная таким образом сточная вода огибает вертикальную перегородку и сливается в приемник очищенной воды, откуда по трубопроводу подается для дальнейшей обработки.
В промышленности также используют метод электрофлотации, преимущества которого заключаются в том, что протекающие при электрофлотации электрохимические окислительно-восстановительные процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод. Кроме того, использование алюминиевых или железных электродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц за грязнений, содержащихся в сточной воде.
Очистка сточных вод от маслосодержащих примесей фильтрованием — заключительный этап очистки. Этот этап необходим, поскольку концентрация маслопродуктов в сточной воде на выходе из отстойников или гидроциклонов достигает 0,01...0,2 кг/м3 и значительно превышает допустимые концентрации маслопродуктов в водоемах. Кроме того, в оборотных системах водоснабжения допустимое содержание маслопродуктов в сточной воде на выходе из очистных сооружений во многих случаях меньше ПДК их в воде водоемов.
Адсорбция масел (как и любых нефтепродуктов) на поверхности фильтроматериала происходит за счет сил межмолекулярного взаимодействия и ионных связей. Существенное влияние на процесс осаждения маслопродуктов на фильтроматериал имеют электрические явления, происходящие на поверхности раздела кварц-водная среда, связанные с возникновением разности электрических потенциалов на этой поверхности и образованием двойного электрического слоя. На процесс адсорбции маслопродуктов влияют также и поверхностно-активные вещества (ПАВ), содержащиеся в сточной воде.
Исследования процессов фильтрования сточных вод, содержащих маслопримеси, показали, что кварцевый песок — лучший фильтроматериал. Применение реагентов повышает эффективность очистки, однако при этом значительно возрастает стоимость очистных сооружений и усложняется процесс их эксплуатации. Образующийся при этом осадок требует дополнительных устройств для его переработки.
В качестве фильтрующих материалов кроме кварцевого песка используют доломит, керамзит, глауконит. Эффективность очистки сточных вод от маслосодержащих примесей значительно повышается при добавлении волокнистых материалов (асбеста и отходов асбестоцементного производства).
Перечисленные фильтрующие материалы характеризуются рядом недостатков: малой скоростью фильтрации и сложностью процесса регенерации. Эти недостатки устраняются при использовании в качестве фильтроматериала вспененного полиуретана.Пенополиуретаны, обладая большой маслопоглощательной способностью, обеспечивают эффективность очистки до 0,97...0,99 при скорости фильтрования до 0,01 м/с, насадка из пенополиуретана легко регенерируется механическим отжиманием маслопродуктов.
Схема фильтра-сепаратора с фильтровальной загрузкой из частиц пенополиуретана, предназначенного для очистки сточных вод от маслопродуктов и твердых частиц. Сточную воду по входному трубопроводу подают под нижнюю опорную решетку. Вода проходит через фильтровальную загрузку в роторе, верхнюю решетку и очищенная от примесей переливается в приемный карман и выводится из корпуса фильтра. При концентрации маслопродуктов и твердых частиц до 0,1 кг/м3 эффективность очистки составляет соответственно 0,92...0,98 и 0,90, а время непрерывной эксплуатации фильтра — 16...24 ч. Достоинством данной конструкции являются простота и высокая эффективность регенерации фильтра, для чего включают электродвигатель. При вращении ротора с фильтровальной загрузкой частицы пенополиуретана под действием центробежных сил отбрасываются к внутренним стенкам ротора, выжимая маслопродукты из ротора, которые поступают затем в карманы и направляются на регенерацию. Время полной регенерации фильтра составляет 0,1 ч.
Схема полиуретанового фильтра для очистки сточных вод от маслопримесей. Сточная вода по трубопроводу поступает в распределительную камеру и через регулирующий вентиль и водораспределительные окна подается в фильтр, заполненный пенополиуретаном. Пройдя через слои фильтроматериала, сточная вода очищается от масла и взвешенных веществ и через сетчатое днище отводится по трубопроводу. Для поддержания постоянного уровня очищаемой воды в фильтре предусмотрена камера с регулирующим вентилем. Регенерация частиц пенополиуретана осуществляется специальным устройством, установленным на передвижной тележке, что позволяет регенерировать весь объем фильтра. Насыщенные маслом частицы пенополиуретана цепным элеватором подают на отжимные барабаны и, освободив от маслообразных и взвешенных веществ, вновь подают в фильтр. Отжатые загрязнения по сборному желобу отводят для дальнейшей переработки.