Фильтрование

Очистка от нефтепродуктов сточных вод электростанций

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.

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.

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.

Фильтрование — это что такое? Способы фильтрования

Очень большое количество веществ, особенно жидких и газообразных, нуждаются в фильтровании. Это обязательное условие получения чистого вещества (или настолько чистого, насколько это вообще возможно). Кроме того, в некоторых случаях целью является не очистка, а сбор отложений на фильтре, которые могут иметь намного большую ценность.

Определение

Фильтрование – это процесс разделения сравнительно однородного вещества на несколько составляющих. Как правило, из общей массы, остающейся неизменной после очистки, выделяются другие элементы. Проще всего рассматривать этот процесс на примере воды.

Как известно, в современном мире пить воду, даже из якобы незагрязненных водоемов, нельзя. То, что течет из-под крана, также не подходит под определение чистой воды. Как результат, перед употреблением ее нужно прогонять через фильтр.

На нем останутся вредные элементы, а конечный продукт будет если не полностью безопасным, то хотя бы не таким вредным, как оригинал.

Зачем это нужно

Про воду уже было сказано выше, больше тут добавить нечего. Если пить нефильтрованную жидкость, в которой присутствуют неоднородные смеси, ничем хорошим это не закончится.

В организме будут откладываться соли (или вымываться, в зависимости от типа воды), внутрь могут проникнуть болезнетворные микроорганизмы и возникнуть многочисленные другие проблемы. В промышленности нефильтрованная вода может стать причиной поломки дорогостоящей техники.

На крупных предприятиях это нужно для того, чтобы сотрудники не слишком сильно гробили собственное здоровье. Кроме того, мало кто не знает о стандартных противогазах, способных спасти жизнь человеку (как в случае атаки противника, так и при банальном пожаре). А ведь это тоже фильтр, пусть и несколько своеобразный.

Классификация

Для лучшего усвоения темы следует назвать и рассмотреть разные типы фильтрования. Это поможет четче понимать особенности каждой разновидности, их свойства, положительные и отрицательные стороны, а также эффективность.

1. По режиму работы фильтра:

• Постоянный.
• Периодический.

Это первый вариант разделения фильтров на типы. В первом случае устройство способно долгое время стабильно работать, не требуя дополнительного обслуживания. Вернемся опять к примеру с водой.

Она может течь сквозь фильтр с постоянной скоростью и не должна «заканчиваться».

В таких приспособлениях обычно используется большое количество элементов, каждый из которых, не препятствуя скорости прохождения жидкости, убирает часть вредных примесей.

Второй вариант, с периодической системой работы, обычно получает какую-то объемную тару, в которой накапливается отфильтрованная вода, и уже оттуда ее можно брать для собственных нужд. Главный недостаток такого фильтра заключается в том, что при активном использовании жидкость быстро кончается, и потребуется долго ждать, пока она вновь накопится. Зато такие системы обычно намного дешевле.

2, По способу фильтрации:

В первом случае вода, газ или другая смесь подается в фильтр под давлением, в результате чего само вещество быстро проходит очистку, а осадок существенно уплотняется.

В самых дешевых разновидностях устройств используется собственное давление смеси без дополнительных механических приспособлений.

Вакуумный вариант в данном случае более выгоден, так как помогает очищать вещество с тем же успехом, но с меньшими затратами. Правда, технически его сложнее реализовать.

Фильтрование при помощи давления

Среди всех вариантов очистки это самый простой способ. Очистка воды фильтрованием при помощи этой системы выполняется очень быстро. Для упрощения процесса в самых дешевых разновидностях фильтров вода, газ или любое другое вещество, требующее очистки, подается сразу под давлением.

В более дорогих устройствах могут использоваться несколько изолированных друг от друга отсеков, которые можно заменять поочередно, не останавливая работу всего устройства.

И несмотря на название, лишь иногда действительно применяется система принудительного создания давления уже непосредственно внутри самого прибора.

Фильтрование при помощи вакуума

Такая система, как уже было сказано, хоть и сложнее технически, но эффективнее с точки зрения очистки и общего удобства использования. Вакуумное фильтрование подразумевает размещение определенной емкости, куда поступает нуждающаяся в обработке смесь.

Далее уже под самой фильтрующей поверхностью создается вакуум, буквально вытягивающий основное вещество и оставляющий осадок.

Используют карусельные, дисковые, барабанные и любые другие схожие механизмы, в которых составные части могут быть без проблем заменены практически мгновенно. Это позволяет поддерживать нужный уровень эффективности устройства с минимальными затратами и без его остановки.

Фильтрующие материалы

С целью избавиться от неоднородных смесей человечество с древних времен пользуется различными способами и приспособлениями. Самый древний и известный из них – песочный фильтр. Принцип его работы очень прост. Как известно, песок имеет свойство пропускать воду, но задерживать различные взвеси и другие элементы.

В результате получается если не кристально чистая, то близкая к тому вода. Главный недостаток такого устройства заключается в следующем: песок слеживается и через непродолжительное время перестает выполнять свои функции, нуждаясь в замене. Позже появился более эффективный вариант, основанный на древесном или активированном угле.

Конструкции на такой основе работают дольше, но все еще недостаточно хороши для полноценного длительного использования. Именно поэтому сейчас в качестве фильтрующих материалов используют такие вещества, как прессованный титан, асбест, полимеры, пористое стекло и так далее.

С развитием технологий начали появляться специализированные искусственные вещества, обладающие уникальной структурой, способной качественно улавливать все вредные элементы, но пропускать основу.

Использование

Фильтрование – это процесс, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни постоянно. Взять ту же воду из-под крана. Прежде чем она попадает к нам в квартиру, эта жидкость сначала проходит через серьезную систему очистки и обеззараживания.

Правда, конечный итог все еще неудовлетворительный (особенно в некоторых регионах), из-за чего многие ставят дополнительные фильтры уже у себя дома. Воздух, которым мы дышим в местах большого скопления людей, зачастую является кондиционированным, особенно если на улице жарко.

Курильщики вообще постоянно контактируют с фильтрами, ведь они встроены в сигареты, и без них вред для организма вообще был бы запредельным (тут, правда, виноваты скорее производители, насыщающие свои изделия не чистым табаком, а какими-то подозрительными смесями с большим количеством химикатов).

Итоги

Нельзя сказать, что какой-то из фильтров является самым эффективным. Способы фильтрации напрямую зависят от возникших требований.

Например, тот же песочный фильтр часто используется для очистки бассейнов, так как там нужно работать с очень большими объемами воды, и затраты на другие разновидности изделий были бы уж слишком большими. А песок сравнительно дешев.

Выбирать фильтр рекомендуется не по способу очистки, а по удобству использования, количеству загрязнений, скорости работы и многим другим критериям, ведь ни одно устройство все равно не выдает идеального результата.