Исследование процесса очистки ливневых сточных вод от нефтепродуктов

Аннотация

Выполнено исследование установки для очистки ливневых сточных вод от нефтепродуктов. Определены степени очистки при различных исходных концентрациях нефтепродуктов. Получены эмпирические зависимости для степеней очистки на отдельных ступенях установки и проведён статистический анализ.

Полный текст

Процесс очистки сточных вод является важным элементом защиты окружающей среды. На многих предприятиях существенной проблемой является наличие нефтепродуктов в ливневых сточных водах. Предельно допустимая концентрация по нефтепродуктам на сброс очищенных сточных вод жестко регулируется и составляет для ПДК в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения (ПДК РХ) 0,05 мг/л. Концентрация нефтепродуктов и других загрязняющих веществ на выходе из соответствующей ступени очистки (С) и степень очистки (у=1-С/С0) зависят от используемого оборудования, исходных концентраций загрязняющих веществ (С0) и др. [1, 2]. Целью настоящей работы являлось исследование эффективности очистки ливневых сточных вод от нефтепродуктов на установке, схема которой представлена на рисунке 1. Рисунок 1. Схема установки очистки ливневых сточных вод Установка включает в себя приемный резервуар (ПР), горизонтальный отстойник (О) с гидроэлеватором (ГЭ), гидроциклон (ГЦ), бункер (Б), механический фильтр (Ф), систему ультрафильтрационных аппаратов (УФ) и насосы (Н1-Н3). Рисунок 2. Ультрафильтрационные аппараты В первую ступень очистки входят отстойник, гидроциклон и механический фильтр. Во вторую ступень очистки входят ультрафильтрационные аппараты. Точки контроля расположены в приемном резервуаре (1) после механического фильтра (2), после фильтров ультрафильтрации (3). Механический фильтр представляет собой систему кассет с сипроновым наполнителем. Площадь фильтрации составляет 6 м2. Фильтрующий материал сипрон состоит из лавсана (25%), капрона (50%) и нейлона (25%). Волокнистая структура материала обладает адсорбционными свойствами по отношению к нефтепродуктам и взвешенным веществам. Рисунок 3. Концентрация нефтепродуктов по месяцам Ультрафильтрационные аппараты рулонного типа (рисунок 2) включают в себя полисульфоновый фильтрующий материал. Площадь фильтрации каждого аппарата составляет 8 м2. Всего в системе 60 ультрафильтрационных аппаратов. Рисунок 4. Степень очистки от нефтепродуктов на I ступени в зависимости от концентрации на входе в ступень Нагрузка на установку может изменяться как по расходу сточных вод, так и по концентрации загрязняющих веществ. В процессе исследования расход сточных вод изменялся в течение года в среднем от 1300 м3/месяц до 3600 м3/месяц. На рисунке 3 представлено распределение концентрации нефтепродуктов по ступеням очистки в различное время года, а на рисунках 4 и 5 представлена зависимость степеней очистки () от концентрации на входе в соответствующую ступень. Величина не превышала 61,6%, а величина достигала 95,8%. На рисунке 6 представлена зависимость суммарной степени очистки () на двух ступенях в зависимости от концентрации на входе в установку. Она достигала =96,2%. Как видно из рисунков, степень очистки возрастает с увеличением концентрации на входе. При этом представляет интерес оценка статистических характеристик как работы отдельных ступеней, так и всей установки в целом. Рисунок 5. Степень очистки от нефтепродуктов на II ступени в зависимости от концентрации на входе в ступень Коэффициент корреляции между степенью очистки и концентрацией нефтепродуктов на входе в соответствующую ступень составляет: – для I ступени r1=0,589 (теснота линейной связи по шкале Чеддока – значимая); – для II ступени (ультрафильтры) r2=0.929 (теснота связи по шкале Чеддока – весьма высокая); – для всей установки r∑=0.854 (теснота линейной связи по шкале Чеддока – высокая). Рисунок 6. Суммарная степень очистки от нефтепродуктов () на установке в зависимости от концентрации на входе в установку Уравнение линейной регрессии для I ступени имеет вид: . (1) Адекватность линейной модели определялась с помощью критерия Фишера [3]. Проверка показала, что уравнение (1) не может быть статистически значимым при уровне значимости 5%. Уравнение линейной регрессии для II ступени (ультрафильтрационные аппараты) имеет вид: . (2) Проверка по критерию Фишера показала, что уравнение (2) можно считать статистически значимым при уровне значимости 5%. На рисунке 7 представлены сравнения расчетных и экспериментальных данных для II ступени. Уравнение линейной регрессии для всей установки: . (3) Проверка по критерию Фишера показала, что уравнение (3) также можно считать статистически значимым при уровне значимости 5%.На рис.8 представлены сравнения расчетных и экспериментальных данных для всей установки. Рисунок 7. График уравнения регрессии (2) с доверительными интервалами при уровне значимости 5% Рисунок 8. График уравнения регрессии (3) с доверительными интервалами при уровне значимости 5% Выводы В исследованном диапазоне изменения параметров: – степень очистки от нефтепродуктов на I ступени не превышала 61,6 %, – степень очистки от нефтепродуктов на II ступени достигала 95,8 %, – степень очистки от нефтепродуктов на всей установке достигала 96,2 %, – зависимость между степенью очистки и концентрацией нефтепродуктов на входе в установку может быть принята линейной, – зависимость между степенью очистки на 2 ступени и концентрацией нефтепродуктов на входе в ультрафильтры может быть принята линейной.