Filtracja Wody i Cieczy Ropopochodnych: Metody i Technologie
- Szczegóły
Nawet najlepiej zaprojektowane systemy ochrony środowiska nie są w stanie całkowicie wyeliminować ryzyka awarii. Rozlew ropopochodny, wyciek chemikaliów czy skażenie ściekami to sytuacje, w których liczy się każda minuta. Za usuwanie skutków awarii odpowiada właściciel terenu lub instalacji, a w sytuacjach poważnych - Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska oraz wyspecjalizowane jednostki straży pożarnej.
Każda awaria wodna to test skuteczności systemu ochrony środowiska. Szybka reakcja, dostęp do odpowiedniego sprzętu i dobrze przeszkolony personel potrafią ograniczyć skutki zanieczyszczenia do minimum.
Separatory Substancji Ropopochodnych
Separatory substancji ropopochodnych przeznaczone są do oczyszczania wód deszczowych, roztopowych i poprocesowych z terenów, które w sposób permanentny zagrożone są skażeniem substancjami ropopochodnymi. Są to urządzenia przepływowe, w których w sposób mechaniczny następuje separacja olei wolnych i emulsji semistabilnych od reszty ścieków podczas ich przepływu przez instalację.
Separator jest urządzeniem przepływowym, w którym następuje wydzielenie zarówno lżejszych od wody substancji ropopochodnych, jak i cięższej od wody zawiesiny. Wlot do urządzenia wyposażony jest w deflektor zapewniający laminarny przepływ dostających się do osadnika ścieków.
W osadniku zatrzymywana jest zawiesina łatwo opadająca. W osadniku prędkość przepływu ścieków zostaje zmniejszona i w wyniku sedymentacji następuje osadzenie się zawiesiny ogólnej, np. mułu, szlamu, żwiru, na dnie zbiornika (sedymentacja). Osadnik może być elementem indywidualnym lub zintegrowanym z separatorem.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Następnie ścieki przepływają do komory separacyjnej, gdzie następuje separacja cząstek substancji ropopochodnych i ich wypływanie w postaci kropli na powierzchnię oraz sedymentacja części zawiesiny i jej opadanie.
Rodzaje Separatorów
Separatory Grawitacyjne
Ich konstrukcja pozwala na odseparowanie dużych drobin substancji ropopochodnych przy wykorzystaniu zjawiska flotacji. Odpowiednio duże kropelki, korzystając z różnicy gęstości cieczy oraz przeciwdziałając sile grawitacji, wypływają na powierzchnię cieczy. Do tej grupy urządzeń będą należały głównie separatory ropopochodne klasy II.
Separatory Koalescencyjne
Separatory koalescencyjne wyposażone są we wkłady koalescencyjne, których zadaniem jest zwiększenie powierzchni aktywnej w separatorze, a poprzez to wzbudzenie lub przyspieszenie zjawiska separacji flotujących kropli produktów ropopochodnych. Aby zdecydowanie zwiększyć skuteczność podczyszczania ścieków opadowych, wykorzystuje się dodatkowo w separatorach ropopochodnych zjawisko koalescencji. Wtedy też budowa i wyposażenie separatora są inne.
Zazwyczaj montowane są w nim specjalne wkłady koalescencyjne wykonane z materiału, który wspomaga proces koalescencji i jest odporny na działanie substancji ropopochodnych. Najbardziej popularne są otwartoporowe pianki (często pianki poliuretanowe) oraz tkaniny ze stali nierdzewnej przeplatanej polipropylenem (np. separatory ACO).
W separatorze z wkładem koalescencyjnym mniejsze kropelki substancji ropopochodnych, które w urządzeniu grawitacyjnym mogłyby nie zostać odpowiednio ze sobą połączone, docierają do materiału i na nim ulegają adsorpcji. Na materiale drobinki substancji ropopochodnych łączą się w większe elementy, odrywają się od materiału i wypływają na powierzchnię.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Dodatkowo, większość separatorów koalescencyjnych wyposażonych jest w automatyczne zamknięcie pływakowe. Odpowiednio wytarowany pływak unosi się na granicy faz: woda/substancja olejowa i w chwili uzyskania maksymalnego poziomu magazynowania oleju zamyka odpływ separatora, uniemożliwiając tym samym zanieczyszczanie środowiska.
Zasada Działania Separatorów Koalescencyjnych
Dalsze oczyszczanie zachodzi w separatorze, gdzie wykorzystywane jest zjawisko flotacji i koalescencji. Większe cząstki związków ropopochodnych flotują bezpośrednio (w separatorach grawitacyjnych), a te, które uległy podziałom na drobne krople, podlegają zjawisku koalescencji na specjalnych wkładach (w separatorach koalescencyjnych), gdzie łączą się ze sobą, tworząc większe elementy (krople), następne odrywają się od materiału i flotują, tworząc w górnej części separatora warstwę filmu olejowego. Czysta woda pozbawiona zanieczyszczeń odpływa przez syfon do odbiornika.
Skuteczność grawitacyjnego procesu separacji cieczy lekkich ze strumienia ścieków jest uwarunkowana funkcjonowaniem filtra koalescencyjnego lub lamelowego. Na powierzchni filtra dochodzi do stabilizacji laminarnego przepływu w ściśle określonych trajektoriach ruchu cząstek, w ukośnych i równoległych kanalikach filtra typu „plaster miodu”.
Przepływ strumienia cieczy odbywa się ku górze wraz z zafalowaniem wywołanym przez układ kanalików. Pozwala to na osadzanie się substancji ropopochodnych na ścianach kanalików, wzajemne łączenie się cząsteczek cieczy lekkich - koalescencję, następnie odrywanie się większych cząstek mających już zdolność wyporu i przemieszczanie się ich ku górze, gdzie wypływają na powierzchnię w komorze technologicznej.
Separator Koalescencyjny z By-passem
Przy dużych powierzchniach utwardzonych, przekraczających 1000 m2, można zastosować w separatorze koalescencyjnym by-pass. Jest to obejście burzowe zwiększające kilkukrotnie przepustowość nominalną. W praktyce oznacza to, że podczas nawalnego deszczu pierwsza fala wód opadowych, która spłukiwała powierzchnie zaolejone, oczyszczana jest w separatorze, natomiast pozostała część wód opadowych, po spiętrzeniu, kierowana jest bezpośrednio do odbiornika, omijając separator.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
Zastosowane obejście hydrauliczne posiadają budowę dostosowaną do wymagań Rozporządzenia Ministra Środowiska Dz.U. 27 poz. 169 z 28 stycznia 2009 roku. Powodują iż nie dochodzi do przeciążenia hydraulicznego separatora.
W przypadku przepływu nie przekraczającego przepływu nominalnego wszystkie ścieki kierowane są do komory separacyjnej. Natomiast w przypadku większych przepływów niż nominalny ścieki zostaną skierowane wewnętrznym by-passem bezpośrednio do odbiornika.
Stosowanie systemów by-pass jest dla inwestora bardzo korzystne, gdyż zmniejsza koszt inwestycji oraz przyszłe koszty eksploatacji.
Automatyczne Urządzenia Ostrzegawcze
Zgodnie z normą PN-EN 858-1, separatory substancji ropopochodnych muszą być wyposażone w samoczynne urządzenia ostrzegawcze, które kontrolują takie parametry, jak: grubość warstwy substancji ropopochodnej i spiętrzenie cieczy w separatorze. Za pomocą sygnałów dźwiękowych i wizualnych informują eksploatatora o osiągniętym poziomie awaryjnym. Wiele urządzeń komunikuje się przy tym z serwerem eksploatatora przez GPRS na bieżąco informując o aktualnej sytuacji.
Czujniki stosowane w separatorach:
- Czujniki poziomu benzyny: Wykonywane są zwykle jako zanurzeniowe i działają na zasadzie zmiany przewodności elektrycznej lub zmiany częstotliwości emitowanego sygnału.
- Czujnik poziomu osadu: Instalowany jest w dolnej części osadnika wstępnego i ma za zadanie mierzyć poziom gromadzącego się w nim szlamu, po którego przekroczeniu zbiornik powinien być opróżniony i dokładnie wypłukany. Czujnik poziomu osadu działa najczęściej na zasadzie ultradźwiękowej.
- Czujnik przepełnienia: Kontroluje przepełnienie cieczy lub przepływ zwrotny w separatorze. Działa podobnie jak czujnik poziomu benzyny, jest tylko wyżej instalowany.
Dobór Separatora Ropopochodnego
Dobór separatora ropopochodnego (bez by-passa) w pierwszej kolejności wymaga określenia odpowiedniej klasy urządzenia według normy PN-EN 858:2005. Następnie należy określić wielkość nominalną separatora, czyli przepływ w l/s.
Na podstawie określonego przepływu nominalnego z katalogu producenta można wybrać odpowiedniej wielkości urządzenie, pamiętając przy tym, że separator nie może być za mały, gdyż zbyt mały przepływ nie pozwoli na właściwą separację, ale nie powinien też być zbyt duży ze względów czysto ekonomicznych.
Wielkość nominalną separatora koalescencyjnego (NG), można wyznaczyć ze wzoru: [Wzór do wstawienia].
Montaż i Eksploatacja Separatorów
Wszystkie separatory substancji ropopochodnych są urządzeniami do montażu zewnętrznego, w uprzednio przygotowanym wykopie. Podłoże musi być poziome i płaskie, aby urządzenia mogło stać na całej powierzchni, poza tym podłoże musi być wystarczająco nośne. ziarnistość 8/16, min. grubość warstwy 30 cm, Dpr=95%) i następnie 3-10 cm zagęszczonego piasku.
Odległość między ścianą wykopu i zbiornikiem musi wynosić min. 70 cm. Ściany wykopu muszą odpowiadać normie DIN 4124. Przy zabudowie separatora koniecznie zwrócić uwagę na lokalne warunki pozwalające na zabudowę chroniącą przed mrozem.
Separator nie jest urządzeniem bezobsługowym. Do prawidłowej i skutecznej pracy wymaga bieżącej kontroli oraz przeprowadzania cyklicznych serwisów przez przygotowane do tego osoby.
Czyszczenie Separatorów Ropopochodnych
Czyszczenie separatorów ropopochodnych jest niezbędnym zabiegiem poprawnej eksploatacji separatora, który należy przeprowadzać regularnie, zgodnie z zaleceniami producenta. Częstotliwość czyszczenia separatorów ropopochodnych zależy od ilości ścieków, które są przez nie przepływane, a także od rodzaju ropopochodnych, które mogą się w nich znajdować. Zgodnie z zaleceniami producentów, separatory ropopochodnych powinny być czyszczone co najmniej raz w roku.
Metody czyszczenia separatorów:
- Czyszczenie ręczne: Polega na usunięciu ropopochodnych z separatora za pomocą ręcznych narzędzi, takich jak łopatki, szczotki lub odkurzacze przemysłowe.
- Czyszczenie mechaniczne: Polega na użyciu specjalistycznych maszyn i urządzeń, które umożliwiają szybkie i skuteczne usunięcie ropopochodnych z separatora.
- Płukanie wodą pod ciśnieniem: Jest jedną z najpopularniejszych metod czyszczenia separatorów ropopochodnych.
- Płukanie wodą i środkami chemicznymi: Jest metodą, która pozwala na usunięcie bardziej opornych ropopochodnych. Metoda ta polega na zastosowaniu strumienia wody pod wysokim ciśnieniem, który miesza się ze środkami chemicznymi, tworząc pianę.
- Odsysanie: Jest metodą, która pozwala na usunięcie ropopochodnych z separatora za pomocą specjalistycznych urządzeń ssących.
- Wypompowywanie: Jest metodą, która polega na usuwaniu ropopochodnych z separatora za pomocą pomp.
Opróżnianie separatora z substancji ropopochodnych należy wykonywać przy osiągnięciu maksymalnie 80% pojemności strefy gromadzenia się cieczy lekkich, a także osadnika - przy osiągnięciu 50% pojemności zbiornika.
Po odpompowaniu substancji ropopochodnych i szlamów należy przeprowadzić właściwy serwis separatora, który polega na demontażu filtrów koalescencyjnych, ich wyczyszczeniu, a w razie potrzeby - wymianie na nowe.
Substancje ropopochodne, mieszaniny wodno-olejowe i szlamy zgromadzone w separatorze są substancjami niebezpiecznymi (o kodzie odpadu 13 05 08). Należy bezwzględnie przestrzegać wszelkich zasad eksploatacyjnych zapisanych w DTR zainstalowanych urządzeń.
Odpady z separatorów ropopochodnych są uznawane za odpady niebezpieczne, dlatego też ich utylizacja jest kosztowna. Cena czyszczenia separatora obejmuje koszt odbioru odpadów. Cena czyszczenia separatora ropochodnych ustalna jest indywidualnie.
Koagulacja i Flotacja w Oczyszczaniu Wody
Każdy ciąg technologiczny w procesach uzdatniania wody i oczyszczania ścieków składa się z pojedynczych procesów. Koagulacja jest procesem fizykochemicznym polegającym na zaburzeniu układu koloidalnego. Ma ona na celu związanie drobnych, rozproszonych zanieczyszczeń w większe agregaty mające skłonność do sedymentacji, czyli samoczynnego opadania na dno wskutek działania grawitacji. W wyniku czego, nad osadem unosi się częściowo oczyszczona ciecz.
Następnie poprzez związanie z pęcherzykami gazu, zmniejsza się ich gęstość, dzięki czemu na wodzie zaczynają unosić się agregaty zawiesiny. Proces ten nazywamy FLOTACJĄ.
W celu przeprowadzenia skutecznej koagulacji stosuje się koagulanty - czyli środki chemiczne, które dodawane są do oczyszczanego medium (wody, ścieków). Najczęściej stosowanymi koagulantami są siarczan glinu Al2(SO4)3 oraz żelaza Fe2(SO4)3.
Proces koagulacji nie byłby możliwy bez mieszania. Mieszanie jest operacją stosowaną w bardzo wielu gałęziach przemysłu. Pozwala na uzyskanie jednorodności pod względem gęstości, stężenia, temperatury oraz innych właściwości mieszaniny w środowisku jedno- lub wielofazowym.
W procesie koagulacji do mieszania dochodzi już na samym początku. Reagenty, czyli koagulanty mieszane są w zbiornikach roztworowych. Następnie za pomocą pomp dozujących substancje podawane są do właściwych komór koagulacji.
Roztwory, które po wymieszaniu, utrzymują swoją stabilność chemiczną, mogą być wymieszane za pomocą mieszadeł ręcznych. Roztwory, które nie utrzymują stabilności chemicznej, mają skłonność do rozwarstwiania, muszą być stale mieszane.
Flotacja w Oczyszczaniu Ścieków
W procesie oczyszczania ścieków przemysłowych, szczególnie gdy mowa o ściekach z substancjami tłustymi i oleistymi, swój udział ma flotacja, która stanowi jedną z najważniejszych metod separacji tego typu zanieczyszczeń. W jej przebiegu możliwe jest skuteczne oddzielenie cząstek tłuszczów, olejów i innych zawiesin od wody dzięki wykorzystaniu mikropęcherzyków powietrza. W praktyce przekłada się to na dobrą wydajność oczyszczania i mniejsze obciążenie dalszych etapów technologicznych.
Flotacja jest procesem fizykochemicznym. Polega na unoszeniu cząstek stałych i innych zanieczyszczeń na powierzchnię cieczy z wykorzystaniem w tym celu specjalnie wprowadzonych do tej cieczy mikropęcherzyków powietrza. W naturze lżejsze rzeczy mają tendencję do unoszenia się na wodzie.
W oczyszczaniu metodą flotacji wykorzystuje się ten fakt i dodatkowo go potęguje - pęcherze powietrza “oblepiają” zanieczyszczenia i wynoszą cząsteczki zanieczyszczeń w górę. W efekcie na górze zbiornika tworzy się zwarta piana, potocznie zwana kożuchem.
Flotacja jest więc taką metodą oczyszczania, która działa w oparciu o zasadę: To co lżejsze od wody, unosi się w kierunku jej powierzchni. W myśl tej zasady do ścieków prowadza się strumień bardzo drobnych pęcherzyków powietrza, te zaś”przyczepiają” się do cząstek zanieczyszczeń.
Flotator - to właśnie dzięki niemu proces flotacji ścieków w ogóle jest możliwy. Ogólna filtracja polega na wytwarzaniu pęcherzyków na różne sposoby - mechanicznie poprzez mieszadła, elektrochemicznie w wyniku elektrolizy wody itd. I jest stosowana tam, gdzie nie ma potrzeby wysokiej precyzji działania, np. przy wstępnym oddzielaniu tłuszczów ze ścieków w małych zakładach.
W przypadku ścieków przemysłowych o dużej zawartości tłuszczów, olejów i lekkich zawiesin stosuje się flotację DAF (ang. Dissolved Air Flotation). Proces polega na nasyceniu części wody powietrzem pod ciśnieniem, a następnie gwałtownym obniżeniu tego ciśnienia w komorze flotacyjnej. Powoduje to wydzielanie się ogromnej liczby mikropęcherzyków.
Flotacja przede wszystkim pozwala usuwać substancje trudno opadające w tradycyjnych osadnikach grawitacyjnych. Do takich substancji należą oleje, tłuszcze i cząstki zawieszone, które w normalnych warunkach długo utrzymywałyby się ściekach.
Ścieki przemysłowe charakteryzują się dużą różnorodnością składu - mogą zawierać oprócz tłuszczów czy olejów również białka, włókna, substancje ropopochodne czy emulgatory. Flotatory pomagają skutecznie redukować koszty związane z oczyszczaniem ścieków oraz spełniać wymogi prawne nakładane na przedsiębiorstwa.
Przepisy Prawne
Szczegółowe wytyczne dotyczące wymogów stosowania, a także typów, miejsc i sposobu zabudowy separatorów reguluje Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. (Dz. U. z 2014 r. nr 023, poz. 1800) w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego norma PN-EN 858:2005 „Instalacje oddzielaczy lekkich płynów. Cz.1”, oraz PN-S-02204:1997.
Natomiast zasady utylizacji zgromadzonych w separatorze substancji - Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27.09.2001 w sprawie katalogu odpadów (Dz. U.
Podsumowanie
Biorąc pod uwagę obecne przepisy, przy odprowadzaniu wód opadowych należy bezwzględnie, na wszystkich terenach, gdzie istnieje ryzyko niekontrolowanego wycieku substancji lżejszych od wody, tzw. cieczy lekkich, jak oleje, benzyny, smary czy też spłukiwane są z nawierzchni bitumicznej pozostałości po ogumieniu, stosować separatory ropopochodne.
Na takich obszarach cały system zbierania i odprowadzania wody opadowej powinien być wyposażony w separator, który oczyści spływającą wodę zanim trafi ona do kanalizacji lub bezpośrednio do rzeki. Separatory ropopochodne pozwolą na usunięcie zawiesin mineralnych i węglowodorów, które są bardzo niebezpieczne dla środowiska naturalnego oraz ludzi. Wystarczy niewielka ilość benzyny, aby skazić wodę, która jest podstawowym źródłem życia dla wielu organizmów.
Gdy instalacja zostanie wykonana, należy natomiast pamiętać o odpowiednio częstym opróżnianiu i serwisowaniu seperatora.
tags: #filtracja #wody #i #cieczy #ropopochodnych #metody
