Lekkie ciecze są nierozpuszczalnymi w wodzie substancjami o gęstości mniejszej niż woda i obejmują substancje takie jak oleje mineralne, benzyna, olej napędowy i inne związki węglowodorowe. Są one często wytwarzane w procesach przemysłowych, w transporcie drogowym lub podczas przechowywania i przetwarzania produktów naftowych. Lekkie ciecze stanowią poważne wyzwanie w przemysłowym uzdatnianiu wody i ścieków, ponieważ nie tylko stanowią zagrożenie dla środowiska, ale mogą również pogorszyć funkcjonalność oczyszczalni ścieków.
Niniejszy artykuł zawiera kompleksowy przegląd definicji, właściwości fizykochemicznych cieczy lekkich, ich wpływu na uzdatnianie wody oraz technologii skutecznego usuwania ich ze strumieni wody i ścieków.
Spis treści
Definicja i właściwości cieczy lekkich
Leichtflüssigkeiten sind organische Flüssigkeiten, die eine geringere Dichte als Wasser aufweisen (meist < 1 g/cm³). Aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaften mischen sie sich nicht mit Wasser und bilden auf dessen Oberfläche eine Trennschicht.
Typowe przykłady lekkich cieczy:
- Oleje mineralne: oleje smarowe, oleje silnikowe.
- Paliwa: benzyna, olej napędowy, parafina.
- Oleje hydrauliczne: Stosowane w maszynach przemysłowych i pojazdach.
Właściwości fizyko-chemiczne:
- Gęstość: Od 0,7 do 0,95 g/cm³, w zależności od składu.
- Lepkość: Bardzo różna; oleje smarowe są bardziej lepkie niż paliwa.
- Hydrofobowe: Nie rozpuszczają się w wodzie, ale przylegają do materiałów organicznych lub mikrodrobin plastiku.
- Lotność: Wiele lekkich cieczy, takich jak benzyna, charakteryzuje się wysoką lotnością, co oznacza, że mogą być również uwalniane w postaci gazowej.
Pochodzenie i występowanie cieczy lekkich w ściekach
Lekkie ciecze dostają się do systemów wodnych lub kanalizacyjnych na różne sposoby:
1. procesy przemysłowe:
- Firmy produkcyjne i warsztaty: Poprzez stosowanie olejów smarujących i tnących.
- Przemysł petrochemiczny: Ścieki z rafinerii często zawierają duże ilości węglowodorów.
2. transport i ruch drogowy:
- Woda spływająca z dróg: Z powodu wycieków oleju z pojazdów i wycieków na nawierzchnie dróg.
- Stacje benzynowe: Utrata wody i przelewy prowadzą do zanieczyszczenia wody deszczowej.
3. przechowywanie i wypadki:
- Magazyny ropy naftowej: Wycieki ze zbiorników lub rurociągów.
- Wypadki: Wycieki oleju po wypadkach cystern lub pęknięcia rur.
Działanie lekkich cieczy
1. wpływ na środowisko:
- Lekkie ciecze unoszą się na powierzchni wody i tworzą bariery, które utrudniają wymianę tlenu z atmosferą. Prowadzi to do braku tlenu w zbiornikach wodnych i szkodzi ekosystemom wodnym.
- Wiele lekkich płynów jest toksycznych i zanieczyszcza florę i faunę na skażonych obszarach.
2. problemy operacyjne w stacjach uzdatniania wody:
- Zanieczyszczenia: Osady olejów i smarów na membranach lub w przewodach rurowych.
- Utrata wydajności: Filtry i separatory zatykają się szybciej, co zwiększa koszty operacyjne.
- Korozja: Niektóre węglowodory mogą wywoływać reakcje chemiczne, które uszkadzają materiały.
Technologie usuwania lekkich cieczy
Oczyszczanie ścieków zawierających lekkie ciecze wymaga specjalnych technologii w celu zapewnienia skutecznej separacji i utylizacji.
1. procesy mechaniczne
Separatory oleju:
Separatory oleju to sprawdzone systemy do oddzielania lekkich cieczy w oparciu o różnicę gęstości między wodą a olejem.- Separator grawitacyjny: Woda przepływa powoli przez komorę, dzięki czemu oleje wypływają na powierzchnię i mogą zostać odtłuszczone.
- Separator koalescencyjny: Dzięki zastosowaniu elementów koalescencyjnych (drobnych struktur) małe kropelki oleju są łączone w większe kropelki, które można łatwiej oddzielić.
- DIN 1999-100: Norma dotycząca separatorów cieczy lekkich, stosowana w szczególności na stacjach benzynowych i w warsztatach.
Odstojniki Lamella:
Systemy te wykorzystują nachylone płyty, które spowalniają przepływ wody i pomagają oddzielić lekkie ciecze.
2. technologie membranowe
Ultrafiltracja (UF):
Hydrofobowe membrany mogą skutecznie zatrzymywać lekkie ciecze i umożliwiają niemal całkowite usunięcie cząstek oleju.
3. procesy chemiczne
Systemy CP:
Kropelki oleju są wiązane za pomocą specjalnych środków strącających i flokulantów i osadzają się w postaci szlamu. Technologia ta jest szczególnie skuteczna w przypadku wysokich stężeń lekkich cieczy.Adsorpcja:
Węgiel aktywny lub inne materiały adsorpcyjne wiążą węglowodory i oczyszczają wodę.
Zdjęcie: Nasz system ALMA CHEM MCW CP z filtrem z węglem aktywnym do usuwania lekkich cieczy, AOX, ChZT, metali ciężkich i cyjanku.
4. Flotacja: sprawdzona technologia usuwania lekkich cieczy
Flotacja to wysoce skuteczny proces usuwania lekkich cieczy ze strumieni wody i ścieków. Wykorzystuje on zasadę różnic gęstości i przylegania cząstek lub kropelek cieczy do pęcherzyków gazu, aby umożliwić oddzielenie niepożądanych substancji. Proces ten jest stosowany w różnych konfiguracjach i oferuje wysoką wydajność, szczególnie w oczyszczaniu ścieków zawierających zemulgowane lub drobno zdyspergowane lekkie ciecze.
Podstawowa zasada flotacji
Flotacja opiera się na wtryskiwaniu drobnych pęcherzyków gazu do ścieków. Pęcherzyki te przyczepiają się do cząstek lub kropelek oleju i zmniejszają ich gęstość, dzięki czemu mogą one wypłynąć na powierzchnię. Unoszące się zanieczyszczenia są następnie usuwane za pomocą specjalnych systemów zgarniających.
Flotacja rozpuszczonym powietrzem (DAF)
W procesie flotacji rozpuszczonym powietrzem powietrze jest rozpuszczane w wodzie pod ciśnieniem. Po uwolnieniu ciśnienia powstają mikroskopijnie małe pęcherzyki powietrza, które przyczepiają się do kropelek oleju i ciał stałych.
Zalety:
- Usuwa najdrobniejsze krople oleju i zemulgowane lekkie ciecze.
- Bardzo skuteczny w przypadku dużych ilości ścieków.
- Nadaje się do dużych natężeń przepływu.
Obszary zastosowań: Przemysł petrochemiczny, przemysł mleczarski, ścieki ze stacji benzynowych, ścieki przemysłowe.
Etapy procesu flotacji rozpuszczonym powietrzem (DAF)
Obróbka wstępna:
Grube cząstki i większe krople oleju są usuwane przez sedymentację lub separatory wstępne w celu zmniejszenia obciążenia jednostki flotacyjnej.Nasycenie powietrzem:
Woda jest nasycana powietrzem pod wysokim ciśnieniem, zazwyczaj w zbiorniku nasycającym. Rozpuszczone powietrze pozostaje rozpuszczone w wodzie do momentu obniżenia ciśnienia.Uwalnianie ciśnienia:
Po wejściu do zbiornika flotacyjnego ciśnienie jest gwałtownie zmniejszane, tworząc drobne pęcherzyki powietrza.Akumulacja i wyporność:
Pęcherzyki powietrza przyczepiają się do lekkich kropelek cieczy i ciał stałych. Siła wyporu powoduje, że unoszą się one na powierzchnię wody.Odtłuszczanie zanieczyszczeń:
Mechanizm odtłuszczający usuwa pływające substancje. Oczyszczona woda jest poddawana dalszej obróbce lub bezpośrednio ponownie wykorzystywana.
Zdjęcie: Nasz system flotacji ALMA NeoDAF do usuwania lekkich cieczy, substancji lipofilowych i ChZT.
Wyzwania związane z przetwarzaniem lekkich cieczy
- Duża zmienność składu: W zależności od źródła, lekkie ciecze mogą się znacznie różnić, co wymaga dostosowania strategii oczyszczania.
- Zemulgowane lekkie ciecze: Małe kropelki oleju stabilizowane przez turbulencje lub reakcje chemiczne są trudne do usunięcia mechanicznego.
- Presja regulacyjna: Wymogi prawne dotyczące odprowadzania ścieków (np. wartości graniczne dla węglowodorów) wymagają wysoce rozwiniętych systemów oczyszczania.
Wnioski
Usuwanie lekkich cieczy ze strumieni wody i ścieków jest złożonym, ale niezbędnym zadaniem w uzdatnianiu wody. Dzięki zaawansowanym technologiom, takim jak separatory koalescencyjne, instalacje flotacyjne lub instalacje CP, lekkie ciecze mogą być skutecznie oczyszczane, a ich wpływ na środowisko minimalizowany. Wybór optymalnej metody oczyszczania zależy od konkretnego składu ścieków i wymagań danego procesu.
Aby uzyskać więcej informacji na temat naszych produktów, prosimy skontaktować się z nami w dowolnym momencie!
