1. Cel testu

Celem niniejszego testu przeprowadzonego 16 listopada 2000 r. było określenie skuteczności działania mobilnego separatora koalescencyjno- adsorpcyjnego AHDC 31 przy neutralizacji odpadów pochodzących z separatorów substancji ropopochodnych. Do testu zostały wykorzystane odpady gromadzone w osadnikach w firmie "Ursus Media".

2. Opis instalacji pilotażowej

2.1. Separator koalescencyjno- adsorpcyjny AHDC 31

2.1.1. Budowa separatora

Budowa separatora mobilnego

Separator typu AHDC jest wykonywany w postaci prostopadłościennego zbiornika podzielonego przegrodami na cztery odrębne funkcjonalnie komory - komorę piaskownika, komorę wlotową, komorę koalescencyjną i komorę sorpcyjną, tworzące tzw. separator zintegrowany. W komorze piaskownika następuje spowolnienie przepływu ścieków i tym samym usunięcie zawiesiny mineralnej łatwo opadającej. Dodatkowo komora ta pełni funkcje zbiornika magazynowego w przypadku awarii i nagłego wycieku dużej ilości substancji ropopochodnych.
Na wlocie do piaskownika znajduje się deflektor, zadaniem którego jest uspokojenie przepływu ścieków i skierowanie ich ku dnu zbiornika. Następnie ścieki przepływają przez kratę i dalej przez komorę wlotową wpływają poprzez wielostrumieniowy wkład koalescencyjny do komory koalescencyjnej. Pakiet koalescencyjny, wykonany z polipropylenu o kącie pochylenia 550, zapewnia odpowiednią powierzchnię czynną separatora i tym samym uzyskanie niskiego obciążenia hydraulicznego, a co za tym idzie wysokiej sprawności oczyszczania. W pakiecie wielostrumieniowym następuje oddzielenie od ścieków substancji ropopochodnych będących w postaci cieczy, które wyflotowują na powierzchnię oraz strącenie części zawiesin łącznie z zaadsorbowanymi na ich powierzchni zanieczyszczeniami ropopochodnymi, opadającymi do przestrzeni pod pakietami.

Widok separatora AHDC po wypoziomowaniu

Odpływ z komory koalescencyjnej wyposażony jest w samoczynne zamknięcie - zawór pływakowy wykonany ze stali nierdzewnej i tak wytarowany, że unosi się na granicy frakcji olejowej i ścieków. W momencie osiągnięcia maksymalnej pojemności magazynowej olejów, zawór zamyka odpływ z separatora.

Rola zamknięcia automatycznego jest zasadnicza i zapobiega skażeniu odbiornika w przypadku awaryjnego wycieku substancji ropopochodnych, czy braku należytej konserwacji (nie oczyszczanie separatora).
Z komory koalescencyjnej oczyszczone mechanicznie ścieki wpływają do ostatniej komory adsorpcyjnej, w której następuje końcowe doczyszczenie ścieków za pomocą sorpcji. Wkład adsorpcyjny jest umieszczony w wyjmowanym koszu. Po wyczerpaniu jego chłonności wymienia się go na nowy.
Ścieki po przepłynięciu przez wkład sorpcyjny odpływają poprzez zasyfonowany wylot do odbiornika.
Korpus separatora wykonany jest ze stali St3S i zabezpieczony przed korozją dwuwarstwową powłoką z żywic termoutwardzalnych. Pierwszą powłokę stanowi podkład cynkowy, a drugą żywica epoksydowo-poliestrowa. Korpus separatora jest wzmocniony konstrukcją stężającą.

Przy dnie każdej komory znajdują się króćce odwodnieniowe R1''.
W bocznej ściance komory koalescencyjnej znajduje się króciec R 3'' przeznaczony do odpowietrzenia.
Separator jest wyposażony w pokrywy wykonane z blachy stalowej.

2.1.2. Dane techniczne

Wymiary:

2.1.3. Ustawienie w miejscu pracy

Przyczepa jednoosiowa służy do transportu separatora. Rama przyczepy jest równocześnie konstrukcją wsporczą separatora podczas jego pracy. Ze względu, że nośność zawieszenia przyczepa jest ograniczona do 900 kg., a masa całkowita separatora w czasie pracy (po napełnieniu wodą) wynosi ok. 1850 kg., przed rozpoczęciem pracy należy podeprzeć ramę przyczepy w jej czterech narożach za pomocą stojaków o regulowanej wysokości.
Stojaki znajdują się na wyposażeniu przyczepy. Przyczepę należy ustawiać w pobliżu źródła ścieków na płaskim i utwardzonym terenie. Pod stojaki należy podłożyć podkładki z desek. Po odłączeniu przyczepy i jej wypoziomowaniu za pomocą trzeciego kółka przy zaczepie, należy podstawić stojaki, ustawiając je na taką samą wysokość (maksymalną jaką uda się wstawić pod ramę). Łoże górne stojaka powinno obejmować ceownik ramy.
Po napełnieniu wodą separatora przyczepa obniży się i jej rama oprze się na stojakach.
Pod koła przyczepy należy podłożyć kliny zapobiegające przesuwaniu przed oparciem się na stojakach.

2.1.4. Podłączanie

Separator należy podłączyć do źródła ścieków za pomocą węża elastycznego o O wew. 52 mm nasuniętego na króciec wlotowy i zaciśniętego za pomocą opasek zaciskowych.
Wylot z separatora należy połączyć z odbiornikiem ścieków za pomocą węża elastycznego o O wew. 110 mm nasuniętego na króciec wylotowy i zamocowanego za pomocą opasek zaciskowych.

2.1.5. Uruchomienie

Przed otwarciem dopływu ścieków należy wyjąć pływak z kosza zaworu pływakowego. Po napełnieniu wszystkich trzech komór należy opuścić go ostrożnie tak by swobodnie pływał w koszu.
Napełnienie należy prowadzić do chwili aż w wylocie z separatora pojawi się woda. Po napełnieniu separator jest gotowy do pracy.

2.1.6. Praca

Dopływ ścieków nie powinien przekraczać przepływu nominalnego tzn. 3 l/s.
W czasie pracy separatora będzie następowało gromadzenie w nim wydzielonych ze ścieków zanieczyszczeń tzn. zawiesina łatwoopadająca, głównie piasek będzie się odkładał w osadniku; zawiesina drobna będzie opadała do przestrzeni pod pakietem wielostrumieniowym; wydzielone grawitacyjnie substancje lżejsze od wody będą się gromadziły na powierzchni komory koalescencyjnej, natomiast węglowodory zawarte w postaci emulsji lub rozpuszczonej oraz inne substancje organiczne będą adsorbowane we wkładzie sorpcyjnym umieszczonym w ostatniej komorze.
Do obsługi będzie należało obserwowanie ilości zatrzymanych zanieczyszczeń i w przypadku przekroczenia dopuszczalnej pojemności magazynowej separatora, usunięcie ich.

Otwarcie zaworów umożliwiajacych odprowadzanie ścieków po oczyszczeniu separatora

Dopuszczalna objętość osadu w osadniku wynosi połowę jego objętości czynnej natomiast dla cieczy lżejszych (węglowodorów) maksymalna grubość ich warstwy wynosi 250 mm.
Jeden worek wkładu adsorpcyjnego może wchłonąć ok. 4,8 kg. substancji organicznej. Gdy jego sumaryczny ciężar przekroczy 5,5 kg, należy go wymienić na nowy. Zatrzymane osady usuwa się poprzez ich odessanie za pomocą instalacji podciśnieniowej, natomiast ciecze lekkie zbiera się z powierzchni za pomocą ręcznego naczynia lub również za pomocą instalacji podciśnieniowej.
Wkład adsorpcyjny jest umieszczony w koszu. Dla oceny stopnia jego wysycenia, należy wyjąć cały kosz z komory sorpcyjnej i następnie po wyjęciu przetyczek zabezpieczających, zważyć jeden worek.
Kurki odwodnieniowe umieszczone przy dnie każdej komory, służą wyłącznie do odprowadzania wody po zakończeniu pracy separatora. Nie wolno ich używać do odprowadzania osadów z osadnika i komory wlotowej (pod pakietem wielostrumieniowym) ze względu na łatwość zapchania.
Komory te należy opróżniać wyłącznie za pomocą urządzenia podciśnieniowego.
W przypadku przeprowadzania analizy składu ścieków, pobór ścieków surowych może być dokonany z komory osadnika spod deflektora, natomiast ścieki oczyszczone można pobierać z komory sorpcyjnej przed i za wkładem sorpcyjnym, aby określić jego skuteczność działania.

2.1.7. Zakończenia pracy

Usunąć wydzielone ciecze lekkie. Odessać zawartość osadnika i komory wlotowej. Komorę wlotową opróżnia się po uprzednim zdjęciu kraty. Z pozostałych komór spuścić wodę poprzez otwarcie kurków spustowych i wcześniejsze wprowadzenie węża odwadniającego do odbiornika ścieków.
Następnie otworzyć kurki spustowe w osadniku i komorze wlotowej.
Umyć wnętrze separatora za pomocą urządzenia ciśnieniowego zwracając szczególnie uwagę na wyczyszczenie pakietu wielostrumieniowego.
Po spłynięciu resztek wody zamknąć kurki spustowe, opróżnić wąż i zwinąć go.
Usunąć stojaki i kliny.

2.2. Pompy przeponowe

2.2.1. Ogólna charakterystyka pomp przeponowych

Podłączanie pompy przeponowej

W pompach przeponowych organem roboczym jest przepona M osadzona w złączach kadłuba K oraz dwu talerzykach, z których dolny opiera się na korpusie pompy, a w górnym umieszczony jest zawór tłoczny Zt. Podczas ruchu dźwigni D do góry unosi się również do góry membrana M, zwiększa się swobodna przestrzeń ssawna kadłuba, wytwarza się podciśnienie i ciecz wpływa do kadłuba króćcem Ks unosząc do góry zawór ssawny Z s, który posiada kształt kuli. Podczas ruchu dźwigni D na dół opada również przepona naciskając na ciecz zawartą w dolej części kadłuba, zamyka zawór ssawny Zs otwiera zaś zawór tłoczny Zt, przez który ciecz wpływa do przestrzeni tłocznej. Przy następnym ruchu dźwigni cykl się powtarza.

2.2.2. Pompa przeponowa LB 80

Pompy LB są mechanicznie napędzanymi pompami przeponowymi z zaworami klapowymi, z jedną (LB60,80) lub z dwoma (LB100) przeponami. Nie występują tu żadne delikatne części takie jak uszczelnienie mechaniczne, dławnice, łożyska itp. kontaktujące się z pompowaną cieczą.

Budowa pompy przeponowej

To gwarantuje długą żywotność pompy i dopuszcza pompowanie abrazyjne mediów z zawartością dużych ciał stałych.
Pompa może długo pracować bez usterek i jest samozasysająca. Komora powietrzna umieszczona po stronie ssawnej zmniejsza pulsacje (LB80,100).

2.2.2.1. Instalacja

• Ustaw pompę jak najbliżej pompowanej cieczy.
• Jeżeli pompa jest ustawiona wewnątrz, sprawdź czy otoczenie jest dostatecznie wentylowane.
• Użyj węży ssawnych i tłocznych samej średnicy co króćce pompy tzn. 50 mm dla LB60, 80 mm dla LB80 i 100 mm dla LB100.
• Unikaj niepotrzebnych łuków, kolan i przewężeń węży. Nie używaj zaworów stopowych, zawory pompy są wystarczające.
• Upewnij się, że wszystkie połączenia są całkowicie szczelne i pokryj je smarem jeżeli to konieczne.
• Jest właściwym, aby wąż ssawny wznosił się równomiernie do pompy w celu uniknięcia kieszeni powietrznych.
• Ustaw pompę jak najbliżej poziomu pompowanej cieczy i zmniejsz długość węża ssawnego. Zmniejsz to czas zassania i zapewni maksymalną wydajność.
• Sprawdź czy napięcie i częstotliwość w sieci zasilającej odpowiada tej podanej na tabliczce znamionowej.
• Sprawdź czy kabel zasilający jest odpowiedni do mocy silnika.

2.2.2.2. Uruchomienie

• Pompy LB są samozasysające do wysokości ssania max. 6 m (dla sprawnej pracy jest zalecana wysokość ssania nie przekraczająca 3 m). Nie jest konieczne napełnianie korpusu pompy czy węża ssawnego pompowaną cieczą.
• Dla pomp napędzanych silnikiem spalinowym należy przestrzegać instrukcji uruchamiania zawartej w ich instrukcji obsługi. Upewnij się, że silnik jest napełniony olejem przed uruchomieniem.
• Sprawdź czy przekładnia pompy jest wypełniona olejem (patrz instrukcja obsługi pkt 3).
• Sprawdź czy zawory na przewodach ssawnych i tłocznych są otwarte.

3. Przebieg testu

Badanie skuteczności działania mobilnego separatora koalescencyjno-adsorpcyjnego typu AHDC 031 zostało przeprowadzone w dniu 16 listopada 2000 r. na terenie oczyszczalni ZPC Ursus zlokalizowanej w Warszawie - Ursus.

Widok kompletnej instalacji w trakcie pracy

Test polegał na przepuszczeniu ścieków zaolejonych, zgromadzonych w 2 zbiornikach, przez mobilny separator koalescencyjno- adsorpcyjny AHDC 031, a następnie pobraniu próbek ścieków w trzech punktach pomiarowych i oznaczeniu następujących parametrów ścieków: zawiesina ogólna, ekstrakt eterem naftowym, produkty ropopochodne i ChZT. Pierwszy punkt poboru próbek znajdował się w komorze osadnikowej (wlot), gdzie gromadziły się ścieki surowe. Drugi punkt znajdowała się w komorze koalescencyjnej (środek), natomiast ostatni trzeci punkt był w komorze adsorpcyjnej, za wkładem adsorpcyjnym (wylot).
Ścieki pochodzą ze zbiorników do grawitacyjnego rozdziału odpadów pochodzących z separatorów substancji ropopochodnych. Są to dwa zbiorniki usytuowane w gruncie o wymiarach: pierwszy 4x8,6x4,4 m i drugi 4,1x8,6x4,4 m. Gromadzone tam ścieki i odpady występują w postaci szlamów i części płynnej.
Po przyjeździe na miejsce pracownicy firmy Separator Service Sp. z o.o. przystąpili do montażu instalacji pilotażowej. Separator znajdujący się na przyczepie jednoosiowej po odłączeniu od samochodu został ustawiony w takim miejscu, które umożliwiało mu prawidłową jego pracę. Następnie po wypoziomowaniu przyczepy przy pomocy trzeciego kółka przy zaczepie, podstawiono stojaki w czterech narożach przyczepy. Funkcją stojaków jest przejęcie części obciążenia od separatora i znajdujących się w nim w trakcie testu ścieków. Pod koła przyczepy podłożono kliny, które zapobiegały przesuwaniu się przed oparciem się separatora na stojakach.
Następnie nałożono za pomocą szybkozłączek na króciec wlotowy i wylotowy węże elastyczne. Wąż będący na króćcu wlotowym podłączono do pompy przeponowej LB 80. Natomiast wąż podłączony do króćca wylotowego został skierowany do zbiornika. Zadaniem pompy było przepompowanie ścieków ze zbiornika do separatora o zadanym przepływie w l/s nie przekraczającym nominalnego przepływu separatora równego 3 l/s. Przy zastosowaniu pompy przeponowej tłoczone ścieki do separatora zachowują swoją nienaruszoną strukturę. Pompa ta nie powoduje mieszania ścieków i powstawania emulsji semistabilnych.
Po zakończeniu instalacji i sprawdzeniu jej prawidłowości przystąpiono do pompowania ścieków do separatora. W trakcie napełniania się komór separatora pracownicy unieśli pływak zaworu automatycznego i ostrożnie go opuścili go tak aby swobodnie mógł pływać i nie zamknął odpływu umożliwiając tym samym swobodny odpływ oczyszczonych ścieków. Oczyszczone ścieki kierowane były do zbiorników.

Pobór próbek z każdej komory w separatorze

Badania skuteczności separatora AHDC31 starano się wykonać zgodnie z warunkami jakie zostały założone w teście normy DIN 1999.
Warunki testu normy DIN 1999 zakładają:
- woda używana do testu powinna być wodą przydatną do picia lub wodą pochodzącą z odbiornika naturalnego, oczyszczoną w sposób mechaniczny, o temperaturze pomiędzy 4o a 20o C i pH wynoszącym 7 ± 1,
- substancje ropopochodne dodawane podczas testu to olej opałowy o gęstości 0,85 ± 0,015 g/cm3 i temperaturze 12 oC,
- czas poboru próbek wynosi 5 min w odstępach min. 15 min, przy czym pierwszy pobór próbek można wykonać dopiero po wykonaniu 4 pełnych wymian pojemności separatora.

Badania rozpoczęto od wykonania czterech pełnych wymian objętości separatora, tj. 4 x 1340 l. Następnie przystąpiono do właściwego poboru próbek. Próbki pobierano w trzech miejscach: pierwszy punkt znajdował się w komorze osadnika, gdzie znajdowały się ścieki surowe. Drugi punkt w znajdował się z komorze koalescencyjnej, a trzeci w komorze adsorpcyjnej za wkładem adsorpcyjnym. Z każdego miejsca próbki pobierano 3 razy w odstępach 15 minutowych. Próbki zostały przelane do specjalnie przygotowanych pojemników. Po zakończeniu poboru próbek pracownicy przystąpili do demontażu instalacji. Cała zawartość w separatorze odpompowano do zbiorników przy użyciu pompy. Separator został umyty z osadów i opróżniony z wody przy pomocy kurków odwodnieniowych umieszczonych przy dnie każdej komory.

4. Omówienie wyników

Podczas testu wykorzystano konstrukcję separatora mobilnego wykorzystywanego we Francji i Belgii do likwidacji skażeń wód powierzchniowych substancjami ropopochodnymi. Separator został wykonany przez firmę "Separator Service Sp. z o.o." na podstawie dokumentacji technicznej otrzymanej z francuskiej firmy ISD Saint Dizier. Ścieki zgromadzone w osadnikach w firmie "Ursus Media" podawane były pompą szlamową o wydajności maksymalnej 3 l/s do separatora.
Próby pobierano na wlocie do separatora (wlot), nad wkładem koalescenyjnym (środek) oraz za wkładem adsorbcyjnym (wylot) - patrz załączona analiza. Próbki pobrane w 3 częściach separatora reprezentują:
a) wlot - ściek przed neutralizacją. W tej próbce znajduje się tylko zawiesina wolnoopadająca (odpad pobierano z wierzchu istniejącego osadnika stąd niskie stężenie zawiesiny), stężenia ChZT, substancji ekstrahujących się eterem naftowych i produktów ropopochodnych są uśrednione,
b) środek - ściek gromadzony w separatorze, w wyniku neutralizacji odpadu 1305 w separatorze koalescencyjno - adsorbcyjnym, głównie polutanty tj. substancje ekstrahujące się eterem naftowych oraz substancje ropopochodne winny zostać w nim zatrzymane,
c) wylot - oczyszczony ściek powinien zawierać minimalne stężenia głównych czynników powodujących skażenie (ChZT, zawiesina, ekstrakt, substancje ropopochodne), ścieki te można wykorzystywać do zraszania odpadów za pomocą, których dokonywana jest rekultywacja w celu ograniczenia pylenia.

pobierz

WYNIK ANALIZ ŚCIEKÓW (plik PDF: 24kB) »

wejdź na

5. Wnioski

Przeprowadzone w warunkach rzeczywistych próby separatora mobilnego potwierdziły jego przydatność jako urządzenia do likwidacji skażeń wód powierzchniowych produktami ropopochodnymi.

Uzyskane na odpływie redukcje zanieczyszczeń w ściekach zaolejonych potwierdzają, że po oczyszczeniu ścieków z separatora możliwe jest ich bezpośrednie odprowadzenie do odbiornika naturalnego (patrz wyniki badań zawarte w zał. nr 1). Stosunkowo niskie stężenie substancji ekstrahujących się eterem naftowym i substancji ropopochodnych odpowiada w przybliżeniu warunkom rzeczywistym (wysokie uwodnienie substancji ropopochodnych w przypadku skażeń naturalnych cieków wodnych).

Praktyczne zastosowanie separatora mobilnego podczas likwidacji skutków skażenia np. rzeki substancjami ropopochodnymi przedstawiałoby się następująco:

Etap I - postawienie zapór z worków sorbentowych lub słomy przed plamą olejową

Etap II - ustawienie separatora mobilnego i podłączenie pompy przeponowej

Etap III - rozpoczęcie pompowania zatrzymanych przed zaporą sorbentową ścieków zaolejonych i jednoczesne odprowadzanie ich za zaporę.

Etap IV - wypompowanie zgromadzonych w separatorze mobilnym odpadów ( kod 13 05 07 lub 13 05 08 - Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn. 27.09.2001 r. w sprawie katalogu odpadów DzU 112 z 08.10.2001 r. ) do zbiorników do przewozu substancji niebezpiecznych typu Mauser oraz ich neutralizacja przez specjalistyczną firmę.

Etap V - wymiana układu adsorpcyjnego, zdjęcie zapór olejnych, rozmontowanie i pompy i separatora.

Należy podkreślić, że osiągnięte na odpływie wyniki zostały uzyskane w wyniku pompowania ścieków pompą przeponową, nie zaś wirową.
Stosowanie pomp wirowych może spowodować powstawanie stabilnych emulsji wodno - olejowych, których skuteczne oczyszczanie jest utrudnione w separatorze koalescencyjno - adsorpcyjnym.

Separator mobilny może znaleźć także zastosowanie jako pilotażowa instalacja badawcza do określania skuteczności oczyszczania zaolejonych ścieków technologicznych i przemysłowych przy zastosowaniu separatorów adsorpcyjno - koalescencyjnych.