RU158366U1 - Установка очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов с использованием коалесцентного фильтра - Google Patents

Abstract

Установка очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов с использованием коалесцентного фильтра, отличающаяся тем, что вертикальный резервуар для сбора сточной воды оборудован коалесцентным фильтром, состоящим из элементов с отверстиями различного диаметра, а заборная труба для откачки нефти и нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды вмонтирована в вертикальный резервуар и выполнена с двумя гибкими рукавами, соединенными с всасывающими головками, при этом головки закреплены на поплавках, которые находятся на поверхности жидкости.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод на автозаправочных станциях, нефтебазах и нефтесборных пунктах.

Для очистки ливневых стоков с территории автозаправочных станций (АЗС), нефтесборных пунктов в составе их должны предусматриваться очистные сооружения подземного типа, обеспечивающие очистку стоков до требований норм предельно-допустимых концентраций, предъявляемым к стокам на грунт, в городскую ливневую канализацию или в рыбохозяйственные водоемы. Для этих целей могут применяться очистные сооружения как отечественного, так и импортного производства, отвечающего указанным требованиям [Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. М.: АОЗТ "Паритет", 1999-338 с; В.Г Коваленко В.Г., Зоря Е.И., Фролов Ю.Н. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. Учебное пособие. М. ООО «Центр ЛитНефтеГаз», 2004 - 176 с]. Основным показателем работы очистных сооружений является качество очистки. Промышленные и сточные воды перед сбросом с территории АЗС, нефтебаз в городскую ливневую канализацию или в водоем должны быть очищены в соответствии с существующими нормативными требованиями до концентрации в них нефтепродуктов - 0,05 мг/л. Концентрация взвешенных веществ не должна превышать 10,5 мг/л. [В.Г Коваленко В.Г., Зоря Е.И., Фролов Ю.Н. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. Учебное пособие. М. ООО «Центр ЛитНефтеГаз», 2004 - 176 с]. На АЗС, нефтебазах и нефтесборных пунктах сточные воды загрязняются бензином, дизельным топливом, нефтью моторными и трансмиссионными маслами. Все перечисленные нефтепродукты и нефть относятся к горюче-смазочным

материалам. Масла попадают в сточные воды с картера двигателя, агрегатов трансмиссии при стоянке автомобилей во время заправки на АЗС. Нефтепродукты и нефть образуют с водой водно-топливные эмульсии. Наиболее прочные эмульсии образуют горюче-смазочные материалы, имеющие плотность близкую к плотности воды (нефть, масла). Результаты исследований показывают, что при розливе нефти и высоковязких нефтепродуктов объемом 12-15 литров площадь растекания на поверхности воды может составить до 8000 м² [Максимов Е.А., Васильев И.В. Исследование работы установок для очистки нефтесодержащих и промышленных сточных вод. НТЖ. Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. М. ВНИИОЭНГ. №4, 2014.].

Известна стационарная очистная установка НПП РОСЭКС [Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. М.: АОЗТ "Паритет", 1999-338 с]. Данная установка предназначена для глубокой очистки сточных вод на АЗС и нефтебазах. Установка состоит из нефтеловушки, фильтра грубой очистки, насоса подачи сточных вод на очистку, тонкослойного блока, шести напорных степеней очистки, контрольно-измерительных приборов, блока автоматики и сигнализации, емкости для сбора нефтепродуктов и механических примесей, компрессора и технологических трубопроводов.

Первая ступень представляет тонкостенный блок, заполненный гранулированным фильтрующим материалом. В первой ступени происходит отделение песка, механических примесей и грубодисперсного нефтепродукта.

Вторая ступень на три четверти объема заполнена фильтрующим материалом и имеет дренажный слой. При прохождении сточных вод через фильтрующий и дренажный слои капли нефтепродукта укрупняются и всплывают.

Третья и четвертая ступень - аэраторы. В них происходит диффузия молекул растворенных нефтепродуктов и их флотация.

Пятая и шестая ступени заполнены сорбирующим материалом. Здесь происходит сорбция оставшихся частиц нефтепродуктов и их растворенной части. Производительность установки составляет 5 м³/ч.

Недостатками данной установки при очистке сточных вод на АЗС и нефтебазах являются:

1. Большое количество загрузочных расходных материалов, что вызывает большие эксплуатационные затраты и удельную стоимость очистки стоков;

2. Низкая эффективность очистки водно-топливных эмульсий;

3. Невозможность сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.

Также известна установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов [Матвеев Ю.А и др. Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов. Патент на полезную модель №120963 от 10.10.2012.].

В данной установке на решетку для приема сточной воды, имеющую приемный трубопровод с задвижкой, оборудуется два фильтра-отстойника конусного типа с задвижками и трубопроводами для удаления механических примесей. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров. Фильтры-отстойники соединены с помощью технологического трубопровода с резервуаром для сбора сточной воды в который, вмонтированы две заборные трубы: верхняя труба для забора нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды и нижняя труба для откачки сточной воды. Установка включает две электронасосные установки. Первая электронасосная установка предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом. Затем очищенная от нефтепродуктов вода подается в фильтр тонкой очистки мембранного типа с увеличенными минимальными размерами пор ячеек

фильтрующих мембранных перегородок с 50

до 200

и в резервуар для чистой воды. Эта же электронасосная установка предназначена для откачки по технологическому трубопроводу загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды. Вторая электронасосная установка используется для подачи чистой воды через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт. Вторая электронасосная установка также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки. После самоочистки фильтров шлам с водой по трубопроводу поступает в резервуар для шлама.

Установка работает следующим образом. Через решетку для приема сточной воды приемный трубопровод, с открытой задвижкой загрязненная сточная вода с механическими примесями и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник. В отстойнике часть механических примесей за счет гравитационных сил осаждается на дне фильтра-отстойника. Механические примеси более крупного диаметра задерживаются первой сеткой, а меньшего диаметра второй сеткой. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды, где происходит ее отстаивание. После этого с помощью электроустановки через верхнюю заборную трубу и соответствующую задвижку нефтепродукт с верхним слоем воды поступает в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом. Затем очищенная от нефтепродуктов вода по технологическому трубопроводу поступает в фильтр тонкой очистки мембранного типа, и после фильтрации в резервуар для чистой воды. После откачки нефтепродукта с верхним слоем воды с помощью электронасосной установки производится подача по трубе и технологическому трубопроводу с открытой соответствующей задвижкой загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды.

Чистая вода из резервуара откачивается второй электронасосной установкой через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт.

Дополнительная фильтрация нефтепродукта с верхним слоем воды в фильтре очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом позволяет увеличить минимальные размеры пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50

до 200

. В связи с этим повышается производительность установки со 150 л/час до 300 л/час.

Недостатками установки очистки сточных вод на АЗС с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов являются:

1. Низкая точность забора нефтепродуктов через верхнюю заборную трубу.

2. Попадание большого количества воды в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом.

3. Низкая эффективность очистки водно-топливных эмульсий.

Также известна установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной откачкой нефтепродуктов в отдельный резервуар [Матвеев Ю.А. и др. Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной откачкой нефтепродуктов в отдельный резервуар. Патент на полезную модель №143110 от 10.06.2014.].

В данной установке на решетку для приема сточной воды, имеющую приемный трубопровод, с задвижкой, оборудуется два фильтра-отстойника конусного типа с задвижками и трубопроводами для удаления механических примесей. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров. Фильтры-отстойники соединены с помощью технологического трубопровода с резервуаром для сбора сточной воды в который, вмонтированы две заборные трубы: верхняя труба для забора нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды и нижняя труба для откачки сточной воды. Установка очистки сточных

вод включает две электронасосные установки. Первая электронасосная установка предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов. Эта же электронасосная установка предназначена для откачки по технологическому трубопроводу загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды. Вторая электронасосная установка используется для подачи чистой воды через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт. Электронасосная установка также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки.

Отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов с помощью технологического трубопровода связан с резервуаром для сбора сточной воды. На технологическом трубопроводе ниже резервуара монтируется смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды. Также с целью забора нефтепродуктов из резервуара заборная труба вставляется в герметичное шарнирное соединение, находящееся в трубе большего диаметра. При этом длина заборной трубы регулируется герметичным шарнирным соединением.

Для откачки из заполненного нефтепродуктом резервуара предназначен трубопровод и электронасосная установка.

Установка работает следующим образом. Через решетку и приемный трубопровод загрязненная сточная вода с механическими примесями, взвешенными веществами и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник. В отстойнике часть механических примесей осаждается на дне фильтра-отстойника. Механические примеси задерживаются фильтрующими сетками. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды, где происходит ее отстаивание. Затем с помощью электроустановки через верхнюю заборную трубу нефтепродукт с верхним слоем воды поступает в отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов. После откачки нефтепродукта с

верхним слоем воды с помощью электронасосной установки производится подача по трубе и технологическому трубопроводу с открытой соответствующей задвижкой загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды. Чистая вода из резервуара откачивается второй электронасосной установкой через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт.

Из резервуара для сбора нефтепродуктов отстоявшаяся вода через трубопровод поступает в смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды. При появлении нефтепродуктов в смотровом стекле оператор закрывает соответствующую задвижку.

Недостатками установки очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной откачкой нефтепродуктов в отдельный резервуар являются:

1. Недостаточная точность забора нефтепродуктов через верхнюю заборную трубу.

2. Низкая эффективность очистки водно-топливных эмульсий.

Наиболее близкой к указанной проблеме является коалесцентный элемент фильтра для очистки нефтесодержащих сточных вод [Максимов Е.А., Васильев В.И. Коалесцентный элемент фильтра для очистки нефтесодержащих сточных вод. Патент на полезную модель №117423 от 27.06.2012]. Коалесцентный элемент фильтра для очистки нефтесодержащих вод представляет собой профилированный лист с выпуклыми участками, имеющий отверстия, выполненные в верхней части каждой выпуклости. Элемент дополнительно снабжен кольцевыми дисками, каждый из которых имеет в центральной части профиль в виде аналогичного выпуклого участка с отверстием в верхней части выпуклости. Диски расположены друг над другом в виде ярусов под каждым из выпуклых участков профилированного листа (например, на расстоянии 50-100 мм друг от друга) с направлением выпуклости в одну сторону. Диаметр верхнего отверстия в выпуклости листа

выполнен максимальным, а диаметр отверстия в выпуклости самого нижнего кольцевого диска выполнен минимальным, причем диски закреплены между собой и подсоединены к листу вертикальными крепежными элементами. Коалесцентный элемент фильтра используют следующим образом. Фильтр погружают в воду с эмульгированными нефтепродуктами в виде капель. При горизонтальном направлении водного потока капли нефти (нефтепродуктов) поступают в пространство под нижним кольцевым диском, в зазор между нижним и промежуточным кольцевыми дисками, а также в зазор между верхним кольцевым диском и участком профилированной поверхности листа. Вследствие меньшего удельного веса по сравнению с удельным весом воды капли нефти поднимаются вверх и контактируют с нижней поверхностью нижнего и промежуточного кольцевых дисков, а также нижней поверхностью участка листа.

Так как кольцевые диски выполнены выпуклыми и расположены друг за другом в виде ярусов под каждым участком листа с направлением выпуклости в одну сторону, то при контакте капли нефти (нефтепродуктов) скользят вдоль их поверхности вверх и скапливаются. Таким образом, происходит их коалесценция. Далее через отверстия в верхней части кольцевых дисков капли нефти перетекают из пространства под нижним диском в зазор между нижним и промежуточным дисками и коалесцируют там. Далее они через отверстия перетекают в зазор между промежуточным диском и участком листа, а потом через отверстие поднимаются на поверхность воды в виде крупных капель. Так как, диаметр отверстия нижнего кольцевого диска минимальный, промежуточного диска - больше, а участка листа - максимальный, то происходит постепенное увеличение размеров капель нефти, то есть их дополнительная коалесценция. Для создания ярусной конструкции кольцевые диски скреплены между собой и подсоединены к листу вертикальными крепежными элементами. Конструкция полезной модели дополнительно увеличивает эффективность очистки воды от нефти (нефтепродуктов), так как повышается площадь

контакта нефтесодержащих вод и дисков фильтра, что способствует коалесценции капель нефти. При использовании фильтра с заявляемыми коалесцентными элементами для очистки сточных вод автозаправочных станций от нефтепродуктов, степень очистки сточных вод составляет не менее 96%.

Недостатками коалесцентного элемента фильтра для очистки нефтесодержащих сточных вод являются:

1. Недостаточная степень очистки водно-топливных эмульсий от нефти и нефтепродуктов.

2. Сложность использования непосредственно в резервуарах для сбора сточных вод на АЗС (нефтебазах), с откачкой нефти и нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды для дальнейшей фильтрации.

3. Низкая эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ.

Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов.

Решение указанной задачи достигается тем, что вертикальный резервуар для сбора сточной воды оборудован коалесцентным фильтром, состоящим из элементов с отверстиями различного диаметра, а заборная труба для откачки нефти и нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды вмонтирована в вертикальный резервуар и выполнена с двумя гибкими рукавами, соединенными с всасывающими головками, при этом головки закреплены на поплавках, которые находятся на поверхности жидкости.

Коалесценция - это процесс укрупнения (слияния) капель дисперсной фазы эмульсии с полной потерей разделяющей межфазной поверхности. Коалесцентный фильтр представляет собой корпус с элементами в верхней части, которых выполнены отверстия различного диаметра. Элементы выполнены в виде верхней части эллипсоида.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как уменьшается количество воды откаченной через заборную трубу с гибкими рукавами, соединенными с всасывающими

головками вместе с нефтепродуктом (нефтью), снижается количество водно-топливной эмульсии в резервуаре для сточной воды за счет применения коалесцентного фильтра, повышается производительность, а также понижается энергоемкость процесса очистки.

Сущность полезной модели пояснена на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, на которых изображены: разрез предлагаемой установки и резервуара для сточной воды с коалесцентным фильтром, вид спереди устройства отделения горючего от воды.

На решетку для приема сточной воды 1, имеющую приемный трубопровод 2, с задвижкой 3, оборудуется два фильтра-отстойника конусного типа 4 с задвижками 5 и трубопроводами 6 для удаления механических примесей 7. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров 8,9. Фильтры-отстойники соединены с помощью технологического трубопровода 10 с вертикальным резервуаром для сбора сточной воды 11 в который, вмонтированы две трубы: заборная труба 12 для откачки нефти и нефтепродуктов 13 с верхним слоем сточной воды 14 и нижняя труба 15 для откачки сточной воды.

Установка очистки сточных вод включает электронасосные установки 16, 17. Электронасосная установка 16 предназначена для откачки нефти и нефтепродуктов с верхним слоем воды в отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов (нефти) 18.

Эта же электронасосная установка 16 предназначена для откачки по технологическому трубопроводу 10 загрязненной сточной воды 14 в фильтр грубой очистки 19, фильтр тонкой очистки мембранного типа 20 и в резервуар для чистой воды 21.

Электронасосная установка 17 используется для подачи чистой воды 22 через заборную трубу 23 по трубопроводу чистой воды 24 в городскую ливневую канализацию или на грунт. Электронасосная установка 17 также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки. После

самоочистки фильтров шлам 25 с водой по трубопроводу 26 поступает в резервуар для шлама 27. Необходимо отметить, что часть оборудования установки находится под поверхностью земли 28, а насосное и фильтрационное оборудование устанавливается на земной поверхности. Отдельный резервуар 18 с помощью технологического трубопровода 10 связан с вертикальным резервуаром для сбора сточной воды 11. На технологическом трубопроводе ниже резервуара 18 монтируется смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды 29, которое включает корпус 30, смотровое стекло 31 и фланцевые соединения 32.

Вертикальный резервуар для сбора сточной воды 11 оборудуется коалесцентным фильтром 33. Коалесцентный фильтр 33 состоит из элементов 34. В элементах имеются отверстия 35 различного диаметра. При этом, наименьший диаметр отверстия на нижнем элементе, а наибольший на верхнем.

Заборная труба 12 для откачки нефти и нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды оборудуется гибкими рукавами 36, которые соединены с всасывающей головкой 37. Всасывающая головка крепится на поплавке 38 и опускается на глубину от 2 до 5 мм. Всасывающая головка имеет щели для забора нефтепродуктов (нефти), а поплавок находится на поверхности жидкости.

Для откачки из заполненного нефтепродуктом или нефтью отдельного резервуара 18 предназначена электронасосная установка 39. Откачка производится в автомобильную цистерну.

Полезная модель работает следующим образом. Через решетку для приема сточной воды 1 приемный трубопровод 2, с открытой задвижкой 3 загрязненная сточная вода с механическими примесями, взвешенными веществами и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник 4. В отстойнике часть механических примесей 7 за счет гравитационных сил осаждается на дне фильтра-отстойника 4. Механические примеси более крупного диаметра задерживаются сеткой 8, а меньшего диаметра сеткой 9.

После прохождения отстойника вода поступает в вертикальный резервуар для сбора сточной воды 11, который оборудован коалесцентным фильтром 33. Вода проходит под нижний элемент 34 фильтра 33. Скорость поступления воды в резервуар 11 регулируется соответствующей задвижкой 3 трубопровода 10. Вследствие меньшего удельного веса нефти и нефтепродуктов по сравнению с удельным весом воды они поднимаются вверх и контактируют с поверхностью элемента, при этом капли нефти и нефтепродуктов скользят вдоль поверхности элемента и скапливаются. Таким образом, происходит их коалесценция. Затем через отверстие в нижнем элементе 35 капли нефтепродуктов (нефти) перетекают в зазор между нижним и средним элементом. Там происходит аналогичный процесс укрупнения капель нефтепродуктов (нефти) у поверхности промежуточного элемента с дальнейшим перетеканием капель через отверстия в зазор между средним и верхним элементом. После этого капли нефтепродуктов (нефти) аналогичным образом через отверстие 35 верхнего элемента 34 поднимаются в верхний слой жидкости. Поскольку диаметр отверстия нижнего элемента минимальный, среднего больше, а верхнего элемента максимальный происходит постепенное увеличение размеров капель нефтепродуктов (нефти), т.е. их дополнительная коалесценция.

После этого с помощью электроустановки 16 через заборную трубу 12 для откачки нефти и нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды с гибкими рукавами 36 через щели всасывающих головок 37 нефтепродукт (нефть) 13 с верхним слоем воды 14 поступает в отдельный резервуар 18.

После откачки нефтепродуктов (нефти) с верхним слоем воды с помощью электронасосной установки 16 производится подача по трубе 15 и технологическому трубопроводу 10 с открытой соответствующей задвижкой 3 загрязненной сточной воды 14 в фильтр грубой очистки 19, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа 20 и в резервуар для чистой воды 21. В данных фильтрах происходит очистка воды от взвешенных веществ и оставшейся малой части нефтепродуктов (нефти).

Более эффективная откачка нефтепродуктов (нефти) в отдельный резервуар 18 позволяет увеличить минимальные размеры пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50

до 200

и более, что повышает производительность установки.

Чистая вода 22 из резервуара 21 откачивается второй электронасосной установкой 17 через заборную трубу 23 по трубопроводу чистой воды 24 в городскую ливневую канализацию или на грунт.

Из резервуара 18 отстоявшаяся вода через трубопровод 10 и соответствующую открытую задвижку 3 поступает в смотровое устройство для отделения нефтепродуктов (нефти) от воды 29. Оператор через смотровое стекло 31 следит за движением воды. При появлении нефтепродуктов в смотровом стекле он закрывает соответствующую задвижку 3. Для определения уровня воды и нефтепродуктов в вертикальном резервуаре для сбора сточной воды 11 оператор использует метршток и водочуствительную пасту. Откачка из заполненного нефтепродуктом (нефтью) отдельного резервуара 18 осуществляется с помощью электронасосной установки 39 в автомобильную цистерну.

Откачка нефтепродуктов (нефти) в отдельный резервуар уменьшает нагрузку на фильтр тонкой очистки, снижает энергоемкость процесса очистки и повышает производительность установки. Также собранные нефтепродукты или нефть откачиваются из отдельного резервуара в автомобильную цистерну и сдаются на нефтеперерабатывающий завод для дальнейшей переработки, что вызывает экономический эффект.

Claims (1)

1. Установка очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов с использованием коалесцентного фильтра, отличающаяся тем, что вертикальный резервуар для сбора сточной воды оборудован коалесцентным фильтром, состоящим из элементов с отверстиями различного диаметра, а заборная труба для откачки нефти и нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды вмонтирована в вертикальный резервуар и выполнена с двумя гибкими рукавами, соединенными с всасывающими головками, при этом головки закреплены на поплавках, которые находятся на поверхности жидкости.

   

Images