RU2089261C1 - Method and apparatus for removing liquid petroleum products from water - Google Patents

Abstract

FIELD: removal of oil impurities from water. SUBSTANCE: method enables increasing extent of removing dispersed petroleum products from bulk of water by way of developing hydrodynamic condition for flow of water to be treated with preserving purification efficiency in presence of synthetic surfactants or decontaminants. Apparatus ensures efficient and time stable purification resulting in residual petroleum product concentration less than 0.5 ppm without replacing filter material. Method includes heating of water with maintaining constant temperature gradient along height of coil heater through which water moves in upward direction and imposing centrifugal force on media to be separated. After purification of water from liquid petroleum products is performed in lower part of bulk of granular filter filler consisting of heat-hardened glass balls with removing heat therefrom to starting oil-polluted water. EFFECT: enhanced efficiency of process. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для очистки нефтесодержащих вод промышленных предприятий, очистных станций, а также судовых льяльных и балластных вод. The invention relates to mechanical engineering and is intended for the purification of oily waters of industrial enterprises, treatment plants, as well as ship bilge and ballast water.

Известен способ очистки воды от жидких нефтепродуктов, реализованный в устройстве ( пат. США N4299699, МПК В 01D 29/14, 1981), по которому очищаемая вода фильтруется в направлении сверху вниз через гранулированный наполнитель. A known method of purifying water from liquid petroleum products, implemented in a device (US Pat. US N4299699, IPC B 01D 29/14, 1981), in which the purified water is filtered in a downward direction through a granular filler.

Известно устройство для очистки воды от жидких нефтепродуктов (пат.Великобритании, N 2035118, МПК В 01 D 17/02, 1980), содержащее подогреватель, отстойник, патрубки ввода очищаемой воды и вывода очищенной воды. A device is known for purifying water from liquid petroleum products (U.S. Pat. No. 2035118, IPC B 01 D 17/02, 1980), comprising a heater, a settler, pipes for introducing purified water and outputting purified water.

К недостаткам способа можно отнести необходимость поддержания низких скоростей фильтрации во избежание вторичного эмульгирования отсепарированных нефтепродуктов в последних по высоте поровых каналах фильтра, большое гидравлическое сопротивление фильтрующего материала при фильтрации загрязненной воды в присутствии высоковязких нефтепродуктов. The disadvantages of the method include the need to maintain low filtration rates in order to avoid secondary emulsification of the separated oil products in the last highest pore channels of the filter, the high hydraulic resistance of the filter material when filtering contaminated water in the presence of highly viscous oil products.

Недостатком устройства является низкая очистная способность и малый ресурс фильтрующего материала. The disadvantage of this device is its low cleaning ability and low resource filtering material.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ очистки нефтесодержащей воды (авт.св.СССР.N 1212463, МПК В 01 В, 1980), включающий подогрев очищаемой воды и ее фильтрацию через гранулы из олеофильного материала с последующим отстоем в поле гравитационных сил. Closest to the proposed method is a method of purification of oily water (ed. St. USSR No 1212463, IPC 01 V, 1980), which includes heating the water to be purified and filtering it through granules of oleophilic material with subsequent sedimentation in the field of gravitational forces.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является напорный сепаратор (авт. св. СССР N 1526735Б МПК 4 В 010 17/022 002 F 1/140, 1989), содержащий корпус с размещенным в нем подогревателем, фильтрующий гранулированный наполнитель, верхний и нижний гравитационные отстойники, патрубок подвода очищаемой воды, патрубки вывода отсепарированных нефтепродуктов и очищенной воды. Closest to the proposed device is a pressure separator (ed. St. USSR N 1526735B MPK 4 V 010 17/022 002 F 1/140, 1989), comprising a housing with a heater placed in it, a filter granular filler, upper and lower gravity settlers, branch pipe for supplying purified water, branch pipes for output of separated oil products and purified water.

Гидродинамика данного способа не обеспечивает достаточной глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов, что позволило бы в значительной степени решить проблему охраны окружающей среды в условиях увеличения сброса в водные акватории промстоков, а также судовых нефтесодержащих вод. The hydrodynamics of this method does not provide a sufficient depth of extraction of dispersed oil products from the volume of purified water, which would significantly solve the problem of environmental protection in the face of an increase in the discharge of industrial discharges into water bodies, as well as ship oil-containing waters.

В данном устройстве размещение подогревателя с горизонтально расположенными поверхностями теплообмена в верхней части корпуса над фильтрующим наполнителем приводит к развитию конвективно-вихревых токов, что снижает эффект совокупного осаждения (всплытия) и исключает возможность уверенного извлечения диспергированных нефтепродуктов, а низкий ресурс фильтрующего материала не обеспечивает стабильную очистку воды от нефтепродуктов во времени. Конструктивное исполнение устройства провоцирует вероятность дополнительного вторичного эмульгирования отсепарированных нефтепродуктов в нижних по уходу поровых каналах фильтрующего материала, что приводит к повышению общего гидравлического сопротивления и снижает очистную способность устройства в целом. In this device, the placement of a heater with horizontally located heat exchange surfaces in the upper part of the housing above the filtering filler leads to the development of convective eddy currents, which reduces the effect of cumulative deposition (ascent) and eliminates the possibility of confident extraction of dispersed oil products, and the low resource of the filter material does not provide stable cleaning water from petroleum products in time. The design of the device provokes the likelihood of additional secondary emulsification of the separated oil products in the lower care pore channels of the filter material, which leads to an increase in overall hydraulic resistance and reduces the cleaning ability of the device as a whole.

Предлагаемый способ очистки воды от жидких нефтепродуктов решает задачу охраны окружающей среды в условиях увеличения сброса в водные акватории стоков промышленных предприятий, а также судовых льяльных и балластных вод за счет увеличения глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов путем организации гидродинамического режима течения очищаемой воды и корректировки физико-химических свойств дисперсионной среды при очистке в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ) или дезактиваторов. The proposed method of water purification from liquid petroleum products solves the problem of environmental protection in the face of increased discharge into the water areas of industrial effluents, as well as ship bilge and ballast water by increasing the depth of extraction of dispersed petroleum products from the volume of treated water by organizing the hydrodynamic flow regime of the treated water and adjusting physico-chemical properties of the dispersion medium during cleaning in the presence of surface-active substances (surfactants) or deactivators.

Устройство (его варианты) для реализации способа очистки воды от жидких нефтепродуктов решает задачу повышения очистной способности с обеспечением стабильной во времени очистки без необходимости периодической замены фильтрующего материала и снижение энергозатрат на единицу объема очищаемой воды. A device (its variants) for implementing a method for purifying water from liquid petroleum products solves the problem of increasing purification ability while ensuring a stable treatment time without the need for periodic replacement of filter material and reducing energy consumption per unit volume of purified water.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающем подогрев очищаемой воды и ее фильтрацию через поровые каналы между гранулами из олеофильного материала с последующим отстоем в поле гравитационных сил, подогрев осуществляют в поле центробежных сил с постоянным температурным градиентом в режиме противотока при движении воды снизу вверх между витками вертикального змеевикового пароводяного подогревателя, размещенного в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренной обечайками корпуса, а фильтрацию производят в направлении сверху - вниз в жестко ламинизированном режиме течения доочищаемой воды через поровые каналы между отдельными гранулами фильтрующего материала, представляющими собой термически закаленные стеклянные шарики. The essence of the invention lies in the fact that in the method of purifying water from liquid petroleum products, which includes heating the water to be purified and filtering it through the pore channels between the granules of oleophilic material with subsequent sedimentation in the field of gravitational forces, the heating is carried out in the field of centrifugal forces with a constant temperature gradient in the mode countercurrent flow of water from bottom to top between the turns of a vertical coil-type steam-water heater placed in an annular gap formed by the outer and inner shell housing, and filtering is performed in the direction from top to bottom in a rigidly laminated mode of flow of the treated water through the pore channels between the individual granules of the filter material, which are thermally tempered glass balls.

В присутствии поверхностно-активных веществ или дезактиваторов в очищаемую воду дозируют коагулянт, например, сернокислый алюминий. In the presence of surfactants or deactivators, a coagulant, for example, aluminum sulfate, is metered into the water to be purified.

Сущность изобретения состоит также в том, что в устройстве для очистки воды от жидких нефтепродуктов по первому варианту, содержащем корпус с размещенным в нем подогревателем, фильтрующий гранулированный наполнитель, верхний и нижний гравитационные отстойники, штуцер подвода очищаемой воды, патрубки вывода нефтепродуктов, патрубок вывода очищенной воды, отличающемся тем, что подогреватель выполнен в виде пароводяного змеевика с верхним штуцером подвода теплоносителя и нижним штуцером отвода конденсата и размещен вертикально в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса, а в нижней части фильтрующего наполнителя из термически закаленных стеклянных шариков, заполняющего объем внутренней обечайки корпуса между верхней и нижней сетчатыми кассетами до уровня, соответствующего до 0,95 высоты внутренней обечайки, установлен змеевиковый подогреватель-охладитель с нижним штуцером подачи очищаемой воды и верхним штуцером ее ввода в кольцевой зазор между наружной и внутренней обечайками корпуса, при этом к патрубку вывода очищаемой воды подсоединены штуцер подвода продувочного воздуха и промывочной воды. The essence of the invention also lies in the fact that in the device for purifying water from liquid petroleum products according to the first embodiment, comprising a housing with a heater placed therein, filtering granular filler, upper and lower gravity sedimentation tanks, a nozzle for supplying purified water, oil outlet pipes, and a purified outlet pipe water, characterized in that the heater is made in the form of a steam-water coil with an upper nozzle for supplying coolant and a lower nozzle for condensate discharge and is placed vertically in the ring In the bottom gap formed by the outer and inner shells of the housing, and in the lower part of the filter media of thermally tempered glass balls filling the volume of the inner shell of the housing between the upper and lower mesh cassettes to a level corresponding to 0.95 of the height of the inner shell, a coil heater-cooler is installed with the lower nozzle for the supply of purified water and the upper nozzle for its input into the annular gap between the outer and inner shells of the housing, while the connection to the outlet of the purified water is connected Nena nozzle purge air inlet and the washing water.

В устройстве по второму варианту, содержащем корпус с размещенным в нем подогревателем, фильтрующим гранулированным наполнителем, верхним и нижним гравитационными отстойниками, патрубок подвода очищаемой воды, патрубки вывода отсепарированных нефтепродуктов, патрубок вывода очищенной воды, подогреватель выполнен в виде пароводяного змеевика с верхним штуцером подвода теплоносителя и нижним штуцером отвода конденсата и размещен вертикально в кольцевом зазоре, образованным наружной и внутренней обечайками корпуса, а в нижней части фильтрующего наполнителя из термически закаленных стеклянных шариков, заполняющих объем внутренней обечайки корпуса, между верхней и нижней сетчатыми кассетами до уровня, соответствующего до 0,95 высоты внутренней обечайки корпуса, вертикально расположен змеевиковый подогреватель-охладитель с нижним штуцером очищаемой воды и верхним штуцером ее вывода в кольцевой зазор между наружной и внутренней обечайки корпуса, при этом нижняя сетчатая кассета выполнена двухсекционной и заполнена олеофильным фильтрующим наполнителем, гранулы которого имеют диаметр в 2-4 раза больший, чем диаметр гранул фильтрующего наполнителя, размещенного во внутренней обечайке корпуса, а к патрубку вывода очищенной воды подсоединены патрубки продувочного воздуха и промывочной воды. In the device according to the second embodiment, comprising a housing with a heater placed therein, filtering granular filler, upper and lower gravity sumps, a pipe for supplying purified water, a pipe for outputting separated oil products, a pipe for outputting purified water, the heater is made in the form of a steam-water coil with an upper fitting for supplying coolant and the bottom condensate drain fitting and is placed vertically in the annular gap formed by the outer and inner shells of the housing, and in the lower part heating filler made of thermally tempered glass balls filling the volume of the inner shell of the housing, between the upper and lower mesh cassettes to a level corresponding to 0.95 of the height of the inner shell of the housing, a coil heater-cooler with a lower fitting of purified water and an upper fitting of its output to an annular gap between the outer and inner shell of the housing, while the lower mesh cassette is made of two sections and is filled with an oleophilic filtering filler, granules of which th have a diameter 2-4 times larger than the diameter of the filter granules filler disposed in the inner shell body, and to the output of purified water pipe connected pipes purge air and washing water.

В устройстве для очистки воды от жидких нефтепродуктов по третьему варианту, содержащим корпус с размещенным в нем подогревателем, фильтрующим гранулированным наполнителем, верхним и нижним гравитационными отстойниками, патрубок подвода очищаемой воды, патрубки вывода отсепарированных нефтепродуктов подогреватель выполнен в виде пароводяного змеевика с верхним штуцером подвода теплоносителя и нижним штуцером отвода конденсата и размещен вертикально в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса, а фильтрующий наполнитель из термически закаленных стеклянных шариков, заполняет объем внутренней обечайки корпуса, ограниченного верхней и нижней сетчатыми кассетами до уровня, соответствующего до 0,95 высоты внутренней обечайки и в нижней части объема фильтрующего наполнителя на уровне отвода конденсата из пароводяного подогревателя к внутренней обечайки корпуса приварены ребра постоянного теплового сопротивления, при этом штуцер подвода очищаемой воды установлен над уровнем расположения нижней сетчатой кассеты, а к патрубку вывода очищенной воды подсоединены патрубки продувочного воздуха и промывочной воды. In the device for purifying water from liquid petroleum products according to the third embodiment, comprising a housing with a heater placed therein, filtering granular filler, upper and lower gravity settlers, a pipe for supplying purified water, a pipe for outputting separated oil products, the heater is made in the form of a steam-water coil with an upper coolant supply pipe and the bottom condensate drain fitting and is placed vertically in the annular gap formed by the outer and inner shell shells, and the filter The filling filler from thermally tempered glass balls fills the volume of the inner shell of the casing, limited by the upper and lower mesh cassettes to a level corresponding to 0.95 of the height of the inner shell and in the lower part of the volume of the filtering filler at the level of condensate drain from the steam-water heater to the inner shell of the casing ribs of constant thermal resistance, while the nozzle for supplying purified water is installed above the location of the bottom mesh cassette, and to the outlet pipe cleaning constant water tubes connected scavenging air and washing water.

Подогрев очищаемой воды, осуществляемый в поле центробежных сил, при котором дисперсионная среда (вода) оттесняется к наружной, а дисперсная фаза (нефтепродукты) к внутренней обечайкам кольцевого зазора в условиях противоточного теплообмена (теплоноситель подается в направлении сверху вниз при движении очищаемой воды в направлении снизу верх по спирали между витками пароводяного змеевикового подогревателя), обеспечивает сохранение постоянного теплового сопротивления между греющей и нагреваемой средами и заданный температурный градиент по высоте, что позволяет исключить развитие в кольцевом зазоре между наружной и внутренней обечайками корпуса конвективно-вихревых токов разделяемых сред и реализовать по высоте пароводяного змеевикового подогревателя эффект совокупного осаждения (всплытия), обеспечивающего увеличение глубины из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов. Heated water is heated in the field of centrifugal forces, in which the dispersion medium (water) is pushed to the outside, and the dispersed phase (oil) to the inner shells of the annular gap in countercurrent heat transfer (the coolant is supplied in the direction from top to bottom when the treated water moves in the direction from below spiral top between the turns of a steam-water coil heater), ensures the preservation of a constant thermal resistance between heating and heated media and a given temperature degree ent adjustment that eliminates the development in the annular gap between the outer and inner housing shells convectively eddy currents and realize shared media height steam coil heater aggregate effect of precipitation (ascent), providing an increase in the depth of the volume of treated water dispersed oil.

Фильтрация, осуществляемая в направлении сверху вниз при прохождении доочищаемой воды в ламинизированном режиме в поровых каналах между отдельными гранулами фильтрующего материала из термически закаленных стеклянных шариков, обладающих поверхностными олеофильными свойствами, обусловленных наведенным термическим перенапряжением в результате их закалки, обусловливает протекание орто-кинетической коагуляции отдельных частиц нефтепродуктов, а также их коалесценсию с последующим выделением из объема воды под действием разности плотностей. Filtration in the direction from top to bottom during the passage of the treated water in a laminated mode in the pore channels between the individual granules of the filter material from thermally tempered glass balls having surface oleophilic properties caused by induced thermal overstrain as a result of their quenching causes the ortho-kinetic coagulation of individual particles petroleum products, as well as their coalescence with subsequent separation from the volume of water under the influence of the difference of the raft of the notes.

Коалесценсия нефтепродуктов на поверхности отдельных гранул фильтрующего материала приводит к перекрытию поровых каналов между ними, что обеспечивает барботаж очищаемой воды через осажденные нефтепродукты. Coalescence of petroleum products on the surface of individual granules of the filter material leads to the overlapping of the pore channels between them, which ensures the bubbling of the purified water through the precipitated petroleum products.

Отвод тепла от фильтруемой воды к исходной очищаемой воде уменьшает вероятность вторичного эмульгирования отсепарированных нефтепродуктов и снижает энергозатраты на единицу объема очищаемой воды. The heat removal from the filtered water to the source purified water reduces the likelihood of secondary emulsification of the separated oil products and reduces energy consumption per unit volume of purified water.

Во всех трех вариантах устройства для реализации способа очистки воды от жидких нефтепродуктов является то, что выполнение подогревателя в виде пароводяного змеевика с верхним штуцером подвода теплоносителя и нижним штуцером отвода и размещение его в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса устройства, обеспечивает постепенный нагрев очищаемой воды при ее движении по спирали снизу вверх в поле центробежных сил (эффект гидроциклона) в условиях постоянного теплового сопротивления между греющей и нагреваемой средами с сохранением постоянного температурного градиента по высоте, что обеспечивает эффект совокупного осаждения (всплытия) по высоте пароводяного змеевикового подогревателя и увеличение глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов. In all three versions of the device for implementing the method of purifying water from liquid petroleum products, the embodiment of the heater in the form of a steam-water coil with an upper coolant inlet and a lower outlet fitting and its placement in the annular gap formed by the outer and inner shells of the device’s casing provides gradual heating purified water when it moves in a spiral from the bottom up in the field of centrifugal forces (hydrocyclone effect) under conditions of constant thermal resistance between the heating and heating my media while maintaining a constant temperature gradient adjustment that provides a total effect of precipitation (ascent) height steam coil heater and increasing the depth of the extraction volume of treated water dispersed oil.

Использование в качестве фильтрующего наполнителя термически закаленных стеклянных шариков с высокими поверхностными олеофильными свойствами, размещенных в объеме внутренней обечайки корпуса устройства между верхней и нижней сетчатыми кассетами, позволяет обеспечить протекание процесса орто-кинетической коагуляции отдельных частиц нефтепродуктов и исключает необходимость периодической замены фильтрующего материала, обеспечивает стабильную во времени очистку фильтрующего материала от механических взвесей периодической продувкой его объема воздухом в направлении снизу вверх с последующей доотмывкой чистой водой в том же направлении. The use of thermally tempered glass balls with high surface oleophilic properties placed in the inner shell of the device housing between the upper and lower mesh cassettes as a filter filler allows the process of ortho-kinetic coagulation of individual particles of oil products to occur and eliminates the need for periodic replacement of filter material, ensures stable over time, cleaning the filter material from mechanical suspensions of periodic blowing its volume by air in the direction from the bottom up, followed by additional washing with clean water in the same direction.

Размещение в нижней части объема фильтрующего материала пароводяного змеевикового подогревателя-охладителя (по первому и второму вариантам) или ребер постоянного теплового сопротивления (по третьему варианту) позволяет за счет тепла от фильтруемой воды исключить вторичную эмульгацию отсепарированных нефтепродуктов, повысить степень очистки воды от жидких нефтепродуктов и снизить энергозатраты на подогрев исходной очищаемой воды. Placing a steam-water coil heater-cooler (according to the first and second options) or fins of constant thermal resistance (according to the third option) in the lower part of the filtering material volume allows eliminating the secondary emulsification of the separated oil products due to the heat from the filtered water, and increasing the degree of water purification from liquid oil products and reduce energy costs for heating the source of purified water.

Во втором варианте устройства выполнение нижней сетчатой кассеты двухсекционной с заполнением ее объема олеофильным фильтрующим материалом, гранулы которого имеют диаметр в 2-4 раза больший, чем диаметр гранул фильтрующего материала, размещенного во внутренней обечайки корпуса, позволяет исключить влияние наклона установки в любой плоскости на толщину слоя нефтепродуктов, через которые барботируется доочищаемая после фильтрации вода, что обеспечивает повышение очистной способности устройства в целом. Заявляемые конструктивные особенности устройств в их совокупности обеспечивают во всех трех вариантах выполнения минимальные массогабаритные показатели в целом. In the second variant of the device, the implementation of the lower mesh cassette is two-section with filling its volume with oleophilic filter material, the granules of which have a diameter 2-4 times larger than the diameter of the granules of the filter material placed in the inner shell of the housing, eliminates the influence of the tilt of the installation in any plane on the thickness a layer of oil products through which water is purified after filtration is bubbled, which ensures an increase in the cleaning ability of the device as a whole. The inventive design features of the devices in their totality provide in all three variants of the execution of the minimum overall dimensions.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Очищаемая вода, поступая в кольцевой зазор, образованный наружной и внутренней обечайками корпуса, прокачивается между витками пароводяного змеевикового подогревателя. При винтовом движении очищаемой воды в направлении снизу вверх, теплоноситель подается в пароводяной змеевиковый подогреватель в направлении сверху вниз. В результате равномерного подогрева очищаемой воды, осуществляемого в поле центробежных сил при постоянном температурном градиенте по высоте змеевикового подогревателя, реализуется эффект совокупного осаждения (всплытия), при котором крупные частицы дисперсной фазы (нефтепродукты) вместе с присоединенной массой дисперсионной среды (вода), увлекают мелкодисперсные частицы, повышая вероятность их столкновения с последующим взаимным слиянием до размеров, при которых обеспечивается их выделение из объема воды под действием только разности плотностей разделяемых сред. The purified water entering the annular gap formed by the outer and inner shells of the housing is pumped between the turns of the steam-water coil heater. When the purified water moves in the direction from the bottom up, the heat carrier is supplied to the steam-water coil heater in the direction from top to bottom. As a result of uniform heating of the purified water, carried out in a centrifugal force field at a constant temperature gradient along the height of the coil heater, the effect of cumulative precipitation (ascent) is realized, in which large particles of the dispersed phase (oil products), together with the attached mass of the dispersion medium (water), entrain finely dispersed particles, increasing the likelihood of their collision with subsequent mutual fusion to sizes at which their separation from the volume of water under the action of only different density of shared media.

После змеевикового подогревателя подогретая вода поступает в гравитационный отстойник, в объеме которого предварительно укрупненные частицы нефтепродуктов коагулируют и выводятся из него по мере их накопления. After the coil heater, the heated water enters the gravity sump, in the volume of which pre-aggregated particles of oil products are coagulated and removed from it as they accumulate.

Доочистка воды от мелкодисперсной фазы нефтепродуктов осуществляется в процессе ее фильтрации через поровые каналы между гранулами фильтрующего материала, представляющего собой термически закаленные стеклянные шарики с олеофильной поверхностью, обусловленной их термическим перенапряжением. The post-treatment of water from the finely dispersed phase of petroleum products is carried out during its filtration through the pore channels between the granules of the filter material, which is a thermally tempered glass balls with an oleophilic surface due to their thermal overstrain.

При фильтрации через поровые каналы между гранулами наполнителя доочищаемой воды при скоростях, отвечающих ламинизированному режиму течения, дисперсные частицы нефтепродуктов, переходя вместе с несущим потоком через последовательно расположенные поры с соответствующим изменением векторов скоростей, входят в контакт с гранулами фильтрующего материала, смачивают их поверхность и растекаются по ней с накоплением определенной толщины пленки из самих нефтепродуктов. Частичное или полное перекрытие поровых каналов нефтепродуктами обеспечивает процесс барботажа доочищаемой воды через фильтрующий слой, представляющий собой некоторый композит, состоящий из гранул фильтрующего материала и отсепарированных нефтепродуктов. When filtering through the pore channels between the granules of the filler of the treated water at velocities corresponding to the laminar flow regime, dispersed particles of oil products, passing together with the carrier stream through successively located pores with a corresponding change in the velocity vectors, come into contact with the granules of the filter material, moisten their surface and spread on it with the accumulation of a certain film thickness from the oil products themselves. Partial or complete closure of the pore channels with oil products provides the process of bubbling of the purified water through the filter layer, which is a composite consisting of granules of filter material and separated oil products.

При насыщении поровых каналов нефтепродуктами их избыток выносится из пор фильтрующего материала с последующим выделением из объема доочищаемой воды во втором нефтесборнике. When the pore channels are saturated with oil products, their excess is removed from the pores of the filter material, followed by separation from the volume of after-treatment water in the second oil collector.

Во избежание вторичного эмульгирования уже отсепарированных нефтепродуктов процесс фильтрации совмещают с процессом непрерывного отвода тепла от доочищаемой воды к исходной очищаемой воде. In order to avoid secondary emulsification of already separated oil products, the filtration process is combined with the process of continuous heat removal from the after-treatment water to the initial purified water.

В присутствии ПАВ или дезактиваторов для исключения эмульгации нефтепродуктов в исходную очищаемую воду дозируют коагулянт в концентрации до 100 мг/л. In the presence of surfactants or deactivators, to prevent emulsification of petroleum products, the coagulant is dosed into the source purified water at a concentration of up to 100 mg / l.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для очистки воды от жидких нефтепродуктов (первый вариант); на фиг.2 общий вид устройства (второй вариант); на фиг.3 общий вид устройства (третий вариант); на фиг.4 сечение А А на фиг.3. In FIG. 1 shows a General view of a device for purifying water from liquid petroleum products (first option); figure 2 General view of the device (second option); figure 3 General view of the device (third option); in Fig. 4, section A A in Fig. 3.

Устройство по первому варианту (фиг.1) содержит корпус, имеющий наружную обечайку 1 и внутреннюю обечайку 2, образующие кольцевой зазор 3, в котором вертикально размещен змеевиковый пароводяной подогреватель 4, фильтрующий гранулированный наполнитель 5, размещенный в объеме внутренней обечайки 2 до 0,95 ее высоты между верхней 6 и нижней 7 сетчатыми кассетами, штуцер 8 подвода теплоносителя, штуцер 9 отвода конденсата, патрубок 10 подвода очищаемой воды в змеевиковый подогреватель-охладитель 11, размещенного в нижней части объема гранулированного наполнителя 5, заканчивающегося патрубком 12 ввода очищаемой воды в кольцевой зазор 3 между наружной 1 и внутренней 2 обечайками корпуса устройства, патрубок 13 вывода нефтепродуктов из верхнего гравитационного нефтесборника 14, патрубок 15 вывода нефтепродуктов из нижнего гравитационного нефтесборника 16, патрубок 17 вывода очищенной воды. The device according to the first embodiment (Fig. 1) contains a housing having an outer shell 1 and an inner shell 2, forming an annular gap 3, in which a coil-type steam-water heater 4 is vertically placed, filtering granular filler 5 placed in the volume of the inner shell 2 to 0.95 its height between the upper 6 and lower 7 mesh cassettes, nozzle 8 for supplying coolant, nozzle 9 for condensate drain, pipe 10 for supplying purified water to the coil heater-cooler 11 located in the lower part of the granular volume filler 5 ending input pipe 12 the cleaned water into the annular gap 3 between the outer 1 and inner housing shells 2 device outlet 13 output from the upper oil gravitational neftesbornika 14, output conduit 15 from the lower oil gravitational neftesbornika 16, output conduit 17 purified water.

Очищаемая вода подается в патрубок 10 перекачивающим насосом 18, соединенным с насосом дозатором коагулянта 19. При этом, к патрубку 17 присоединены штуцера продувочного воздуха 20 и промывочной воды 21. The purified water is supplied to the nozzle 10 by a transfer pump 18 connected to the pump by the coagulant dispenser 19. Moreover, the nozzle of the purge air 20 and the wash water 21 are connected to the nozzle 17.

Устройство по второму варианту (фиг.3) содержит корпус, имеющий наружную 1 и внутреннюю 2 обечайки, образующие кольцевой зазор 3, в котором вертикально размещен пароводяной змеевиковый подогреватель 2, фильтрующий гранулированный наполнитель 5, размещенный в объеме внутренней обечайки 2 до 0,95 ее высоты между верхней 6 и нижней 7 сетчатыми кассетами, штуцер 8 подвода теплоносителя, штуцер 9 отвода конденсата, патрубок 10 подвода очищаемой воды, радиальные ребра 11 постоянного теплового сопротивления, патрубок 12 вывода нефтепродуктов из верхнего гравитационного отстойника 13, патрубок14 вывода нефтепродуктов из нижнего гравитационного отстойника 15, патрубок 16 вывода очищенной воды. The device according to the second embodiment (Fig. 3) contains a housing having an outer 1 and an inner 2 shells forming an annular gap 3, in which a steam-water coil heater 2 is vertically arranged, filtering granular filler 5 located in the volume of the inner shell 2 to 0.95 of it heights between the upper 6 and lower 7 mesh cassettes, nozzle 8 for supplying coolant, nozzle 9 for condensate drain, pipe 10 for supplying purified water, radial ribs 11 of constant thermal resistance, pipe 12 for outputting oil products from the top ravitatsionnogo sump 13, oil patrubok14 output from the gravitational bottom of the settler 15, output port 16 of purified water.

Очищаемая вода подается в патрубок 10 перекачивающим насосом 17, соединенным с насосом-дозатором 18 коагулянта к патрубку 16 вывода очищенной воды и к которому подсоединены штуцер 19 продувочного воздуха и штуцер 20 отмывочной воды. The purified water is supplied to the pipe 10 by a transfer pump 17 connected to the metering pump 18 of the coagulant to the purified water outlet pipe 16 and to which the purge air fitting 19 and the wash water fitting 20 are connected.

Устройство по первому и второму вариантам работает следующим образом. Очищаемая вода насосом 17 через патрубок 10 подается в змеевиковый подогреватель-охладитель 11, расположенный в нижней части объема наполнителя 5, в котором предварительно подогревается за счет съема теплоты от доочищаемой воды, фильтруемой через наполнитель 5. Из змеевикового подогревателя-охладителя вода через патрубок 12 поступает в кольцевой зазор 3, образованный наружной 1 и внутренней 2 обечайками корпуса и прокачивается в направлении снизу -вверх, нагреваясь в процессе движения по спирали между витками змеевикового подогревателя 4. Подача теплоносителя в подогреватель 4 осуществляется в направлении сверху вниз через верхний штуцер 8, отвод конденсата через нижний штуцер 9. Подогретая и предварительно отсепарированная от крупных частиц нефтепродуктов вода поступает в верхнюю часть корпуса устройства, являющегося верхним гравитационным отстойником 14, в объеме которого укрупненные частицы нефтепродуктов, сливаясь между собой, коагулируют и выводятся из устройства по мере их накопления через патрубок 13. The device according to the first and second options works as follows. The water to be purified by pump 17 is supplied through the pipe 10 to the coil heater-cooler 11 located in the lower part of the filler volume 5, in which it is preheated by removing heat from the treated water filtered through the filler 5. Water comes from the coil heater-cooler through the pipe 12 into the annular gap 3, formed by the outer 1 and inner 2 shell shells and is pumped in the direction from bottom to top, heating up in the process of moving in a spiral between the coils of the coil heater 4. By The heat carrier is transferred to the heater 4 in a top-down direction through the upper nozzle 8, condensate is discharged through the lower nozzle 9. The heated and pre-separated from large particles of oil products water flows into the upper part of the device body, which is the upper gravity settler 14, in the volume of which coarse particles of oil products merging with each other, coagulate and are removed from the device as they accumulate through the pipe 13.

Далее частично очищенная от нефтепродуктов вода через верхнюю сетчатую кассету 6 поступает в объем фильтрующего гранулированного наполнителя 5, в котором фильтруется через поровые каналы между отдельными гранулами в процессе ламинизированного течения. Then, partially purified from oil products, water through the upper mesh cassette 6 enters the volume of the filter granular filler 5, in which it is filtered through pore channels between the individual granules in the course of the laminated flow.

Процесс фильтрации сопровождается отводом тепла от фильтруемой среды, что обеспечивается змеевиковым подогревателем-охладителем 11. The filtering process is accompanied by heat removal from the filtered medium, which is provided by the coil heater-cooler 11.

После змеевикового подогревателя-охладителя 11 уже разделенные вода и нефтепродукты проходят через нижнюю сетчатую кассету 7. Так как плотность нефтепродуктов меньше плотности воды, то последняя, освобождаясь от нефтепродуктов в процессе барботажа через слой нефтепродуктов, скапливающихся под нижней кассетой 7, поступает в нижний гравитационный отстойник и выводится из него через патрубок 17. Избыток нефтепродуктов из нижнего нефтесборника 16 выводится через патрубок 15. After the coil heater-cooler 11, the already separated water and oil products pass through the lower mesh cassette 7. Since the density of oil products is less than the density of water, the latter, freed from oil during bubbling through a layer of oil products accumulating under the lower cassette 7, enters the lower gravity sump and is removed from it through the pipe 17. The excess oil from the lower oil reservoir 16 is discharged through the pipe 15.

Устройство по третьему варианту работает следующим образом. The device according to the third embodiment works as follows.

Очищаемая вода насосом 17 через патрубок 10 подается в нижнюю часть кольцевого зазора 3 между наружной 1 и внутренней 2 обечайками устройства, где предварительно подогревается за счет теплоты через радиальные ребра теплового сопротивления 11 от доочищаемой воды, фильтруемой через наполнитель 5, и далее прокачивается в направлении снизу-вверх, нагреваясь в процессе движения по спирали между витками пароводяного змеевикового подогревателя 4. Подача теплоносителя в змеевиковый подогреватель 4 осуществляется через верхний штуцер 8, а отвод конденсата через нижний штуцер 9. The water to be purified by pump 17 is supplied through the pipe 10 to the lower part of the annular gap 3 between the outer 1 and inner 2 shells of the device, where it is preheated by heat through radial fins of thermal resistance 11 from the treated water filtered through filler 5, and then pumped in the direction from below -up, heating in the process of moving in a spiral between the turns of a steam-water coil heater 4. The heat carrier is supplied to the coil heater 4 through the upper nozzle 8, and the outlet cond condensate through the bottom fitting 9.

Подогретая и предварительно отсепарированная от крупных частиц нефтепродуктов вода поступает в верхний гравитационный отстойник 13, в объеме которого укрупненные частицы нефтепродуктов коагулируют и по мере их накопления выводятся через патрубок 12. Частично очищенная от нефтепродуктов вода через нижнюю сетчатую кассету 6 поступает в направлении сверху вниз в объем гранулированного наполнителя 5, при этом происходит ее фильтрация через поровые каналы между отдельными гранулами в режиме ламинизированного течения. Heated and pre-separated from large particles of petroleum products water enters the upper gravity sump 13, in the volume of which the coarse particles of petroleum products are coagulated and, as they accumulate, are discharged through the pipe 12. Partially purified from petroleum products through the lower mesh cassette 6 flows in the direction from top to bottom in the volume granular filler 5, while it is filtered through the pore channels between the individual granules in a laminated flow mode.

Во избежание вторичного эмульгирования отсепарированных нефтепродуктов от доочищаемой воды непрерывно отводится теплота через ребра равного теплового сопротивления в процессе ее фильтрации через гранулированный наполнитель 5. Освобождаясь от нефтепродуктов в процессе барботажа через слой отсепарированных нефтепродуктов, скапливающихся под нижней сетчатой кассетой 7, вода поступает в нижний гравитационный отстойник 15 и выводится из него через патрубок 16. Избыток нефтепродуктов из отстойника 15 выводится через патрубок 14. In order to avoid secondary emulsification of the separated oil products from the treated water, heat is continuously removed through the ribs of equal thermal resistance during its filtration through the granular filler 5. Being released from the oil during bubbling through the layer of separated oil products that accumulate under the lower mesh cassette 7, water enters the lower gravity settler 15 and is removed from it through the pipe 16. The excess of petroleum products from the sump 15 is removed through the pipe 14.

Изобретение обеспечивает остаточную концентрацию нефтепродуктов в воде менее 1,0 мг/л при допустимом значении до 15,0 мг/л, что полностью соответствует требованиям МЕРС 60 (33) ИМО по очистке воды в нефтеводяных сепарационных установках. The invention provides a residual concentration of petroleum products in water of less than 1.0 mg / L with an acceptable value of up to 15.0 mg / L, which fully complies with the requirements of MEPC 60 (33) IMO for water purification in oil-water separation plants.

Claims (5)

1. Способ очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающий подогрев очищаемой воды и ее фильтрацию через гранулированный наполнитель с последующим отстоем в поле гравитационных сил, отличающийся тем, что подогрев осуществляют в поле центробежных сил с постоянным температурным градиентом в режиме противотока при движении воды в направлении снизу вверх между витками змеевикового пароводяного подогревателя, размещенного вертикально в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса, а фильтрацию производят в направлении сверху вниз в ламинизированном режиме течения воды через поровые каналы между отдельными гранулами фильтрующего материала, представляющего собой термически закаленные стеклянные шарики, с одновременным отводом тепла к исходной нефтесодержащей воде. 1. A method of purifying water from liquid petroleum products, including heating the purified water and filtering it through a granular filler with subsequent sediment in the field of gravitational forces, characterized in that the heating is carried out in the field of centrifugal forces with a constant temperature gradient in the counterflow mode when the water moves in the direction from the bottom up between the turns of a coil-type steam-water heater, placed vertically in the annular gap formed by the outer and inner shells of the casing, and filtering is carried out in systematic way downward flow regime in laminizirovannom water through porous channels between the individual granules of the filtering material consisting of a thermally tempered glass balls, with simultaneous heat removal to the original oil-containing water. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в присутствии поверхностно-активных веществ или дезактиваторов в очищаемую воду дозируют коагулянт. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the presence of surfactants or deactivators, a coagulant is dosed into the purified water. 3. Устройство для очистки воды от жидких нефтепродуктов, содержащее корпус с размещенными в нем подогревателем, фильтрующим наполнителем, верхним и нижним гравитационными отстойниками, штуцер подвода очищаемой воды, патрубки вывода очищенной воды, отличающийся тем, что подогреватель выполнен в виде пароводяного змеевика с верхним штуцером подвода теплоносителя и нижним штуцером отвода конденсата и размещен вертикально в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса, а в нижней части фильтрующего наполнителя из термически закаленных стеклянных шариков, заполняющего объем внутренней обечайки корпуса между верхней и нижней сетчатыми кассетами, вертикально установлен змеевиковый подогреватель-охладитель с нижним штуцером подачи очищаемой воды и верхним штуцером ее ввода в кольцевой зазор между наружной и внутренней обечайками корпуса, при этом к патрубку вывода очищенной воды подсоединены штуцер подвода продувочного воздуха и штуцер подвода промывочной воды. 3. A device for purifying water from liquid petroleum products, comprising a housing with a heater, filter media, upper and lower gravity sumps in it, a nozzle for supplying purified water, outlet pipes for purified water, characterized in that the heater is made in the form of a steam-water coil with an upper fitting the coolant inlet and the lower condensate drain fitting and is placed vertically in the annular gap formed by the outer and inner shells of the housing, and in the lower part of the filter filler of thermally tempered glass balls filling the volume of the inner shell of the housing between the upper and lower mesh cassettes, a coil heater-cooler is installed vertically with a lower nozzle for supplying purified water and an upper nozzle for its entry into the annular gap between the outer and inner shells of the housing, while to the outlet pipe of purified water, a purge air inlet connection and a purge water inlet connection are connected. 4. Устройство для очистки воды от жидких нефтепродуктов, содержащее корпус с размещенными в нем подогревателями, фильтрующим наполнителем, верхним и нижним гравитационными отстойниками, штуцер подвода очищаемой воды, патрубки вывода нефтепродуктов, патрубки вывода очищенной воды, отличающееся тем, что подогреватель выполнен в виде пароводяного змеевика с верхним штуцером подвода теплоносителя и нижним штуцером отвода конденсата и размещен вертикально в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса, а в нижней части фильтрующего наполнителя из термически закаленных стеклянных шариков, заполняющих объем внутренней обечайки корпуса между верхней и нижней сетчатыми кассетами, вертикально установлен змеевиковый подогреватель-охладитель с нижним штуцером подвода очищаемой воды и верхним штуцером ее ввода в кольцевой зазор между наружной и внутренней обечайками корпуса, при этом нижняя сетчатая кассета выполнена двухсекционной и заполнена олеофильным фильтрующим наполнителем, гранулы которого имеют диаметр больший, чем диаметр гранул фильтрующего наполнителя, размещенного во внутренней обечайке корпуса, а к патрубку вывода очищенной воды подсоединен штуцер подвода продувочного воздуха и штуцер подвода промывочной воды. 4. A device for purifying water from liquid petroleum products, comprising a housing with heaters placed therein, filter media, upper and lower gravity sedimentation tanks, a nozzle for supplying purified water, oil outlet pipes, purified water outlet pipes, characterized in that the heater is made in the form of steam-water a coil with an upper nozzle for supplying coolant and a lower nozzle for condensate drain and is placed vertically in the annular gap formed by the outer and inner shells of the housing, and in the lower the th part of the filter media from thermally tempered glass balls filling the volume of the inner shell of the housing between the upper and lower mesh cassettes, a coil heater-cooler is installed vertically with the lower nozzle for supplying purified water and the upper nozzle for its input into the annular gap between the outer and inner shells of the housing, the lower mesh cassette is made of two sections and is filled with an oleophilic filtering filler, the granules of which have a diameter larger than the diameter of the granules of the filter a filling filler located in the inner shell of the housing, and a purge air inlet and a purge of inlet of the wash water are connected to the outlet of the purified water. 5. Устройство для очистки воды от жидких нефтепродуктов, содержащее корпус с размещенными в нем подогревателем, филтрующим гранулированным наполнителем, верхним и нижним гравитационными отстойниками, штуцер подвода очищаемой воды, патрубки вывода нефтепродуктов, патрубок вывода очищенной воды, отличающееся тем, что подогреватель выполнен в виде пароводяного змеевика с верхним штуцером подвода теплоносителя и нижним штуцером отвода конденсата и размещен вертикально в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса, а фильтрующий наполнитель из термически закаленных стеклянных шариков заполняет объем внутренней обечайки корпуса между верхней и нижней кассетами и в нижней части объема фильтрующего наполнителя на уровне расположения штуцера отвода конденсата из пароводяного змеевикового подогревателя к внутренней обечайке корпуса по ее диаметру приварены ребра постоянного теплового сопротивления, при этом штуцер подвода очищаемой воды установлен непосредственно над уровнем расположения нижней сетчатой кассеты, а к патрубку вывода очищенной воды подсоединены штуцер продувочного воздуха и штуцер промывочной воды. 5. A device for purifying water from liquid petroleum products, comprising a housing with a heater, filtering granular filler, upper and lower gravity sumps, a nozzle for supplying purified water, oil outlet pipes, a purified water outlet pipe, characterized in that the heater is made in the form steam-water coil with the upper nozzle for the supply of coolant and the lower nozzle of the condensate drain and is placed vertically in the annular gap formed by the outer and inner shells to pus, and the filtering filler from thermally tempered glass balls fills the volume of the inner shell of the housing between the upper and lower cartridges and in the lower part of the volume of the filtering filler at the location of the condensate drain fitting from the steam-water coil heater to the inner shell of the housing along its diameter fins of constant thermal resistance are welded, while the nozzle for supplying purified water is installed directly above the location of the lower mesh cassette, and the outlet pipe is cleaned For purging water, a purge air nozzle and a purge water nozzle are connected.

Images