Устройство нефтеловушек для очистки сточных вод от нефтепродуктов

1 Вред от нефтепродуктов попадающих в воду

В случае попадания нефтепродуктов в водоёмы в результате работы заводов или нефтеперерабатывающих предприятий — происходит постепенное угнетение местной экосистемы, что в перспективе приводит в вымиранию местной флоры и фауны. Это очень опасный процесс, который нельзя допускать вообще.

Те же виды, которые переживают новое состояние водоёма – обычно теряют способность размножаться. И это в лучшем случае. В худшем же попадание нефти в окружающую среду приводит к очень тяжелым последствиям.

Например, при попадании в открытый источник типа моря или озера, нефть равномерно растекается по его поверхности. Она накрывает плотной пленкой огромную толщу озера, тем самым, блокируя нормальный доступ кислорода и солнечных лучей к подводным обитателям.

Совершенно очевидно, что без солнца и воздуха ни водоросли, ни морские жители долго не протянут. Это приведет к их вынужденной миграции. Если же убегать некуда, например нефть разлилась из-за завода, что находится возле озера, то гибель их почти неминуема.

Попадание нефтепродуктов, в случае сброса недостаточно очищенных стоков от промышленных предприятий в почву, также со временем нарушает её плодородную функцию, разрушая баланс содержания азота. Не менее опасна нефть, и попавшая в грунтовые воды, поскольку будет изменяться их минеральный состав.

Стационарные системы очистки сточных вод от нефтепродуктов

При этом вывести ее из почвы будет чрезвычайно сложно, так как работы эти нерентабельны и очень трудоемки. Даже после полной очистки плодородность земли существенно снизится. Восстановить ее можно только современными методами удобрения и химического насыщения грунта. А они довольно дорогостоящие.

Попадание нефтепродуктов в воду, которую в дальнейшем употребляет внутрь человек также оказывает на него отравляющее воздействие, часто – канцерогенное, увеличивая риск раковых заболеваний. Впрочем, пить такую воду вы вряд ли согласитесь, так как она имеет характерный привкус и запах.

Сточные воды в современном многомиллионном городе нуждаются в многоэтапной очистке от нефтепродуктов. Особенно это касается сточных вод от частных районов, где в общую массу стоков попадает больший процент бензина и масел, что утекают из гаражей и других подобных строений.

Несмотря на различные методы, в том числе применяемые на нефтеперерабатывающих предприятиях и в оборудовании различных заводов – сама продукция автомобильно-промышленных мощностей предполагает частое использование и хранение нефтепродуктов, а также их перевозку.

От аварий же сейчас никто не застрахован, поэтому случаи разлива нефти достаточно часты. Как видно из вышеописанных фактов и суждений, нефть в открытом виде может серьезно навредить человеку и его окружению

А потому вопросам очистки жидкостей от нефтепродуктов следует уделять особое внимание

Характеристика загрязненности воды нефтью

ЮНЕСКО называет нефтепродукты наиболее опасными загрязнителями стоков. Они растворяются в некоторых жидкостях и образуют поверхностный нерастворимый слой.

При защите природы, по мнению ЮНЕСКО, мы должны руководствоваться такими принципами:

• использовать такое количество природных ресурсов, которые сами не восстанавливаются, которое позволит избежать полного их исчерпания;
• выбрасываемые нефтепромышленные отходы не должны превышать безопасные для живой природы и человека нормы.

Нефть – это невосстанавливаемый природный ресурс, добыча, переработка и транспортировка которого наносит непоправимый вред окружающей среде. Вопрос должен решаться разносторонне – с политической, правовой и экономической точки зрения. Технически проблему можно решить путем постановки индивидуальных задач для предпринимателей, имеющих непосредственное отношение к нефти.

8.5. Стоки, загрязненные нефтепродуктами

Мазутное хозяйство, маслосистемы котлотурбинного цеха и электротехнического оборудования, гаражи являются источником попадания нефтепродуктов в сточные воды ТЭС. Обычно такие воды содержат мазут, смазочные и изоляционные масла, бензин в суммарной концентрации от 30 до 200 мг/дм3(среднее расчетное значение 100 мг/дм3), а их количество достигает нескольких десятков м3/ч в зависимости от типа используемого топлива и установленной мощности ТЭС.

Недостаточно очищенные нефтесодержащие сточные воды, попадая в водоемы, образуют пленку на поверхности воды, ухудшая условия аэрации, а тяжелые нефтепродукты, оседая на дно, губительно действуют на водную флору и фауну. Поэтому на нефтепродукты установлены очень жесткие ПДК (см. табл. 1.1), так как они являются слабо окисляющимися веществами. Согласно действующим нормативам нефтесодержащие стоки ТЭС должны очищаться и повторно использоваться в качестве исходных для ВПУ, СОО и других систем, а уловленные нефтепродукты – сжигаться в котлах.

Очистка вод от нефтепродуктов осуществляется сочетанием комплексных методов (рис. 8.4), позволяющим обеспечить остаточное нефтесодержание на уровне 0.5 – 1.0 мг/дм3.

Рис. 8.4. Схема очистки вод, загрязненных нефтепродуктами:1 – трубопровод замазученных и замасленных вод; 2 – приемныйбак-отстойник;3 – нефтеловушка;4 – промежуточный резервуар; 5 – эжектор насыщений воды воздухом; 6 – насос;7 – напорный бак;8 – флотатор;9 – промежуточный резервуар; 10 – ячейка коагулянта; 11 – насос перекачки коагулянта; 12 – осветлительный фильтр коагулянта; 13 – бак-мерник коагулянта;14 – насос-дозатор коагулянта;15 – насос подачи воды на фильтр; 16 – двухслойный осветлительный фильтр; 17 – фильтр активированного угля; 18 – резервуар очищенной воды; 19 – насос очищенной воды; 20 – емкость сбора осадка; 21 – емкость сбора уловленных нефтепродуктов; 22 – насос подачи уловленных нефтепродуктов на сжигание; 23 – насос подачи осадка в накопители; 24 – трубопровод очищенной воды на повторное использование; 25 – трубопровод сбора промывочных вод фильтров; 26 – трубопровод промывки фильтрующих материалов

Среди многочисленных элементов комплексной схемы очистки от нефтепродуктов ранее не были рассмотрены принципы действия нефтеловушек и флотаторов. В основу нефтеловушки (рис. 8.5) положен принцип отстаивания, реализуемый под действием разности плотностей воды и нефтепродуктов. Сточная вода подается в приемную камеру и, пройдя под полупогруженной перегородкой, попадает в отстойную камеру, где и происходит процесс разделения эмульсии. Очищенная вода, пройдя под второй полупогруженной перегородкой, выводится из нефтеловушки, а частицы нефтепродуктов, всплывшие на поверхность воды, образуют пленку, которая перемещается специальным движущимся скребковым устройством к нефтесборным щелевым трубам.

Рис. 8.5. Схема нефтеловушки:1 – сточная вода;2 – приемная камера;3 – отстойная зона;4 – очищенная вода;5 – вертикальные полупогруженные перегородки; 6 – нефтесборные щелевые трубы; 7 – пленка всплывших нефтепродуктов

Флотационная очистка воды заключается в образовании комплексов, состоящих из частиц нефтепролуктов и пузырьков воздуха, которыми предварительно насыщают обрабатываемую воду, реализуя принцип напорной флотации. При этом скорость всплытия комплекса превышает на два-три порядка скорость всплытия капли масла. При напорной флотации (рис. 8.6) воздух растворяется в воде под избыточным давлением до 0.5 МПа, для чего он подается в трубопровод перед насосом (обычно с помощью эжектора), а затем водовоздушная смесь в течение 8 – 10 мин находится в специальной напорной емкости, откуда направляется во флотатор. Во флотаторе происходит снижение давления, образование пузырьков воздуха и собственно флотационный процесс разделения воды и примеси. На ТЭС используются горизонтальные многокамерные и радиальные флотаторы, в которые для повышения эффективности очистки может вводиться раствор коагулянта.

Рис. 8.6. Схема установки для напорной флотации:1 – вход воды;2 – приемный резервуар; 3 – всасывающая труба; 4 – воздухопровод;5 – насос;6 – флотационная камера;7 – пеносборник;8 – отвод очищенной воды; 9 – напорная емкость

При небольших концентрациях нефтепродуктов на уровне 10 – 20 мг/дм3 в комплексной схеме очистки могут отсутствовать некоторые элементы, например, крупногабаритные нефтеловушка и флотатор. На сайте www.vpu.ru в MathCad-документе Calc_Oil_Water.mcd запрограммированы метоики расчета нефтеловушки и флотатора.

Подбор, проектирование, монтаж нефтеловушек

Подбор

Для подбора ливневых очистных сооружений необходимо знать следующие параметры: расход ливневых сточных вод или площадь селитебных территорий, географическое расположение объекта, отметки подводящего трубопровода, уровень грунтовых вод, концентрацию загрязнений на входе в очистные сооружения, способ утилизации стоков (городской коллектор, водоем, рельеф).

Проектирование

Выбор схемы отведения и очистки поверхностного стока, а также конструкции очистных сооружений определяется его качественной и количественной характеристиками, условиями отведения и осуществляются на основании технической возможности того или иного варианта и сравнения технико-экономических показателей. Специалисты проектного бюро «Эколос» разрабатывают и предлагают оптимальные проектные решения, учитывая индивидуальные особенности объекта.

Монтаж

Монтаж нефтеловушек осуществляется специализированными строительными бригадами или специалистами компании «Эколос». Одно из главных требований при монтаже – строго горизонтальная установка оборудования. Монтажные работы включают в себя подготовку котлована, опускание и закрепление установки, послойное засыпание грунтом. В случае наличия высокого уровня грунтовых вод оборудование крепится к бетонной подушке.

Строительное подразделение компании «Эколос» по желанию Заказчика осуществляет монтаж и шеф-монтаж оборудования, пусконаладку, контроль качества очистки, обслуживание и очистку установок, утилизацию отходов.

От правильной эксплуатации зависит долгая и бесперебойная работа установки. Техническое обслуживание заключается в своевременном удалении скопившегося осадка из 1 и 2 отделов, прочистки трубных фильтров, регенерации фильтра с сорбционной нагрузкой.

Откачку слоя всплывших нефтепродуктов следует производить 2-4 раза в год в зависимости от производительности. Откачка осуществляется при помощи вакуумной ассенизационной машины через стояки для откачки осадка.

Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов

Все применяемые сегодня способы очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов делятся на две категории – механические и биологические. Они могут применяться также в комбинации с другими методиками и имеют свои особенности – подробнее далее.

Какими способами чаще всего выполняют очистку сточных вод от нефтепродуктов?

Первичный этап очистки – механический, он является подготовкой к биологическому. На данной стадии удаляется до 95% загрязнителей, но если вы используете только отстойники и жироловки – то не более 50%. Механическая очистка нефтесодержащих продуктов проводится с применением различного оборудования и предполагает механическое удаление загрязнений с водной поверхности. Дополнительно могут использоваться сорбирующие боны – они собирают из водной толщи соединения углерода.

Установка нефтеловушек – главный способ борьбы с нефтяной пленкой, которая образовывается на поверхности точных вод. В очистных заводских сооружениях по-прежнему часто используется устаревшее оборудование и нефтеловушки простой конструкции.

Физико-химические методы очистки

Кроме отстойников, заполненных микроорганизмами (вроде бактерий-деструкторов или биологически активного ила) применяются так называемые биофильтры-улавливатели. Они позволяют исключать из жидкости все остатки загрязняющих элементов, которые не были выловлены ранее.

Основные методы физико-химической очистки воды – сорбция, флотация и коагуляция. Коагуляция предполагает ускоренное превращение тонкодисперсных и эмульгированных примесей в более крупные образования, которые затем выпадают в осадок. Данный процесс происходит под воздействием коагулянтов – химических реагентов. Они образуют хлопьевидные продукты, которые имеют слабоположительный электростатический заряд.

В ходе флотации на поверхности воды появляется устойчивая пена, которая сначала захватывает, а затем удерживает в течение продолжительного времени примеси нефтепродуктов. Спустя некоторое время пенный слой удаляют. Основа для создания пены – устойчивый комплекс пузырьков воздуха и газа. В зависимости от способа, используемого для образования пузырей, флотация делится на вакуумную, электрическую и механическую. При механической флотации образование пены происходит за счет дробления капель воды в воздушном потоке. Вакуумная основана на создании разряжения во флотационной камере. При электрофлотации постоянный ток пропускается через грязную воду.

Сорбция дает максимальную эффективность очистки. Под данным процессом подразумевается поглощение твердым сорбентом примесей, которые содержатся в водной среде – включая нефтепродукты. В качестве сорбентов используются пористые материалы вроде силикагеля, активной глины, кокса, торфа, золы. Самым эффективным сорбентом принято счета активированный уголь.

В ходе обеззараживания и доочистки удалять нефтепродукты из сточных вод не требуется, но возможна дополнительная реализация мембранной очистки. В заводских очистных системах и на нефтеперерабатывающих предприятиях часто устанавливаются системы электрической, электрохимической очистки сточных вод.

Биологический метод очистки сточных вод

Биологические методы очистки предполагают обработку сточных вод биологически-активной средой – то есть вода поступает в резервуар, заселенный микроорганизмами, которые ускоряют распад токсичных соединений или поглощают их. Как правило, после биоочистки производится доочистка.

Специалисты считают биологические методики одними из самых перспективных. В результате их применения все нефтесодержащие примеси превращаются в продукты окисления, которые являются совершенно безвредными. Биологическая очистка чаще всего осуществляется в биофильтрах и аэротенках.

Эффективная очистка от нефтепродуктов: доочистка сточных вод

Для достижения максимальной эффективности очистки стоков от нефтепродуктов может проводиться их доочистка. Для этого, как мы уже писали выше, используются соответствующие мембранные системы, а также комплексные станции электрической и электрохимической очистки.

Качественную очистку сточных вод от нефти для рыбхозяйственных водоемов обеспечивает шунгитовая порода, неплохой эффект дает также угольная сорбция. Учтите, что активные виды угля имеют достаточно высокую цену.

Химическая очистка

Методика основана на добавлении специального реагента, который вызывает окислительную реакцию. Примеси выпадают на дно в виде осадка.

Хлорирование

Очистка и обеззараживание производится хлором и образованными соединениями. При этом удаляются органические и неорганические элементы.

Озонирование

Озон обладает высокими окислительными свойствами. Благодаря им жидкость не только очищается от вредных компонентов, но и обесцвечивается, дезодорируется и насыщается кислородом. При этом полностью исключено образование продуктов распада, а содержание солей остается неизменным.

Устройство данной конструкции

Итак, с предназначением нефтеотделителя мы определились, и выяснили, что он предназначен для отделения продуктов нефтепереработки из образующихся на производстве сточных вод.

Данное устройство состоит из двух отдельных технологических узлов:

1. Отстойник;

2. Блок коалесцентных модулей.

Принцип работы данной конструкции состоит в том, что продукты переработки нефти значительно легче воды, поэтому всегда всплывают на поверхность, образую специфическую пленку, которое без труда может уловить вышеназванное устройство.

Если конкретный заказчик пожелает, то наши специалисты могут укомплектовать данное оборудование специальным сигнализатором уровня раздела различных сред. Эффективность ловушки состоит в том, что она способна улавливать практически 98% нефтепродуктов, находящихся в стоке!

Из какого материала изготовлен данный узел?

Устройство выглядит как емкость, выполненная из специального армированного высококачественного стеклопластика с непосредственной помощью специальных смол. Специализированный же коалесцентный модуль, активно используемый в наших нефтеотделителях, обеспечивает эффективное отделение, как всплывающих мелких частиц, так и специфических взвешенных частичек.

Нефтеотделитель – чистота промышленных стоков

Данная емкость необходима для быстрого отделения из промышленных сточных вод продуктов нефтепереработки совершенно разной структуры. Устройство также в обязательном порядке включает в себя еще 2 достаточно важных и ответственных узла:

• это блок коалесцентных модулей;
• это отстойник.

Сепаратор нефтепродуктов предлагаемой нами модели АРМиТ гарантирует – стоки вашего предприятия будут не только относительно чистыми, но и абсолютно безопасными для природной среды.

Выбор типа нефтеловушки

При выборе типа нефтеловушки и ее мощности первостепенное значение имеет специфика предприятия и площадь водосбора

Выбор возможных вариантов достаточно широк, наиболее мощные установки способны очищать до 50 литров стоков в секунду. При выборе модели нефтеловушки следует обратить внимание на габариты нефтеловушки. Большие по объему нефтеловушки соответственно потребуют большей площади для размещения

В целях экономии места, возможно подземное размещение нефтеловушки. Компактные нефтеловушки могут быть смонтированы непосредственно в производственных помещениях, рядом с технологическим оборудованием. 

Механическая очистка

Механическая очистка сточных вод от нефтепродуктов — первый и самый дешевый этап. Вода готовится к следующим этапам обработки. В процессе уничтожается более 60% бытовых и 90% промышленных загрязнений в воде.

Если воду планируется использовать для нужд предприятий или выпускать в общественные водоемы, то выполнение фильтрации механическим методом достаточно. Для остальных целей потребуется дополнительные мероприятия по очистке воды.

Песколовки

Устройство призвано задерживать песок. После прохождения жидкости через песколовку концентрация нефтепродуктов снижается.

Разновидности устройств в зависимости от направления водного потока:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• круговые;
• прямолинейные;
• поступательно-вращательные.

Выбор конструкции зависит от объема воды и содержания в ней нефтепродуктов. Когда речь идет об очистке вод от нефтепродуктов, то лучше использовать горизонтальную песколовку.

Если песколовка отсутствует, то частицы задерживаются очистными установками на последующих этапах. Но это значительно усложнит процесс.

Отстойники

Простой и наименее затратный способ очистки. Легкие частицы всплывают на поверхность, а тяжелые под воздействием силы гравитации выпадают на дно резервуара.

Статистические чаще используются на предприятиях, занимающихся переработкой нефти. Резервуары бывают железобетонные или стальные. Очистка длится не менее 6 часов. Максимально — 24 часа. Все нефтешламы всплывают. Осадок удаляется при помощи перфорированных труб. Удаляется 95% загрязненных частиц.

Динамические очищают воду в процессе непрерывного движения. Осадок удаляется насосами.

На скорость обработки и очистки воды невозможно повлиять. Скорость прямо пропорциональна объему очищаемой воды. Плюс метода — малые затраты на строительство резервуаров. Недостаток — требуется прохождение воды через дополнительные системы для очищения от нефтепродуктов.

Гидроциклоны

Взвешенные частицы выпадают на дне в виде плотного осадка. Это происходит под влиянием центробежной силы. В напорном гидроциклоне жидкость устремляется к центру потока, а тяжелые элементы остаются на периферии. Размер оборудования влияет на качество очистки. В маленьком гидроциклоне удаляются мельчайшие загрязнения.

В безнапорном жидкость идет сверху вниз. При этом шлаки скапливаются в центре потока, образуя конус.

Центрифуги

Эти очистные установки работают за счет центробежной силы. Жидкость вращается в барабане. Его стенки перфорированы. Дополнительно по поверхности натягивается сетка или мелкопористая ткань. Они задерживают в себе примеси.

Фильтры

Фильтрование — второй этап после отстаивания. Работа обеспечивается прикреплением нефте содержащих компонентов к поверхности фильтра. Внутри закрепляются текстиль, сетка или мембрана. При этом первые избавят от крупных частиц, а мембрана очистит на молекулярном уровне.

Разновидности:

1. Микрофильтры оснащены текстильным, полимерным или сетчатым фильтрующим элементом. Размер зависит от объема очищаемой воды и колеблется в рамках от 1 до 4 м. Барабан с закрепленным внутри фильтром постоянно вращается. Вода протекает внутрь из-за разницы уровней.
2. Каркасные представлены 3 видами:

• адгезивные зернистые;
• сорбционные волокнистые;
• комбинированные.

Для первых 2 видов характерно скопление грязи внутри. После заполнения они нуждаются в замене либо очистке.

Третий вариант считается выгодным. Даже после скопления нефть не растворяется в воде, а скапливается на поверхности в виде капель. Их собирают подручными инструментами.

Эластичный фильтр — изобретение последнего десятилетия

Очистка производится пенополиуретаном, который заслужил внимание благодаря следующим характеристикам:

• эластичность;
• пористость;
• гидрофобность;
• устойчивость к повреждениям.

Установка погружается в воду. Делает забор и поднимается наверх. Пенополиуретан пропитывается нефтью и отжимается. По мере завершения цикла установка вновь погружается в резервуар для очистки.

Главные недостатки эластичного фильтра:

• требуется предварительная обработка;
• образование в процессе стойкой эмульсии, которая практически не очищается.

Доочистка сточных вод

В целях экономии некоторые заменяют качественные синтетические волокна и материалы на дешевые природные. Шунгит — популярная порода, способствующая очищению сточных вод, попадающих в рыбные хозяйства. Не менее действенной считается угольная сорбция.

Ведется много споров относительно эффективности применения шунгитовой породы. После нескольких экспериментов доказана эффективность ее использования в двойном фильтре. Порода обладает алюмосиликатным каркасом и высоким удельным весом.

Поверхность покрыта сорбционно-активным углеродным слоем. За счет этих качеств шунгит с легкостью очищает плавающие на поверхности и растворенные нефтепродукты. Срок службы фильтра не снижает эффективности.