Очистка сточных вод нефтеперерабатывающего завода

 

 

II. Описание технологической схемы

2.1.Горизонтальная песколовка

Рис. 2.1.  Горизонтальная песколовка:

1 –лоток сбора; 2 – гидроэлеватор; 3 –лоток сбора осветленной воды; 4 – скребковый механизм; 5 – приямок сбора осадка; 6 – перегородка

 

Песколовки предназначены  для выделения из сточных вод  тяжелых минеральных примесей (главным образом песка). Песколовки следует предусматривать при расходе сточных вод более 100 м³/сутки.

Работа песколовок основана на использовании гравитационных сил. Обычно в песколовках задерживают  песок с гидравлической крупностью 24,2мм/с и более, составляющий около 65% всего количества, содержащегося  в сточных водах.

Горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды представляют собой удлиненные прямоугольные  в плане резервуары из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров.

 Осевший на дно песколовки с прямолинейным движением воды песок сдвигается к приямку, расположенному в начале сооружения, скребками при этом происходит частичная отмывка песка. Из приямка песок удаляют при помощи гидроэлеватора.

Для уменьшения влажности  осадка, а, следовательно, и общего его объема горизонтальные песколовки устраивают иногда с дренажем. При очистке песколовка выключается из работы шиберами; вода, насыщающая песок, спускается в колодец, а песок удаляется. При этом влажность осадка снижается до 30%. Объем осадка, выпадающего в песколовке, зависит от многих факторов: от системы канализации, протяженности сети, ее уклонов, условий эксплуатации канализации, состава производственных вод, поступающих в канализацию, и пр. Осадок удаляют (в зависимости от конструкции и размеров песколовки) ковшами, гидроэлеваторами, песковыми насосами и применяют гидромеханическую систему выгрузки песка из песколовок. Объем песка, задержанного в песколовках, замеряется при выгрузке [5].

 

2.2. Нефтеловушка

Нефтеловушки предназначаются  для очистки нефтесодержащих  сточных вод от основной массы  нефти и нефтепродуктов, твердых  механических примесей.

Для обеспечения бесперебойной  работы нефтеловушка должна иметь не менее двух параллельно работающих секций. Она оборудуется нефтесборными  трубами и скребковыми транспортерами для сгона всплывающих нефтепродуктов и сдвига осадка в приямок. Частота  включения скребкового механизма  должна быть такой, чтобы толщина  слоя накопившихся нефтепродуктов не превышала высоты бруса скребкового  транспортера (100мм), но не реже 1 раза в  смену. Удаление осадка их приямка осуществляется гидроэлеватором.

Эксплуатация нефтеловушек сводится к равномерному распределению  воды по секциям, своевременному удалению осадка и всплывающих нефтепродуктов, постоянному контролю за качеством очистки сточных вод [6].

 

 

 

2.3. Флотатор

При флотации извлечение эмульгированных  нефтепродуктов осуществляется пузырьками воздуха или смеси углеводородных газов, введенных в воду разными  способами. Обычно прилипание частиц воздуха или другого газа к извлекаемой какого-либо вида частице обусловлено неполным смачиванием последней водой, т.е. ее гидрофобностью. Чем выше гидрофобность извлекаемых примесей, тем больше вероятность их закрепления на пузырьках воздуха. В связи с этим флотационная очистка сточных вод технологически и экономически эффективна при извлечении примесей, обладающих природной гидрофобностью таких, как нефть, нефтепродукты. Принцип работы радиального флотатора состоит в следующем. Сточная вода, насыщенная воздухом, поступает на очистку по трубопроводу и распределяется по отстойнику через водораспределитель, образованный коаксиально расположенными трубами с козырьками. Взвешенные частицы выпадают на дно отстойника и скребками направляются в трубопровод, через который они удаляются. Скребки крепятся на раме, приводимой во вращение приводным механизмом. Приводной механизм состоит из электродвигателя с редуктором открытой зубчатой передачи [5].

 

 

 

 

 

 

Одна из шестерен открытой передачи насажена на вал, в конце  которого имеется колесо, покрытое резиной. Все агрегаты приводного механизма устанавливаются на раме, которая крепится к ходовому мосту. На противоположном конце моста расположены поддерживающие катки, вращение ходового моста через тяги передается на нижнюю часть рамы со скребками. Нефтепродукты со скребками, укрепленными на ходовом мосту, сгребаются к нефтесборной трубе и далее по трубопроводам удаляются из отстойной части. Очищенные сточные воды собираются в кольцевом канале и по трубопроводам удаляются из флотатора. В результате применения радиального флотатора, совмещающего в себе также и функции отстойника, значительно снижаются капитальные затраты, а также эксплуатационные расходы.

 

2.4. Биофильтр

Биофильтры представляют собой сооружения, где процесс  биологической очистки сточных вод протекает в искусственно созданных условиях. Осветленная вода самотеком поступает в распределительные устройства, которые периодически напускают воду на поверхность биофильтра. Профильтрованная вода проходит через отверстия в дырчатом дне (дренаже), поступает на сплошное непроницаемое днище, с которого стекает по отводным лоткам, расположенным за пределами биофильтра. Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода вследствие адсорбции оставляет в ней взвешенные и коллоидные органические вещества, которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества. Биофильтры содержат материал грубой загрузки: щебень, шлак, гравий высотой 1 – 3м. Наряду с вентилируемыми полостями биофильтра имеются и такие, которые зарастают. В этих случаях работа протекает по анаэробному механизму. Возможно заражение пленки биофильтра патогенными бактериями. По этой причине биофильтры подвергаются дезинфекции. Изготовление биофильтра высотой 2 – 3м преследует цель избежать прорыв биопленки. В том случае, когда это наблюдается, вода из фильтра выходит недоочищенная [4] .

 

2.5. Песчаный фильтр

 

Песчаные фильтры получили широкое распространение при  фильтровании воды. Фильтры применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных частиц, которые не удалось удалить отстаиванием, после механической, химической, физико-химической очистки. А также для доочистки сточных вод после биологической очистки, для задержания тонкодиспергированных частиц активного ила, которые сорбируют на своей поверхности органические загрязнения сточных вод.

Фильтр загрязняется значительно  быстро. Его промывают 2 раза в сутки  профильтрованной водой под необходимым напором. Промывка осуществляется током воды снизу вверх. Расход промывной воды обычно не превосходит 2,5% объема отфильтрованной воды. Двигаясь с большой скоростью и значительным гидродинамическим давлением через фильтрующий материал снизу вверх, вода расширяет его и взвешивает. Зерна фильтрующего материала ударяются друг о друга, налипшие загрязнения попадают в промывочную воду, которая переливается через кромки железобетонных желобов  и отводятся . Для удаления слоя  активного ила, образующегося на поверхности загрузки, и ее взрыхления перед обычной промывкой, возможно использовать механизм поверхностной промывки.

Осветляемая вода по трубопроводу 1 поступает в карман 2 фильтра  и далее через желоба 3 заполняет фильтр. Профильтровавшаяся через слой песка 4 и поддерживающие слои 5 вода собирается дырчатыми ответвлениями 6 в коллектор 7 и далее по трубопроводу 9 отводится в общий трубопровод фильтрованной воды.

 При промывке фильтра  промывная вода подаётся по  трубопроводу 10. После промывки песка  вода собирается в желоба, по  ним поступает в карман фильтра  и далее по трубопроводу 8 сливается [4].

Рис. 2.5. Песчаный фильтр

1 - подача СВ; 2 - боковой  карман фильтра; 3 – водораспределительные  желоба; 4 – слой загрузки песком; 5 - поддерживающий слой гравия;              6 - дырчатые ответвления; 7- коллектор; 8 – трубопровод отвода промывной  воды; 9 – трубопровод отвода осветленной воды; 10 - трубопровод подачи промывной воды.

 

 

2.6. Сооружения обработки осадков

производственных    сточных вод

 

В процессе очистки производственных сточных вод, как правило, образуются осадки, различные по химическому  составу и физическим свойствам. Конечная цель обработки осадков сточных вод состоит в превращении их путем проведения ряда последовательных технологических операций в безвредный продукт, не вызывающий загрязнения окружающей природной среды. При этом ценные компоненты, содержащиеся в осадке, должны быть максимально утилизированы.

Осадки могут быть утилизированы  в основном технологическом производстве, в сельском хозяйстве, производстве строительных материалов и т.д.

К осадкам относятся все  примеси, задержанные главным образом  песколовками, флотационными, фильтрационными и другими сооружениями, т.е. после механической, физико-химической и биологической очистки стоков. Объем осадков зависит от вида обрабатываемых стоков и принятого метода очистки. Так, при совместной очистке производственных сточных вод объем образующихся осадков обычно не превышает 0,5 - 2% объема очищенной воды. При локальной очистке производственных сточных вод, особенно с применением химических реагентов, количество образующихся осадков может достигать 10 - 40% расхода сточных вод .

Проблема обезвреживания и утилизации осадков является наиболее сложной, а технология обработки - наиболее разработанной. Цель обработки осадков сточных вод как в утилизации ценных компонентов, содержащихся в осадках, так и в превращении их в безвредный продукт, не вызывающий загрязнений окружающей среды.

Типовые процессы, применяемые  для обработки осадков:

• уплотнение (сгущение) - гравитационное, флотационное, центробежное, фильтрационное и т.д.;
• стабилизация (предотвращение загнивания осадка) - высушивание, минерализация с помощью химических реагентов (окислителей, щелочей, ингибиторов и т.д.);
• кондиционирование (способствующее лучшему обезвоживанию) - реагентная обработка, тепловая, жидкофазное окисление и т.д.;
• обезвоживание - естественное на иловых площадках, искусственное - на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах и т.д., термическое;
• утилизация - выделение ценных компонентов для повторного использования или использования в смеси с другими компонентами в качестве топлива, удобрения, стройматериалов;

- ликвидация - вывоз на  свалку, закачка в пустые породы, сжигание на свалке и в печах.  Схема на рис.2.6. объединяет эти процессы, но в каждом конкретном случае технология обработки осадков может быть одним из вариантов, включающих те или иные вышеупомянутые стадии [5].

Рис.2.6. Схема типовых процессов, применяемых для обработки осадков производственных стоков.

В процессе очистки нефтесодержащих  сточных вод выделяются:

-нефть и нефтепродукты, уловленные в нефтеловушках и других очистных сооружениях;

• нефтесодержащий шлам (нефтяной шлам), уловленный в сооружениях механической и физико-химической очистки сточных вод;
• избыточный активный ил биологических очистных сооружений.

Нефтешлам обычно содержит 5-10% механических примесей, до 20% - нефтепродуктов, до 70 - 75% воды.

Механические примеси, всегда присутствующие в нефтесодержащих  сточных водах, обволакиваются нефтепродуктами и образуют нефтяной шлам, выпадающий в осадок на очистных сооружениях (песколовках, нефтеловушках и в сооружениях систем оборотного водоснабжения). Одновременно осаждаются и тяжелые нефтепродукты, плотность которых превышает плотность воды. Основными источниками образования нефтяного шлама являются нефтеловушки и флотаторы.

Для сжигания образующегося  шлама необходимо подвергнуть его  предварительной обработке одним из физико-химических методов (фильтрованию, центрифугированию, гравитационному отстаиванию) с целью увеличения водоотдачи и сокращения объема. Выбираем для этих целей центрифугу.

Изучение методов утилизации нефтяного шлама показало, что  полностью выделить из него нефтепродукты не удается. Это к тому же нерентабельно. Оставшаяся после обработки твердая фаза содержит до 3-5% нефтепродуктов, поэтому часто нефтешлам после обезвоживания сжигают в печах. Это могут быть камерные, циклонные, многоподовые, распылительные, а также печи с псевдоожиженным слоем. Тип печи выбирают на основании технико-экономических расчетов.

Для сжигания осадков производственных стоков довольно широкое распространение получили многоподовые печи.  Исследование состава осадка сточных вод НПЗ показало, что в нем достаточное количество горючей массы, которая может быть использована в виде топлива.

Выбор оптимальной технологической  схемы обработки осадков зависит  от многих факторов: свойств осадков, их количества, наличия площадей и других, т.е. необходимо тщательное технико-экономическое обоснование. Сложность при выборе схемы обработки осадков обусловлена отсутствием свободных площадей, недостаточным выпуском необходимого оборудования и реагентов, высокой трудоемкостью и энергоемкостью технологических процессов.

 

2.6.1. Напорный гидроциклон

Напорный гидроциклон  представляет собой аппарат, состоящий  из цилиндрической части с примыкающей к ней снизу широким основанием конической части.

В напорном гидроциклоне струя  обрабатываемой жидкости поступает  под давлением через тангенциально направленный патрубок в цилиндрическую часть и получает вращательное движение. Двигаясь далее по винтовой спирали вдоль наружной стенки аппарата, она направляется в его коническую часть. Здесь основной поток изменяет направление движения и перемещается к центральной части аппарата. Более тяжелые взвешенные частицы, содержащиеся в сточной воде, перемещаются от оси гидроциклона к его стенкам по спиральной траектории вниз и через шламовую насадку отводятся из гидроциклона. Более легкие взвешенные вещества движутся во внутреннем спиральном потоке, направленном вверх, и отводятся из гидроциклона через сливной патрубок. Поток осветленной воды в центральной зоне аппарата движется по цилиндрической спирали вверх к сливной насадке. Вращательное движение жидкости в гидроциклоне обусловлено энергией потока.