Обезвреживание сточных вод на действующих нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) в большинстве случаев не достигает требуемой степени очистки. Поэтому актуальным является вопрос очистки промышленных сточных вод от различных загрязнений.
Целью данной работы является оценка работы очистных сооружений и внесение предложений по повышению эффективности очистки промышленных сточных вод нефтеперерабатывающего завода.
Существующая схема очистки сточных вод НПЗ включает три ступени очистки:
‒ первой ступенью является механическая очистка (песколовки, нефтеловушки, радиальные отстойники) (рис. 1);
‒ второй ступенью является физико-химическая очистка (импеллерные флотаторы на I системе, установка Wemco на II системе);
‒ третьей ступенью является биологическая очистка (аэротенки, вторичные отстойники);
‒ доочистка производится в буферном пруде.
Рис. 1. Схема механической очистки очистных сооружений нефтеперерабатывающего предприятия
Промышленные стоки всех систем независимыми потоками поступают на очистные сооружения и проходят раздельную механическую и физико-химическую очистку, перед биологической очисткой все потоки объединяются. Часть очищенных стоков возвращается на повторное использование, остальные осветлённые стоки через буферный пруд откачиваются на очистные сооружения МУП «Водоканал» для дальнейшей доочистки.
Для оценки эффективности работы очистных сооружений отобраны и проанализированы образцы проб стоков при входе и выходе на каждой стадии очистки I и II систем. Результаты исследования проб воды, а также эффективность механической очистки сточных вод и флотаторов I и II системы представлена в таблице 1.
Таблица 1
Результаты исследований качества сточных вод I, II системы иоценка эффективности очистных сооружений НПЗ
|
Точка отбора проб |
ПДК мг/дм3 |
Среднее значение, мг/дм3 |
Оценка эффективности % |
|
I система |
|||
|
Вход на нефтеловушки |
2500 |
35487 |
99,4 |
|
Выход с нефтеловушек |
200 |
195 |
|
|
Вход на радиальные отстойники |
200 |
195 |
9,0 |
|
Выход радиальных отстойников |
200 |
178 |
|
|
Вход на флотацию |
200 |
178 |
54,6 |
|
Выход с флотации |
20 |
81 |
|
|
II система |
|||
|
Вход на нефтеловушки |
2000 |
4413 |
96,0 |
|
Выход с нефтеловушек |
200 |
176 |
|
|
Вход на радиальные отстойники |
200 |
176 |
17,9 |
|
Выход радиальных отстойников |
200 |
145 |
|
|
Вход на Wemco |
200 |
148 |
97,5 |
|
Выход с Wemco |
20 |
3,8 |
|
Превышение ПДК по нефтепродуктам наблюдается в пробах I и II системы сточных вод. Несмотря на то, что эффективность очистки сточных вод I и II систем нефтеловушками составляет 99,4 и 96,0 % соответственно, очевидно, что нефтеловушки работают недостаточно эффективно, и нефтепродукты попадают со стоками на радиальные отстойники. Этим и объясняется малая эффективность очистки радиальных отстойников I и II системы (9,0 % и 17,9 % соответственно), где контроль концентрации сточных вод осуществляется по нефтепродукту.
С целью повышения эффективности существующих очистных сооружений возникает необходимость модернизации механической очистки очистных сооружений нефтеперерабатывающего завода.
Возможная схема механической очистки сточных вод НПЗ в результате модернизации представлена на рис. 2.
Рис. 2. Модернизированная схема механической очистки очистных сооружений нефтеперерабатывающего предприятия
Решетки в данной системе позволят задержать крупнодисперсные примеси в поступающей на очистку воде (мусор, камни и прочие загрязнения, смытые с поверхности территории завода).
Предлагаемая конструкция открытого гидроциклона имеет ряд достоинств: возможность автоматизации процесса; улавливание основной массы нефти; совмещение функций песколовки и нефтеловушки одновременно; низкое содержание воды (до10 %) и инертных загрязнений (пыли) в отводимых нефтепродуктах [1]. Устройство открытого гидроциклона представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема открытого гидроциклона: 1 — цилиндрическая часть; 2 — кольцевой лоток; 3 — шламовый насадок; 5 — коническая диафрагма
В его конструкции внутренний цилиндр обеспечивает возникновение замкнутого циркуляционного потока, который транспортирует выделенную в восходящем потоке взвесь в коническую часть. Диафрагмы направлены вершиной вверх, а верхняя диафрагма оканчивается люком. В этом случае выделенные нефтепродукты накапливаются в объеме под люком и отводятся самотеком при открытии запорного устройства на отводящем нефтепроводе. Такое решение узла нефтеудаления позволяет автоматизировать этот процесс.
При этом в отводимых нефтепродуктах следует ожидать низкое содержание воды (до 10 %) и инертных загрязнений (пыли), поэтому они будут более пригодны для утилизации. Так как в нашем случае открытые гидроциклоны будут использоваться в качестве песколовок, они должны быть рассчитаны на выделение нефтепродуктов гидравлической крупностью 5мм/с.
Следующим узлом механической очистки предлагается герметичная нефтеловушка-нефтеотделитель, устройство которой приведено на рис. 4.
Рис. 4. Герметичная нефтеловушка — нефтеотделитель: 1 — впускной патрубок, 2 — струенаправляющий щит, 3 — распределительная перегородка, 4 — патрубок, отводящий уловленные нефтепродукты, 5 — монтажный люк, 6 — тонкослойные блоки, 7 — перегородки, 8 — полупогруженная перегородка, 9 — патрубок, отводящий очищенную воду, 10, 11 — система гидросмыва нефтешлама, 12 — патрубок, отводящий нефтешлам, 13 — люк
Корпус нефтеловушки имеет вид прямоугольного параллелепипеда с осадочной частью в виде косой призмы. Верхняя часть, где накапливаются выделенные нефтепродукты, имеет вид двух усеченных сопряженных пирамид.
Нефтесодержащая вода подается через один (два) выпускных патрубка (1) в передней торцевой стенке и струенаправляющим щитком (2) распределяется по ширине сооружения. Из аванкамеры вода поступает в тонкослойные блоки через дырчатую перегородку (3). Площадь перфорации в перегородке (3) позволяет распределить воду по живому сечению тонкослойного пространства на 75–80 %. Особенность тонкослойного объема (6) заключается в решении узла стыковки пластин соседних блоков соответствующих ярусов. Пройдя объем тонкослойного отслаивания, вода через перфорированную перегородку, объединенную с полупогруженной стенкой (8), поступает в объем, из которого через один (два) выпуска (9) удаляетсяиз сооружения. Нефтешлам, выделенный в ярусах, сползает к зоне между рядом стоящими блоками, в которой осаждается в шламовую часть сооружения. Удаление нефтешлама производится через шламоотводящий патрубок (12), к которому он транспортируется с помощью гидротранспорта. Гидротранспорт обеспечивается направленными в сторону выпуска струями воды из сопел (11), присоединенными через патрубки к трубам, расположенными наружи вдоль корпуса нефтеловушки. Выгрузка шлама производится периодически после опорожнения сооружения до уровня шлама.
Нефтепродукты, выделенные в ярусах, всплывают по наклонным пластинам вверх и накапливаются под крышкой монтажного люка (5), откуда через патрубок (4) при открытии запорного устройства под напором или самотеком удаляются из сооружения [1].
Достоинствами герметичной нефтеловушки — нефтеотделителя являются низкое содержание нефтепродукта на выходе (не более 10–12мг/дм3); выделение частиц загрязнений гидравлической крупностью 0,3–0,2мм/с; возможности эксплуатации в самотечном и напорном режиме.
Модернизация очистных сооружений с совместным применением открытых гидроциклонов и герметичных нефтеловушек-нефтеотделителей позволит значительно сократить загазованность территории, упростить эксплуатацию, исключить использование дополнительных отстойников, использовать отмытый от нефтепродуктов песок, сэкономить объем шламонакопителя при подаче в него песчаной пульпы, повысить степень очистки сточных вод тем самым нормализовать работу последующих ступеней очистки.
Литература:
- Пономарев В. Г., Иоакимис Э. Г. Образование и очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. — М.: Союз Дизайн, 2009. — 352с.
