Файл: сибирский федеральный университет Институт нефти и газа Кафедра Топливообеспечение и горючесмазочные материалы.docx

Для очистки нефтесодержащих сточных вод используют совокупность методов, состоящих из систем очистки:

• 
  механической (песколовки, нефтеловушки, песчаные фильтры);
  
• 
  физико-химической (коагуляция, флотация и сорбция);
  
• 
  химической (окисление, например, озоном);
  
• 
  биологической (биофильтры, биопруды, аэротенки) [17].
  

Механическую очистку сточных вод от нефтепродуктов применяют преимущественно как предварительную. Общим признаком данной группы методов очистки является то, что в их основе лежит гравитационное разделение материалов, позволяющее извлекать из сточных вод нефтепродукты, находящиеся в грубодисперсном (капельном) состоянии. Поэтому методы механической очистки применяются лишь совместно с другими, более тонкими. Механическая очистка является самым распространенным и дешевым методом обработки воды, содержащей нефтепродукты и примеси. Задачами механической очистки являются подготовка воды к физико-химической и биологической очистке. Механическая очистка сточных вод обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод - на 60 - 65 %, а из некоторых производственных сточных вод на 90 - 95 %. В процессе механической очистки из обрабатываемой воды удаляются загрязнения, имеющие крупность более 60 мкм.

Из механических методов практическое значение имеет отстаивание, центрифугирование и фильтрование. В процессе механической очистки из сточных вод удаляются крупные загрязнения и крупнодисперсные примеси, находящиеся как в твердом, так и в жидком состоянии, в том числе нефтепродукты.

Сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками. Сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы, называются в зависимости от всплывающих веществ, жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и др.

Песколовки, с помощью которых удаляются механические грубодисперсные примеси, а также часть нефтепродуктов, в технологических схемах очистки стоков располагаются между решетками и первичными отстойниками или нефтеловушками, обеспечивая их нормальную работу. Конструктивно песколовки в зависимости от направления движения сточной воды подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Они применяются при расходе сточных вод более 100 м

---

³/ч. При меньшем расходе очищаемых вод используют щелевые песколовки, эффективность которых ниже.

Горизонтальные и вертикальные песколовки задерживают 15 - 20 % минеральных примесей из стоков. Удаление осадка из песколовки (кроме щелевой) производится гидроэлеватором. Нефтеловушки служат для улавливания из стоков основной массы нефтепродуктов (до 90 - 95 %).

По конструктивному исполнению нефтеловушки могут быть горизонтальными, вертикальными, радиальными с дополнительными устройствами, позволяющими эффективно удалять как плавающие нефтепродукты с поверхности воды, так и осадок.

Наибольшее распространение, например, на нефтебазах, получили горизонтальные нефтеловушки.

Степень очистки сточных вод нефтепродуктов в горизонтальных ловушках составляет от 60 до 70 %. Для повышения эффективности работы нефтеловушек применяют тонкослойное отстаивание, когда в отстойной зоне располагают под углом от 45 до 50 градусов пакеты пластин с зазором от 20 до 100 мм. За счет уменьшения пути движения частиц нефтепродуктов сокращается время отстаивания.

При использовании многоярусных нефтеловушек степень очистки можно повысить до 98 %.

Гидроциклоны для очистки сточных вод широко используются во многих технологических схемах. Очищаемая вода, поступая в гидроциклон через тангенциальный ввод, получает вращательное движение. Под действием возникающей при этом центробежной силы, превосходящей силу тяжести в сотни и тысячи раз, частицы примесей отбрасываются во внешний нисходящий поток, который движется по спирали к нижнему разгрузочному отверстию. Движение потока по спирали позволяет полнее использовать объем аппарата, поэтому гидроциклоны всегда меньше по объему по сравнению с отстойниками. Гидроциклоны бывают напорные, открытые и многоярусные.

Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В ряде случаев фильтрование является единственным приемлемым способом очистки стоков. Фильтры бывают напорные и безнапорные, медленные (0,5 м/ч), скоростные (2 - 15 м/ч), сверхскоростные (25 м/ч); скоростные фильтры бывают одно- и многослойные.

В качестве фильтрующего материала применяют кварцевый песок, керамзит, графит, кокс, полимерные материалы (пенополистирол, пенополиуретан и др.), а также сетки, нетканые материалы на основе синтетических волокон и т. д. При регенерации синтетических фильтрующих материалов удаляется до 95 % адсорбированных нефтепродуктов [18].

---

Среди физико-химических методов очистки сточных вод от нефтепродуктов широкое практическое применение нашли разделительные процессы, такие как пенная флотация; сорбция; коагулирование; коалесцирующая сепарация; электрохимические процессы (электрокоагуляция и электрофлотация); мембранные процессы.

Физико-химические процессы очистки нефтесодержащих сточных вод являются наиболее эффективными. С их помощью возможно доведение качества очистки поверхности сточных вод до концентрации загрязнений в них удовлетворяющих требованиям, предъявляемым при сбросе в систему водостока или непосредственно в водоприемник.

Основные вопросы по теории, расчетам и эксплуатации перспективных сооружений для очистки нефтесодержащих сточных вод нефтебаз изложены Е.А. Стаховым и С.Л. Захаровым [19, 20]. Наибольшее внимание им было уделено технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов методом напорной флотации, приведены новые научные обоснования и методика расчета основных элементов напорных флотационных установок.

Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. В практике для обезвреживания производственных сточных вод в качестве окислителей используют хлор, гипохлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха.

Биохимическая очистка применяется после сооружений механической и физико-химической очистки. Биохимические процессы, в том числе. биосорбция) - это универсальный способ удаления из предварительно очищенных сточных вод растворенных органических веществ. Наиболее простыми и дешевыми сооружениями биохимической очистки поверхностных сточных вод в естественных условиях являются биологические пруды, плато.

Биохимический метод основан на биохимическом разложении органических веществ аэробными бактериями, а также уменьшении количества болезнетворных организмов в воде до пределов, установленных санитарно-гигиеническими требованиями.

Таким образом, существуют различные способы очистки вод от нефтяных загрязнений: механические, физико-химические, химические и биологические. Однако эти способы не всегда эффективны, требуют создания особых условий. Выбор метода очистки сточных вод зависит от многих факторов: количества сточных вод различных видов, их расходов, возможности и экономической целесообразности извлечения примесей из сточных вод, требований к качеству очищенной воды при ее использовании для повторного и оборотного водоснабжения и сброса в водоем, мощности водоема, наличия районных или городских очистных сооружений [17].

---

---

6 Способы устранения проблем, связанных с неэффективной эксплуатацией очистных сооружений.

6.1 Обзор патентов и исследований

В результате проведенной работы за основу были взяты патенты и исследования, представленные ниже.

6.1.1 Отстойник для очистки нефтесодержащих сточных вод

Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки сточных вод за счет равномерного распределения потока очищаемой воды по всему объему коалесцирующего фильтра, поскольку между пластинами вспененного пористо-ячеистого материала предусмотрены пространства, за счет того, что после фильтрации воды имеется зона для отстаивания с объемом, обеспечивающим наибольшую эффективность работы отстойника, а также за счет проведения регенерации фильтрующе-коалесцирующего пакета без прекращения работы отстойника.

Данная техническая задача решается при помощи отстойника, содержащего емкость с патрубком ввода и патрубками вывода воды и нефти, фильтрующе-коалесцирующего пакета, перекрывающего пространство емкости между патрубком ввода и патрубками вывода с образованием зоны отстаивания и выполненного в виде пластин пористо-ячеистого полимерного материала, установленных с зазором.

Новым является то, что пластины изготовлены из одинакового материала толщиной от 0,1 до 0,5 м, а зазор между ними выполнен шириной от 0,05 до
0,2 м, причем пакет изготовлен суммарной толщиной от 0,5 до 2 м, при этом объем зоны отстаивания выполнен больше объема пакета в 3 и более раз, причем емкость выполнена горизонтальной и цилиндрической, снабжена дополнительным патрубком ввода, установленным с противоположной стороны от патрубка ввода, и дополнительным фильтрующе-коалесцирующего пакетом, выполненным и установленным аналогично основному, при этом зона отстаивания расположена между основным и дополнительным пакетами.

На рисунке 4 изображен предложенный отстойник с двумя фильтрующе-коалесцирующими пакетами, продольный разрез.

Очищаемая вода, содержащая нефть и твердую примесь, через патрубок с распределителем 3, расположенный в верхней части емкости 1, направляется на фильтрующе-коалесцирующий пакет 2. При прохождении жидкости через пористо-ячеистый полимерный материал капли нефти укрупняются, образуя пленочную нефть. Последняя, достигнув критической толщины, отрывается от

---