Результат интеллектуальной деятельности: Установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов

Изобретение относится к очистке сточных вод, образующихся при мойке средств хранения нефти и нефтепродуктов, с использованием процесса пневматической флотации и может быть применено на базах хранения НП и АЗС.

Известен способ очистки жидких сред флотацией, состоящий в том, что общий поток очищаемой воды разделяется на несколько частей пропорционально объему каждой ступени флотации. Это позволяет не только производить доочистку воды предыдущей ступени, но и использовать ее для разбавления исходного высококонцентрированного потока, поступающего в следующую ступень устройства (а.с. №785205, C02F 1/24).

Недостатком известного способа очистки жидкости флотацией является низкая эффективность очистки в условиях, когда мутность исходного потока жидкости изменяется во времени, сложность процесса корректировки и управления технологическими параметрами, а также низкая экономичность процесса очистки.

Известен способ очистки жидких сред флотацией, включающий разделение общего потока очищаемой жидкости по ступеням, флотационную обработку жидкости в каждой ступени рециркулятом, предварительно насыщенным газом, и корректировку параметров обработки, измерение количественных характеристик входного и выходного потоков жидкости (РФ патент №2091315, C02F 1/24).

Недостатком известного способа очистки жидких сред флотацией является то, что он не позволяет оптимизировать эффективность очистки при обработке жидкости с изменяющимися во времени входными характеристиками.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и взятым за прототип является узел аэрации установки для очистки воды от нефтепродуктов и мехпримесей, содержащей бак, на крышке которого размещена промежуточная емкость для улавливания крупных механических примесей, соединенная с герметично закрепленной в горловине бака вертикальной трубой, на нижнем торце которой установлен успокоитель, размещенный на заданном расстоянии от днища бака, внутри которого при помощи вертикальных перегородок созданы полости для отделения нефтепродуктов и мехпримесей и полость для накопления отделенной воды, размещенные в нижней части бака с возможностью касания днища подвижные заслонки, связанные с жесткими тягами, свободно пропущенными через каналы в крышке бака, имеющего расположенные от днища бака на заданных расстояниях патрубок слива отделенной воды и патрубок слива нефтепродукта, удаленный от горловины бака на максимально возможное расстояние. В установке имеется узел аэрации отделенной воды, выполненный в виде емкости, связанной трубопроводом с полостью для накопления отделенной воды в баке, разделенной вертикальными перегородками на полости, в одной из которых размещены перфорированные трубы подачи воздуха с закрепленными на них съемными мелкопористыми чехлами. Перфорированные трубы размещены в нижней части центральной полости на уровне нижних торцов вертикальных перегородок (РФ патент №133749, B01D 17/02).

Существенным недостатком указанного узла аэрации является недостаточная эффективность очистки из-за несвоевременного отвода пены, которая скапливается на верхней крышке узла аэрации и перемешивается.

Технический результат изобретения - повышение эффективности очистки воды от нефтепродуктов и создание возможности оперативного применения в сочетании с любыми средствами очистки при относительно низкой себестоимости процесса очистки.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов, содержащая вертикальную емкость, в верхней части которой выполнен патрубок подачи очищаемой воды, а внутри емкости имеются герметично закрепленные на ее боковых стенках вертикальные перегородки с образованием относительно днища зазора, в котором установлены подключенные к патрубку подачи воздуха перфорированные трубы с закрепленными на них мелкопористыми чехлами, и узел сбора отделенного нефтепродукта, согласно изобретению установка дополнительно содержит дозатор флокулянта, подключенный к патрубку подачи воздуха в первую по потоку очищаемой воды полость, и источники ультразвукового излучения, а вертикальная емкость разделена на две индивидуальные полости перегородкой, в нижней части которой выполнен канал с обратным клапаном для перетока очищаемой воды, при этом перегородки в первой полости по потоку жидкости выполнены в виде объемной решетки, а во второй вертикальные перегородки имеют разную высоту, которая убывает от периферии к центральной оси, образуя конусообразную полость, в которой на диаметрально противоположных стенках выше перфорированной трубы установлены источники ультразвукового излучения и которая имеет индивидуальный патрубок подачи воздуха, а узел сбора отделенного нефтепродукта выполнен в виде лотка, прикрепленного к емкости с наружной стороны верхней части по ее периметру.

На фиг. 1 представлена схема установки для очистки сточных вод от нефтепродуктов (в разрезе);

фиг. 2 - то же, вид сверху.

Для пояснения конструкции установки очистки сточных вод от нефтепродуктов приняты условные обозначения:

Н - высота вертикальной емкости;

L - длина вертикальной емкости;

В - ширина вертикальной емкости;

h₁ - высота вертикальных перегородок 3 и 4 (периферийной) h₁=0,6 H;

h₂ - высота вертикальных перегородок, минимальная в полости 4, h₂=0,2 H;

l₁ - длина индивидуальной полости 3 (0.5 L);

l₂ - длина индивидуальной полости 4 (0.5 L);

l_a, l_b - длина стороны решетки.

l_c - ширина ячейки полости 4 (0.14-0.15 l₁);

α - угол наклона лотка 13 к верхней образующей вертикальной емкости, не менее 10°.

Установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов представляет собой металлическую емкость 1 прямоугольной формы. Емкость разделена пластиной 2 из материала, идентичного материалу емкости 1, которая закреплена герметично на ее стенках и делит на две равновеликие по объему индивидуальные полости 3, 4, в нижней части которых установлены перфорированные трубы с мелкопористыми чехлами 5 из пористого материала (полимерный материал с диаметром порот 0,005-0,1 мкм - как вариант использован серийно выпускаемый картридж Арагон ТУ 3697-013-48981941-2006). Полости 3, 4 имеют в нижней части патрубки 6 подачи воздуха, к которым подсоединен дозатор 7 флокулянтов в полость 3 (как вариант, использована прозрачная пластиковая емкость, имеющая шкалу на внешней поверхности, в мл). Над перфорированными трубами с чехлами 5 установлены вертикальные перегородки 8 и 9, выполненные из композитного материала, инертного к нефтепродуктам, или из стали (например, нержавеющей стали 20×13).

В полости 3 перегородки 8 сделаны в виде объемной решетки, которая крепится к стенкам емкости с образованием зазора относительно днища емкости.

В полости 4 длина перегородок 9 убывает от периферии к центру, образуя конусный конфузор. Перегородки 9 крепятся герметично к стенкам вертикальной емкости 1. Под торцами перегородок 9 в полости 4 используются два ультразвуковых излучателя 10 (в качестве, которых как вариант может быть использован Everest Elektromekanik, серия MobilClean N, www.techmann.ru), расположенные на диаметрально противоположных стенках, перфорированные трубы 5 подсоединены к компрессору 11 сжатого воздуха, расход которого измеряется ротаметром 12. Узел сбора отделенного нефтепродукта выполнен в виде лотка 13 и размещен с наружной стороны вертикальной емкости 1 по периметру, под углом α к верхней образующей вертикальной емкости 1. Высота отбортовки лотка 13 выбрана из условий отсутствия перелива, в нижней части которого имеется патрубок 14 слива отделенного нефтепродукта.

В перегородке 2 в нижней части установлен обратный клапан 17, через который происходит переток очищаемой жидкости из полости 3 в полость 4.

Подача воздуха от компрессора 11 в полость 3 и 4 осуществляется открытием запорных кранов 15 и 16. Установка имеет запорный кран 18 для слива очищенной воды. К днищу корпуса вертикальной емкости 1 приварены два уголка, выполняющие роль ребер жесткости, а также служат подставкой 19.

Был изготовлен макетный образец заявляемой установки, параметры которой представлены в таблице.

Установка работает следующим образом. Перед началом испытаний макетного образца установки для очистки сточных вод от нефтепродуктов приготовили исходную очищаемую смесь путем перемешивания моторного масла М-6₃/10В и водопроводной воды, получили 1000 дм³ с содержанием 55 мг/дм³ моторного масла, вертикальная емкость 1 разделяется на две полости 3, 4, которые оборудованы вертикальными перегородками 8, 9, отработанный моющий раствор подается в полость 3, в которую подают сжатый воздух от компрессора 11, расход которого устанавливается ротаметром 12 (8 дм³/мин). Воздух от компрессора 11, пройдя в первую по потоку очищаемой воды полость по трубке 6, захватывает флокулянты, и в виде мелких пузырьков поступает в очищаемую жидкость и направляется по секциям перегородки 8, захватывая загрязненные частицы. Далее в виде пены поступает в лоток 13 и откуда самотеком через патрубок 14 удаляется. В полости 3 за счет флокулянтов, которые показывают сильное сродство к поверхностям суспендированных коллоидов в водно-дисперсных системах, в зависимости от ионогенности флокулянтов, взаимодействуя с частицами твердой фазы, как это имеет место у неионогенных полимеров, или электростатических взаимодействиях и обмене зарядами и вызываемой им дестабилизации поверхностей частиц. Дестабилизация и соединение большого количества отдельных частиц ведет к образованию объемных, легко отделяемых от суспензии макрохлопьев со способностью к флотации, происходит подготовительный этап очистки. После этого предварительно очищенная вода поступает через обратный клапан 17 во вторую полость 4, в которой имеются два ультразвуковых излучателя 10, которые работают постоянно и передают ультразвуковые колебания на перфорированные трубы с закрепленными на них мелкопористыми чехлами. В жидкости под воздействием ультразвуковых колебаний пузырьки легче образуются на границе жидкого с твердым. За счет интенсифицирующего воздействия ультразвука в полости 4 возможно добиться более высокой степени очистки. Далее очищенная вода отводится через кран 18.

Концентрацию нефтепродуктов определяли на основании методики измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых и сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02».

Частота акустических колебаний для полости 4 составила 40 кГц, скорость распространения ультразвуковых колебаний в воде - 1500 м/с.

Время флотации составляет 20 мин, по истечении которых содержание нефтепродуктов снизилось с 55 до 8,2 мг/л, расход воздуха равнялся 10-12 дм³/мин, степень очистки составила 85%. Таким образом, применение предлагаемой установки позволит повысить эффективность очистки воды от нефтепродуктов.