Отстойники и нефтеловушки
(Отстойник)

 Раздел доступен гостю




Отстойники и нефтеловушки

Отстойники и нефтеловушки емкостного типа, используемые на предварительных стадиях разделения суспензий, эмульсий и обработки сточных вод, громоздки и малоэффективны. Требуемое время пребывания жидкостей при очистке от тонкодисперсных взвесей и эмульгированных нефтепродуктов достигает нескольких часов, что приводит к неоправданному увеличени. габаритов очистных сооружений.

Степень очистки от взвесей и нефтепродуктов в емкостных отстойниках составляет, как правило, не более 50%. Низкая эффективность очистки сточных вод объясняется несовершенством конструкций, в которых не удается избежать турбулентного перемешивания вследствие конвекционных и плотностных потоков, возникающих из-за температурных перепадов или неравномерного распределения концентрации примесей в объеме очистных сооружений.

Недостатки впускных устройств, распределяющих поток по сечению, не позволяет полностью реализовать объем отстойников и нефтеловушек. Горизонтальная скорость потоков оказывается выше расчетной, следовательно реальное время пребывания воды на очистных сооружениях может оказаться в 2-3 раза меньше проектного.

Несовершенство горизонтальных емкостных отстойников, имеющих значительную глубину, в которых частицы проходят вертикальный путь, равный глубине отстойника, могут быть существенно снижены на очистных сооружениях с тонкослойным потоком осветляемой воды. Уменьшение высоты слоя отстаивания позволяет сократить время выделения взвешенных веществ из сточных вод, уменьшить перемешивание потока жидкости, вызванное конвекционными токами.

Принцип тонкослойного отстаивания используется при проектировании многоярусных полочных отстойников нефтеловушек. Их рабочий объем разделен по высоте наклонными пластинами на ряд зон отстаивания. Отстаивание загрязнений в тонких слоях потока жидкости протекает быстро, поскольку путь движения осаждающихся частиц в 10-50 раз короче, чем в емкостных отстойниках. Тонкослойные отстойники являются значительно более компактными очистными сооружениями, требующими меньшей площади размещения. Преимуществом данных очистных сооружений является также то, что введение параллельных пластин в сечение отстойника позволяет равномерно распределить поток воды в начале отстойной части и сохранить это распределение по длине. Поэтому в многоярусных отстойниках коэффициент использования объема гораздо выше, чем в обычных.

Схема тонкослойного отстойника показана на рис.1. Основные характеристики тонкослойных отстойников: отстойник делится наклонными пластинами на ярусы глубиной 45-110 мм; наклон пластин в 45-60° к горизонту обеспечивает сползание осадка из ярусов в осадкоуплотнитель, а нефтепродуктов на поверхность воды. Устройство ярусов в нефтеловушке одновременно с уменьшением ее объема обеспечивает стабильность потока жидкости и нивилирует возникновения плотностных и температурных течений.

Сравнительные испытания емкостной и тонкослойной нефтеловушек одного объема с концентрацией нефтепродуктов на входе 100 мг/л показали, что концентрация на выходе из многоярусного очистного сооружения достигает 10-15 мг/л, а из нефтеловушки обычной конструкции - 43-50 мг/л. Следовательно, применение тонкослойных отстойников взамен емкостных позволяет повысить эффективность предварительной очистки сточных вод от нефтепродуктов с 55% до 85&%.

Тонкослойный отстойник

Рис.1. Схема многоярусного отстойника нефтеловушки

В тонкослойных отстойниках и нефтеловушках в зависимости от конструкции возможно осуществить несколько различных схем движения потока жидкости и взвешенных веществ:

- прямоточная, когда поток жидкости и выделяемых из него частицы имеют одно направление;

- противоточная, когда отделяемые частицы движутся против потока жидкости;

- перекрестноточная, когда отделяемые частицы двигаются поперек движения потока жидкости.

Тонкослойный отстойник, представленный на рис.1., является прямоточным по извлекаемым нефтепродуктам и противоточным по оседающим взвешенным веществам.

Конструкция тонкослойного отстойника нефтеловушки с противоточным движением выделенной нефти и потока жидкости представлена на рис.2. Это прямоугольная емкость, разделенная перегородкой 9 на две секции. Над перегородкой расположены блоки из параллельных пластин 3. Шарнирное соединение 7 блока с перегородкой позволяет изменять угол наклона блока для подбора оптимального значение, при котором не происходит зашламление ярусов. Сточная вод поступает в первую секцию отстойника нефтеловушки через заглубленный трубопровод 2 с насадками 5. При этом из потока выделяется крупнодисперсная нефть. Мелкодисперсная нефть, на задержание которой рассчитана нефтеловушка, выделяется при прохождении рабочего потока через блок с параллельными пластинами 3. Задержанная в ярусах нефть движется против основного потока, выходит из блока и всплывает в первой секции. Рабочий поток, выйдя из блока, поднимается вверх и, переливаясь через водослив в лоток 6 для приема очищенной воды, отводится из очистного сооружения.

Отстойник нефтеловушка

Рис.2. Схема многоярусного отстойника нефтеловушки с противоточным движением воды и выделенной нефти: 1 - гидроэлеватор для удаления осадка; 2 - заглубленный трубопровод для подачи загрязненной жидкости; 3 - параллельные пластины; 4 - скребковый транспортер; 5 - насадки; 6 - лоток для приема очищенной жидкости; 7 - шарнирное соединение; 8 - нефтесборная труба; 9 - перегородка

Очистка сточных вод от нефтепродуктов

Рис.3. Схема многоярусного отстойника нефтеловушки конструкции института «Гипровостокнефть»: 1 - патрубок ввода сточной воды; 2, 8, 10 - перегородки; 3 - пластина; 4 - штуцер для выпуска воздуха; 5 - предохранительный клапан; 6 - нефтесборник; 7 - штуцер для выпуска уловленных нефтепродуктов; 9 - штуцер вакуум-клапана; 11 - штуцер для вывода осветленной воды; 12 - труба для смыва осадка; 13 - штуцер для вывода шлама

Представленная выше конструкция отстойника работает как противоточная для задержания нефтепродуктов и как прямоточная для задержания взвешенных веществ. Осадок, выделенный в первой и второй секциях нефтеловушки, скребковым транспортером 4 сгребается в соответствующие приямки, откуда гидроэлеваторами 1 откачивается на очистные сооружения для последующей обработки. Нефтепродукты, накопившиеся на поверхности, извлекаются из нефтеловушки через трубу 8.

В институте «Гипровостокнефть» были спроектированы многоярусные тонкослойные отстойники для очистки сточных вод емкостью 100 м3, рис.3. В поперечном сечении отстойники разделены перегородкой на две последовательно работающие камеры. В первой камере при движении воды сверху вниз выделяется основное количество нефтепродуктов и твердых частиц. Во второй камере происходит доочистка воды. В качестве полок применяются листы пластика, установленные под углом 45° к горизонту. Удаление уловленных нефтепродуктов автоматизировано. Осадок из отстойника удаляется периодически путем открытия ручной задвижки.

Конструктивная схема многоярусного отстойника нефтеловушки с перекрестным движением рабочего потока жидкости и выделенного осадка, разработанная и рекомендуемая НИИ ВОДГЕО, изображена на рис.4. Нефтеловушка изготовлена из железобетонного резервуара 12 прямоугольной формы. Отличительной особенностью является наличие двух зон отстаивания 3 и 5, имеющих самостоятельные приямки 1 для осадка. Сточная вода подается в первую зону грубой очистки 3 точно так же, как и в обычной емкостной нефтеловушке. В этой зоне из воды выделяются крупные капли нефти и песок. Наличие этой зоны позволяет отказаться от применения песколовок на очистных сооружениях.

После извлечения крупнодисперсных загрязнений, поток воды поступает в вертикальный канал пропорционального водораспределительного устройства, служащего для распределения воды по сечению второй зоны. Водораспределительное устройство 4 расположено между первым и вторым приямками. Распределенный по сечению второй зоны поток жидкости поступает в пространство, разделенное параллельными пластинами на ярусы 6. Пластины объединены в блоки 7. Расстояние между блоками и распределительным устройством должно обеспечивать проход скребка.

При движении рабочего потока в ярусах выделяются мелкодисперсная нефть и взвешенные вещества. Капли нефти всплывают к верхним пластинам яруса, укрупняются и движутся вверх по образующей яруса кпериферии, а затем поднимаются на поверхность воды.

Нефтеловушка

Рис.4. Многоярусный отстойник нефтеловушка с перекрестным движением рабочего потока жидкости
и выделенного осадка и нефти: 1 - приямок для осадка; 2 - впускное устройство; 3 - зона грубой очистки; 4 - распределительное устройство; 5 - зона тонкой очистки; 6 - ярусы; 7 - блок пластин; 8 - полупогруженная перегородка; 9 - водослив; 10 - водоприемный лоток; 11 - зазоры, перегораживаемые щитками; 12 - корпус; 13 - скребок; 14 - лоток

Осадок, выделяющийся в ярусе, по наклонным пластинам сползает к осевой части нефтеловушки. В пространстве между блоками осадок, свалившийся с пластин, оседает в лотке 14, из которого скребковым транспортером 13 перемещается в приямок. Так как выделенный осадок концентрируется практически по оси нефтеловушки, для сбора осадка предусматривают лоток трапецеидальной формы, что значительно упрощает конструкцию скребка и облегчает работу приводного механизма. Осадок, накопившийся в приямках, удаляется гидроэлеватором.

Задержанную в нефтеловушке нефть, как в первой, так и во второй зонах, удаляют через поворотные нефтеприемные трубы. Поток очищенной воды после полочных блоков проходит под полупогруженной перегородкой 8 и переливается через водослив 9 в водоотводящий лоток 10, из которого отводится за пределы очистных сооружений.

При монтаже блоков в объеме нефтеловушки, работающей по перекрестной схеме, пластины соответствующих ярусов в соседних по длине блоках должны строго стыковаться между собой. Рекомендуется даже предусматривать выпуск пластин из каркаса блока. В этом случае пластины в соседних по длине блоках укладываются внахлест. Во всех конструкциях тонкослойных отстойников нефтеловушек пространства между рядом стоящими блоками в центральной части, а также между блоками и боковыми стенками перегораживают легкими съемными щитками, чтобы предотвратить попадание туда рабочего потока и гарантировать его движение только в ярусах.

Перекрестная схема отличается от противоточной более простой конструкцией распределительных устройств и лучшим гидравлическим режимом в межполочном пространстве. Однако при использовании перекрестной схемы для создания жесткости параллельных пластин, объединенных в блоки, требуется увеличивать толщину пластин, что приводит к возрастанию капитальных затрат, а устройство на пластинах гофр или ребер жесткости означает потери полезной высоты отстаивания. При противоточной схеме пространство между параллельными пластинами можно секционировать перегородками, которые увеличивают жесткость блока, и это позволяет изготавливать пластины из тонких листов (толщиной 0,2-0,45 мм). В таких блоках исходный поток делится на отдельные потоки, движущиеся в самостоятельных каналах. Такие отстойники за рубежом получили название трубчатых. Их преимущество заключается в том, что при одинаковых гидравлических нагрузках движение потока в них является более ламинарным, чем при перекрестноточной схеме, поэтому обеспечивается большая эффективность разделения.

При содержании в воде тяжелых нефтепродуктов ярусы тонкослойного отстойника любой конструкции могут постепенно забиваться шламом. Проектированию многоярусных нефтеловушек должны предшествовать экспериментальный выбор материала пластин и определение угла их наклона.