Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод

 

Изобретение относится к установкам физико-химической очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты и взвешенные вещества, и может быть использовано в технологии очистки воды на нефтебазах и нефтехранилищах. Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающая средство для подачи исходной воды в блок предочистки, последовательно соединенные с ним блок флотационной очистки, блок сорбционных фильтров и устройство для отвода чистой воды, узел подготовки водо-воздушных потоков, направляемых на смешение с очищаемой водой в блок флотационной очистки, узел разделения и обезвоживания осадка и пены, соединенный с трубопроводами для удаления осадка и пены, сборниками обезвоженного осадка и нефтепродукта и снабженный циркуляционным трубопроводом возврата отделенной воды в блок предочистки, узел регенерации фильтров и циркуляционный промывочный контур, а также блок автоматического управления процессом очистки, соединенный на входе с датчиками физических и химических параметров контроля и реле времени, а на выходе - с реагентным дозатором, регулировочными клапанами, насосами и автоматическими задвижками. Установка позволяет упростить процесс обслуживания системы очистных сооружений, повысить быстродействие системы при переключении режимов очистки и регенерации и снизить энергетические затраты. 1 ил.

Изобретение относится к установкам физико-химической очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты и взвешенные вещества, и может быть использовано в технологии очистки сточных вод на нефтебазах и нефтехранилищах.

Известна установка для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащая песколовку, отстойную камеру, фильтр с пенополиуретановой загрузкой, узел сбора пенного продукта с трубопроводом удаления всплывших нефтепродуктов, узел отвода осадка с циркуляционным насосом и напорным трубопроводом отвода шлама на переработку [1] Однако, эта установка обладает низкой производительностью и не позволяет достаточно эффективно осуществлять регенерацию фильтрующей загрузки без отключения системы очистки.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является описанная в [2] установка для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающая средство для подачи исходной воды в блок предочистки, последовательно соединенные с ним блок флотационной очистки воды, блок сорбционных фильтров и устройство для отвода чистой воды, узел подготовки водо-воздушных потоков, направляемых в блок флотационной очистки, узел разделения и обезвоживания осадка и пены, соединенный с трубопроводами для удаления осадка и пены, сборниками обезвоженного осадка и нефтепродукта и снабженный циркуляционным трубопроводом возврата отделенной воды в блок предочистки, узел регенерации фильтров и циркуляционный промывочный контур, насосы, задвижки.

Недостатком описанной системы является отсутствие автоматического контроля и регулирования технологического процесса очистки, невозможность быстрого переключения и смены режимов очистки и регенерации фильтров, высокие экономические затраты.

Задача изобретения повышение эффективности работы установки, повышение эксплуатационной надежности, снижение экономических затрат при сохранении высокой степени очистки.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от известной установки предлагаемая установка физико-химической очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты и взвешенные вещества, снабжена блоком автоматического управления процессом очистки, соединенным на входе с датчиками физических и химических параметров контроля и реле времени, программно реализуемом в блоке управления, а на выходе с реагентным дозатором, регулировочными клапанами, насосами и автоматическими задвижками. При этом блок предочистки предлагаемой установки содержит усреднитель, снабженный датчиком содержания в воде взвешенных веществ и нефтепродуктов и соединенный с реагентным дозатором. Блок флотационной очистки содержит соединенный с усреднителем через насос, регулировочный клапан и датчик расхода воды комбинированный отстойник с камерами аэрации и реагентной обработки, флотатор и подключенный к нему через задвижку фильтр-флотатор, снабженный датчиком уровня воды, при этом камеры реагентной обработки, флотатор и фильтр-флотатор соединены с реагентным дозатором. Блок сорбционных фильтров установки содержит два последовательно установленных угольных фильтра, соединенных на входе через регулировочные клапаны, датчик давления, насос и задвижку с фильтром-флотатором, а на выходе через задвижки с устройством для отвода чистой воды и узлом регенерации фильтров. Входы флотатора и фильтра-флотатора соединены с узлом подготовки водо-воздушных потоков, содержащим два сатуратора, подключенные через регулировочные клапаны, датчики расхода воды и насосы к выходам очищенной воды соответственно из флотатора и фильтра-флотатора, а через задвижки и датчики давления к компрессору, снабженному на выходе патрубком для подачи воздуха в камеры аэрации комбинировнного отстойника. Узел разделения и обезвоживания осадка и пены содержит декантатор и соединенную с ним через задвижку центрифугу, причем декантатор соединен через задвижки с трубопроводами для удаления осадка и пены и со сборником нефтепродукта, трубопровод для удаления пены соединен с реагентным дозатором, трубопровод для удаления осадка снабжен датчиком мутности, установленным непосредственно перед входом в декантатор, и соединен через задвижки со сливными патрубками усреднителя, камер комбинированного отстойника и флотатора, а центрифуга соединена со сборником обезвоженного осадка и через циркуляционный трубопровод с усреднителем. Узел регенерации фильтров и циркуляционный промывочный контур содержит емкость для промывочной воды, параллельно подключенную через задвижку к устройству для отвода чистой воды и соединенную через насос и задвижки с трубопроводом для удаления осадка, с фильтром-флотатором и угольными фильтрами, линию отвода промывочной воды из фильтров в усреднитель, а также снабженные задвижками байпасные линии фильтров для их периодического отключения и поочередной промывки.

На чертеже представлена технологическая схема предлагаемой установки.

Установка содержит усреднитель 1, комбинированный отстойник 2, имеющий две камеры аэрации и две камеры реагентной обработки, флотатор 3, первый сатуратор 4, фильтр-флотатор 5, второй сатуратор 6, два угольных фильтр 7 и 8, декантатор 9, емкость для промывочной воды 10, центрифугу 11, компрессор 12, реагентный дозатор 13, блок автоматического управления технологическим процессом очистки 14, насосы 15, 16, 17, 18, автоматические задвижки и регулировочные клапаны 19-49, датчик мутности 50, датчики расхода воды 51, 53, 55, датчики давления газа 52 и 54, датчик давления жидкости 56, соединенный с насосом 57, датчик уровня воды 58 и датчик содержания в воде взвешенных веществ и нефтепродуктов 59.

Блок автоматического управления системой 14 может быть выполнен на базе стандартных блоков, предназначенных для управления технологическими процессами (например, ALERT-5, SATTCON 200, SATTCON 35 производства фирмы ALFA LAVAL AUTOMATION AB). Стандартная система управления содержит блок питания, блок памяти, в котором записаны технологические программы, контролер, шину обмена данными, пульт оператора, интерфейсные блоки связи с абонентами системы управления (клапаны, датчиками, насосами, мешалками).

Установка работает следующим образом.

Сточные воды собирают в отстойник-усреднитель 1, где происходит процесс усреднения собранных стоков, смешение с химическим реагентов из дозатора 13 и удаление осадка. Далее усредненные стоки, прошедшие предочистку, насосом 15 через регулировочный клапан 22 и датчик расхода воды 51 подают в комбинированный отстойник 2, содержащий четыре последовательно соединенные камеры. Одновременно в первую и четвертую камеры отстойника (камеры аэрации) из компрессора 12 подают воздух, а во вторую и третью камеры (камеры реагентной обработки) из дозатора 13 подают химический реагент. Пену, образующуюся в результате флотореагентной обработки, собирают скребками с поверхности комбинированного отстойника и через лоток по трубопроводу для удаления пены через задвижку 20 отводят в декантатор 9.

Удаление осадка из камер комбинированного отстойника производят автоматически через задвижки 23, 24, 25, 26 поочередно с каждой камеры. Начало выпуска отстоя определяют по временному параметру, который зависит от содержания взвешенных веществ в пробе, взятой из усреднителя, снабженного датчиком 59, а окончание выпуска определяют по сигналу датчика мутности 50, установленному непосредственно перед входом в декнтатор. Аналогичным образом происходит удаление осадка из усреднителя и флотатора через задвижки 19 и 27. После завершения очистки в комбинированном отстойнике воду самотеком подают во флотатор 3, где происходит ее смешение с водо-воздушным потоком, поступающим из первого сатуратора 4. Одновременно во флотатор подают химический реагент из реагентного дозатора 13. Пену, образующуюся во флотаторе, удаляют пеногоном в лоток флотатора и по трубопроводу, соединенному с реагентным дозатором, отводят в декантатор 9. Очищенная вода из флотатора также самотеком поступает на вход фильтра-флотатора 5 и одновременно насосом 16 подается в сатуратор 4. Расход воды, подаваемой в сатуратор 4, измеряют датчиком расхода вода 53 и регулируют клапаном 29 в зависимости от выбранного режима очистки. Одновременно в сатуратор 4 насосом 52 подают воздух через регулировочный клапан 28 от компрессора 12. Принцип работы фильтра-флотатора 5 такой же, как и флотатора 3. В нем происходит смешение поступающей из флотатора воды с водо-воздушным потоком из второго сатуратора 6 и с химическим реагентом из дозатора 13. Образующуюся в фильтре-флотаторе пену по трубопроводу через задвижку 31 удаляют в декантатор. В отличие от флотатора очищенную в фильтре-флотаторе 5 воду отводят через кварцевый песок и далее через задвижку 36 насосом 17 подают в сатуратор 6 и/или насосом 57 в блок сорбционной очистки через последовательно соединенные угольные фильтры 7 и 8 и/или через задвижки 43 и 49 в емкость для промывочной воды 10. Очищенную в блоке сорбционной очистки воду через задвижки 48 и 44 направляют в устройство для отвода чистой воды. При этом расход воды, подаваемый из фильтра-флотатора 5 в сатуратор 6, измеряют датчиком расхода 55 и регулируют клапаном 37, а расход воздуха подаваемого в сатуратор 6 насосом 54 из компрессора 12, регулируют клапаном 35. Для поддержания заданного расхода воды через угольные фильтры после насоса 57 установлен датчик давления 56 и регулировочные клапаны 42 и 47. По мере загрязнения фильтрующих слоев угольных фильтров возрастает сопротивление фильтров и уменьшается скорость прохождения через них воды. Изменение давления, связанного с загрязнением фильтров и регистрируемого датчиком давления 56, передается в блок автоматического управления 14, при этом система принимает решение об изменении проходного диаметра клапанов 42 и 47. При максимально открытом клапане 42 или 47 система управления принимает решение о необходимости промывки угольных фильтров 7 и 8. Промывка угольных фильтров происходит поочередно с помощью установленных байпасных линий фильтров. Например, отключается фильтр 8, закрываются задвижки 48, 41, 44 и клапан 47, открывается задвижка 45, включается насос промывочной воды 18 и вода из емкости 10 поступает на промывку фильтра 8. Отработанная вода через открытую задвижку 46, установленную на линии отвода промывочной воды, поступает в усреднитель 1. При этом фильтр 7 работает в обычном режиме. При открытых задвижках 43 или 49 вода поступает в устройство для отвода чистой воды и/или в емкость для промывочной воды 10. Аналогичным образом происходит промывка фильтра 7 при открытых задвижках 39 и 40, при этом в работе участвует фильтр 8. Для равномерной выработки ресурса фильтров блок автоматического управления 14 контролирует время работы каждого фильтра и последовательность их включения, периодически изменяя последовательность включения фильтров, что приводят к выравниванию степени загрязнености каждого фильтра. Промывку фильтра-флотатора осуществляют по сигналу датчика уровня воды 58, который установлен выше зеркала воды в норомальном рабочем режиме работы фильтра-флотатора. При загрязнении фильтрующего слоя фильтра-флотатора уровень воды повышается и срабатывает датчик 58. Промывка фильтра-флотатора происходит отключением его из технологической цепи, при этом закрывают задвижки 30, 31, 36, открывают задвижки 34, 38, 32 и включают насос 18. Промывку трубопровода для удаления осадка осуществляют открытием задвижек 33 и 19 и включением насоса 18. Время промывки фильтров 7 и 8, фильтра-флотатора 5 и трубопровода для удаления осадка определяют технологическим регламентом, заложенным в программу системы управления. Воду после промывки фильтров 7 и 8, фильтра-флотатора 5, а также воду после промывки трубопровода слива осадка и отстоя подают в усреднитель. В программе работы системы упражнения заложены режимы работы системы в зависимости от результатов анализа проб, взятых из отстойника-усреднителя 1. Параметрами, изменяемыми блоком управления в зависимости от выбранного режима, являются расход очищаемой воды на входе в комбинированный-отстойник 2, измеряемый датчиком 51 и изменяемый регулировочным клапаном 22, дозировка реагентов, поступающих от реагентного дозатора, периодичность сброса осадка с отстойников и флотатора, давление в сатураторах, расход отбираемой от флотатора и фильтра-флотатора воды в сатураторы, подключения одного или двух фильтров в схему регенерации. Осадок с отстойников и пена с поверхности отстойника и флотатора собирается в декантаторе 9, где происходит разделение жидкости на несколько фаз: обводненный нефтепродукт, осветленная вода и обводненный осадок. Обводненный нефтепродукт собирают в специальный сборник для дальнейшего использования. Осадок с водой подают в центрифугу 11 через задвижку 21, в которой происходит обезвоживание осадка. Твердый осадок утилизируют, а осветленную воду подают в усреднитель. Время подачи осадка на центрифугу определяют технологическим регламентом, заложенным в блок автоматического управления системой.

Пример работы установки с автоматическим блоком управления физико-химическим процессом очистки сточных вод в очистных сооружениях производительностью 35 м³/час.

Содержание взвешенных веществ в воде 80 мг/л. Содержание нефтепродуктов 150 мг/л. В работу включены все элементы очистки: усреднитель, комбинированный отстойник 2, флотатор 3, фильтр-флотатор 5 и два угольных фильтра 7 и 8. Сбросы осадка из усреднителя, комбинированного отстойника и флотатора производят поочередно с интервалом 20 мин. Начало сброса определяют по команде от системы управления (в соответствии с таблицей режимов, заложенных в ППЗУ, поступающей через интерфейс на соответствующий клапан ), а окончание по мутномеру 50, установленному на входе в декантатор. Сигнал задания на расход реагентов выбирается из ППЗУ системы управления и выдается на дозатор, причем по каждому выходу дозатора устанавливается своя дозировка. При других результатах анализа устанавливается соответствующий режим работы сооружений. Так, при уменьшении содержания взвешенных веществ время выпуска осадка увеличивается, интервал между промывками фильтров также увеличивается. При уменьшении содержания нефтепродуктов уменьшается дозировка реагентов из дозатора, может быть отключен один из фильтров 7 или 8, отключен фильр-хфлотатор, увеличена производительность подачи и откачки воды.

Одновременно с заложенными в систему управления режима работы очистных сооружений для принятия решения о промывке фильтров осуществляется постоянный контроль за давлением в фильтрах с помощью датчика 56 и уровнем жидкости в фильтре-флотаторе с помощью датчика 58, свидетельствующие о степени их загрязненности. Система также осуществляет контроль за работой сатураторов, поддержанием оптимального соотношения расхода воды и растворенного воздуха, и контроль за состоянием работающего оборудования.

Изобретение позволяет упростить процесс обслуживания системы очистных сооружений, повысить быстродействие системы при переключении режимов очистки и регенерации и снизить энергетические затраты.

1. Авторское свидетельство N 1270117 A1, C 02 F 1/40, 15.11.86.

2. Авторское свидетельстко N 1386578 A1, C 02 F 1/40, 07.04.88.

Формула изобретения

Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающая средство для подачи исходной воды в блок предочистки, последовательно соединенные с ним блок флотационной очистки, блок сорбционных фильтров и устройство для отвода чистой воды, узел подготовки водовоздушных потоков, направляемых на смешение с очищаемой водой в блок флотационной очистки, узел разделения и обезвоживания осадка и пены, соединенный с трубопроводами для удаления осадка и пены, сборниками обезвоженного осадка и нефтепродукта и снабженный циркуляционным трубопроводом возврата отделенной воды в блок предочистки, узел регенерации фильтров и циркуляционный промывочный контур, насосы, задвижки, отличающаяся тем, что она снабжена блоком автоматического управления процессом очистки, соединенным на входе с датчиками физических и химических параметров контроля и реле времени, а на выходе с реагентным дозатором, регулировочными клапанами, насосами и автоматическими задвижками, при этом блок предочистки содержит усреднитель, снабженный датчиком содержания в воде взвешенных веществ и нефтепродуктов и соединенный с реагентным дозатором, блок флотационной очистки содержит соединенный с усреднителем через насос регулировочный клапан и датчик расхода воды, комбинированный отстойник, снабженный камерами аэрации и реагентной обработки, флотатор и подключенный к нему через задвижку фильтр-флотатор, снабженный датчиком уровня воды, причем камеры реагентной обработки, флотатор и фильтр-флотатор соединены с реагентным дозатором, блок сорбционных фильтров содержит два последовательно установленных угольных фильтра, соединенных на входе через регулировочные клапаны, датчик давления, насос и задвижку с фильтром-флотатором, а на выходе через задвижки с устройством для отвода чистой воды и узлом для регенерации фильтров, узел подготовки водовоздушных потоков, соединенный с входами флотатора и фильтра-флотатора, содержит два сатуратора, подключенные через регулировочные клапаны, датчики расхода воды и насосы к выходам очищенной воды соответственно из флотатора и фильтра-флотатора, а через задвижки и датчики давления к компрессору, снабженному на выходе патрубком для подачи воздуха в камеры аэрации комбинированного отстойника, узел разделения и обезвоживания осадка и пены содержит декантатор и соединенную с ним через задвижку центрифугу, причем декантатор соединен через задвижки с трубопроводами для удаления осадка и пены и сборником нефтепродукта, трубопровод для удаления пены соединен с реагентным дозатором, трубопровод для удаления осадка снабжен датчиком мутности, установленным непосредственно перед входом в декантатор, и соединен через задвижки со сливными патрубками усреднителя, камер комбинированного отстойника и флотатора, а центрифуга соединена со сборником обезвоженного осадка и через циркуляционный трубопровод с усреднителем, узел регенерации фильтров и циркуляционный промывочный контур содержат емкость для промывочной воды, параллельно подключенную через задвижку к устройству для отвода чистой воды и соединенную через насос и задвижки с трубопроводом для удаления осадка, с фильтром-флотатором и угольными фильтрами, линию отвода промывочной воды из фильтров в усреднитель, а также снабженные задвижками байпасные линии фильтров для их периодического отключения и поочередной промывки.

РИСУНКИ

Рисунок 1