Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод

 

Изобретение относится к технике очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, сточные воды которых содержат нефть и нефтепродукты. Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод состоит из трубопровода подачи исходной нефтесодержащей сточной воды, напорного гидроциклона, на выходе которого установлены цилиндрические камеры верхнего и нижнего сливов, отстойника с распределительными устройствами для воды из верхнего и нижнего сливов. Отстойник имеет распределительные перегородки, устройство для отвода очищенной воды, нефти, а также осадка. Гидроциклон и цилиндрические камеры установлены горизонтально. Отношение диаметра цилиндрической камеры верхнего слива D_в гидроциклона к диаметру сливного патрубка d_в составляет D_в:d_в=4,5-5. Отношение диаметра камеры нижнего слива гидроциклона D_н к диаметру патрубка нижнего слива гидроциклона d_н составляет D_н:d_н=3-4. Отношение длин камер верхнего и нижнего сливов гидроциклона к их диаметрам равно 10-30. Технический результат: повышение эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод. 1 ил.

Изобретение относится к технике очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, сточные воды которых содержат нефть и нефтепродукты.

Известно устройство для очистки сточных вод по а.с. СССР № 1063784А, МПК⁶ C 02 F 1/40, публ. 30.12.83, включающее гидроциклон с патрубками подвода исходной воды, отвода верхнего слива нефтепродуктов и нижнего слива очищенной воды, приспособление для распределения сточной воды, камеру очистки сточных вод, снабженную вертикальной перегородкой, отделяющей камеры верхнего и нижнего сливов гидроциклона, расположенные наклонно к горизонтали и в верхней их части соединенные щелью в перегородке. Данное устройство снабжено дозировочным насосом, всасывающий патрубок которого сообщен с верхней частью отстойника, а нагнетательный - с патрубком подвода исходной воды. Эффективность разработанного устройства достигается при искусственном повышении концентрации нефти в исходной сточной воде.

Недостатком такого устройства является его относительная сложность и невозможность использования остаточной энергии закрученных потоков на сливах гидроциклона.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод по а.с. СССР № 837925, МПК⁶ C 02 F 1/40, публ. 15.06.81, включающее отстойник с нефтесборником, патрубок ввода эмульсии, патрубки вывода соответственно очищенной воды, уловленной нефти и шлама. К патрубку ввода эмульсии тангенциально присоединена труба, в которой установлен диспергатор-сопло.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод вследствие недостаточного использования энергии закрученного потока в патрубке, подающем эмульсию в отстойник.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод по а.с. СССР № 169935, МПК⁶ C 02 F 1/40, публ. 23.12.97, включающее отстойник с нефтесборником, патрубок для ввода эмульсии, выполненный с соотношением диаметра и длины 1:10-1:50, гидроциклонную камеру с тангенциальным вводом, которая снабжена диспергатором в виде сопла, патрубки для отвода очищенной воды, уловленной нефти и осадка.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность очистки нефтесодержащих вод вследствие недостаточного использования энергии закрученного потока в патрубке, соединяющем отстойник и трубу с диспергатором. Это объясняется тем, что практически вся энергия закрученного потока затрачивается на разделение эмульсии на нефть и воду, а не на коалесценцию капель нефти при движении ее по патрубку.

Известно устройство для очистки сточных вод по а.с. СССР № 956438, МПК⁶ C 02 F 1/40, публ. 07.09.82, представляющее собой комбинацию гидроциклон - отстойник и состоящее из трубопровода подачи исходной воды, напорного гидроциклона, соединительного патрубка, распределительных устройств нижнего и верхнего сливов соответственно, отстойника, разделенного перегородкой на два яруса, патрубков для отвода очищенной воды, нефти и выпуска осадка.

Данное устройство снабжено регулируемыми сифонами, которые используются для распределения и уравновешивания давлений в системе соединительный патрубок - отстойник, для стабилизации гидродинамического режима процесса очистки.

Недостатком данного устройства также является низкая эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод вследствие недостаточного использования остаточной энергии закрученного потока на сливах гидроциклона.

Прототипом изобретения является устройство для очистки сточных вод (пат. РФ №2189360, МПК⁶ C 02 F 1/40, публ. 2002), включающее гидроциклон с патрубками подвода исходной воды, отвода верхнего и нижнего сливов, отстойник, снабженный вертикальной перегородкой, не доходящей до верхней его части, патрубками для отвода нефти, очищенной воды и выпуска осадка, на выходе верхнего и нижнего сливов гидроциклона установлены цилиндрические камеры.

Недостатком данного устройства является недостаточно высокое качество очистки нефтесодержащих сточных вод на выходе устройства.

Изобретение направлено на повышение эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод.

Решение задачи достигается тем, что в устройстве для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающем гидроциклон с патрубками подвода исходной воды, отвода верхнего и нижнего сливов, цилиндрические камеры, установленные на выходе верхнего и нижнего сливов гидроциклона, отстойник, снабженный вертикальной перегородкой, не доходящей до верхней его части, патрубками для отвода нефти, очищаемой воды и выпуска осадка, гидроциклон и цилиндрические камеры установлены горизонтально, при этом отношение диаметра цилиндрической камеры верхнего слива гидроциклона D_в к диаметру верхнего сливного патрубка d_в составляет D_в:d_в=4,5-5, а отношение диаметра цилиндрической камеры нижнего слива гидроциклона D_н к диаметру патрубка нижнего слива гидроциклона d_н составляет D_н:d_н=3-4, кроме того, отношение длин камер верхнего и нижнего слива к их диаметрам равно 10-30.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство состоит из трубопровода 1 подачи исходной нефтесодержащей сточной воды, напорного гидроциклона 2, цилиндрических камер верхнего слива 3 и нижнего слива 4 гидроциклона 2.

Для исключения влияния гидростатического столба жидкости на процессы дробления и коалесценции капель нефти и гидроциклон 2, и цилиндрические камеры 3, 4 установлены горизонтально. Отношение диаметра цилиндрической камеры 3 верхнего слива D_в гидроциклона 2 к диметру сливного патрубка d_в составляет D_в:d_a=4,5-5, а отношение диаметра камеры нижнего слива 4 гидроциклона 2D_н к диаметру патрубка нижнего слива, гидроциклона 2 d_н составляет D_н:d_н=3-4, при этом отношение длин камер верхнего 3 и нижнего 4 сливов гидроциклона 2 к их диаметрам равно 10-30.

Указанные диапазоны изменений отношений геометрических параметров цилиндрических камер и патрубков верхнего 3 и нижнего 4 сливов гидроциклона 2 характеризуют размеры этих элементов, при которых имеет место оптимальный режим процесса коалесценции капель нефти в цилиндрических камерах для различного содержания нефти в исходной воде, поступающей на отработку в натурных условиях. Опыты показали, что при D_в/d_в<4,5 и D_н/d_н<3 эффект укрупнения капель нефти ухудшается вследствие того, что часть энергии закрученного потока, предназначенного в оптимальных условиях для реализации процесса коалесценции капель нефти, вследствие увеличивающегося стеснения струи расходуется на трение о стенку цилиндрической камеры. При увеличении D_в/d_в>5 и D_н/d_н>4 эффект укрупнения капель также ухудшается вследствие того, что часть энергии закрученного потока рассеивается в увеличенных объемах цилиндрических камер.

Опытами также подтверждено, что указанный диапазон изменения отношений длин цилиндрических камер к их диаметрам 10-30 также является оптимальным. При отношении меньше 10 эффект укрупнения капель нефти ухудшается вследствие незавершенности процесса коалесценции из-за недостаточной длины цилиндрических камер, при увеличении отношения более 30 эффект укрупнения капель нефти увеличиваются незначительно на 5-7%, но вместе с тем увеличивается металлоемкость, энергоемкость и габаритные размеры установки очистки воды.

В верхней части рабочей зоны отстойника 5 расположены распределительные устройства для воды из верхнего слива 6 и нижнего слива 7 гидроциклона 2, в которые поступает вода из цилиндрических камер 3 и 4. Отстойник 5 имеет разделительные перегородки 8, не доходящие до верхней и нижней частей, делящие отстойник на рабочую 9 и буферную 10 зоны.

В верхней части отстойника 5 расположены нефтесборники 11 и 11’ с патрубками для отвода нефти 12 и 12’.

Устройство для отвода очищенной воды 13 с отбойником 14 расположено в буферной зоне 10 отстойника 5. В нижней части отстойника 5 установлены патрубки для отвода осадка 15. В верхней части отстойника 5 образуется слой отслоившейся нефти 16.

Устройство работает следующим образом.

Сточную воду, содержащую плавающую и эмульгированную нефть, а также механические примеси по трубопроводу 1 под напором 0,2-0,3 МПа подают в гидроциклон 2, где осуществляется гидродинамическая обработка сточной воды в поле центробежных сил, в результате чего разрушаются бронирующие оболочки на частицах нефти и происходит разделение сточной воды на два потока эмульсии: поток из верхнего слива гидроциклона 2 поступает в цилиндрическую камеру 3, а поток из нижнего слива гидроциклона поступает в цилиндрическую камеру 4. Потоки эмульсии поступают в цилиндрические камеры 3 и 4 в виде закрученных струй, энергия которых используется для повышения эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод. Поток эмульсии из цилиндрической камеры 3 верхнего слива гидроциклона 2 поступает в нижний распределитель 6, а из него в виде равномерно распределенного потока в слой нефти 16, где осуществляется контактная очистки от нефти. Поток эмульсии из цилиндрической камеры 4 нижнего слива гидроциклона 2 поступает в верхний распределитель 7, а из него в виде распределенного потока тоже в слой нефти 16. Потоки из цилиндрических камер 3 и 4 встречаются, интенсивно перемешиваются и контактируют в слое нефти 16, что также повышает эффективность очистки воды.

Уловленная нефть накапливается в слое 16 и по мере накопления отводится через нефтесборник 11 и патрубок 12. Отстоявшаяся вода с остаточным содержанием нефти через перегородки 8 поступает в буферную зону 10, где также происходит отстаивание укрупнившихся частиц нефти, которые накапливаются в нефтесборниках 11 и 11’, отводятся по патрубкам 12 и 12’. Очищенная вода из буферной зоны 10 через патрубок 13 с отбойником 14 отводится потребителю. Накопившийся осадок в отстойнике 5 отводится через патрубки 15.

Применение изобретения позволит повысить эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод за счет использования универсальной комплексной гидродинамической обработки эмульсии, что дает возможность создания эффективной технологии очистки нефтесодержащих сточных вод при наименьших материальных и энергетических затратах.

Выполнение устройства с вышеуказанными геометрическими параметрами позволяет получить остаточное содержание нефти в воде в пределах 30 - 65 мг/л в зависимости от качества исходной нефтесодержащей воды.

Формула изобретения

Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающее гидроциклон с патрубками подвода исходной воды, отвода верхнего и нижнего слива, цилиндрические камеры, установленные на выходе верхнего и нижнего сливов гидроциклона, отстойник, снабженный вертикальной перегородкой, не доходящей до верхней его части, патрубками для отвода нефти, очищаемой воды и выпуска осадка, отличающееся тем, что гидроциклон и цилиндрические камеры установлены горизонтально, при этом соотношение диаметра цилиндрической камеры верхнего слива гидроциклона Д_в к диаметру верхнего сливного патрубка d_в составляет Д_в:d_в=4,5÷5, а отношение диаметра цилиндрической камеры нижнего слива гидроциклона Д_н к диаметру патрубка нижнего слива гидроциклона d_н составляет Д_н:d_н=3÷4, кроме этого, отношение длин камер верхнего и нижнего сливов к их диаметрам равно 10÷30.

РИСУНКИ

Рисунок 1