Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод

 

Изобретение относится к установкам физико-химической очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано в технологии очистки воды на предприятиях, имеющих сточные нефтесодержащие воды. Автоматический комплекс включает усреднитель, блок регулирования подачи воды, комбинированный отстойник, реагентный дозатор, декантатор, центрифугу, сорбционный фильтр, емкость промывочной воды, компрессор, блок автоматического управления, буферные емкости, фильтры с двухслойной загрузкой, теплообменник, блок ингибитора, блок обратного осмоса, блок регулирования электропроводности, блок управления производительностью насосов, насосы, клапан пропорционального регулирования, автоматические задвижки, воздушные пневматические клапаны, датчик расхода, датчики уровня, датчик водородного показателя, датчик электропроводности, накопитель ингибитора, накопитель щелочи, емкость перемешивания, емкость смешения, устройство сбора всплывших нефтепродуктов и датчики температуры. Технический результат - повышение степени очистки воды до возможности ее повторного технического использования за счет удаления солей. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к установкам физико-химической очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано в технологии очистки воды на предприятиях, имеющих сточные нефтесодержащие воды.

Прототипом предлагаемого изобретения является описанная в Патенте (RU №2079437, кл. С 02 F 1/40, Бюл. №14, 1997 г.) 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 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.

Недостатком описанной установки является ее низкая эффективность, так как очищенную воду невозможно повторно использовать в технических целях (например, в котельной) из-за отсутствия технологических операций удаления солей (хлоридов).

Задача изобретения создание технического решения, позволяющего повысить степень очистки воды до возможности ее повторного технического использования за счет удаления солей.

Поставленная задача решается, тем, что в отличие от известной установки предлагаемый автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащий последовательно соединенный усреднитель, блок регулирования подачи воды и комбинированный отстойник, реагентный дозатор, двумя выходами соединенный с двумя камерами реагентной обработки комбинированного отстойника, а третьим выходом - с первым входом декантатора, последовательно соединенные через автоматическую задвижку декантатор и центрифугу, сорбционный фильтр, емкость промывочной воды, компрессор, насосы, клапан пропорционального регулирования, автоматические задвижки, воздушные пневматические клапаны и блок автоматического управления, при этом второй выход усреднителя через две автоматические задвижки соединен со вторым входом декантатора, блок регулирования подачи воды содержит соединенные параллельно насос и клапан пропорционального регулирования, которые соединены последовательно с датчиком расхода, комбинированный отстойник, содержит четыре осадочные камеры, соединенные через автоматические задвижки с третьим входом декантатора, камеры реагентной обработки размещены последовательно, выход емкости промывочной воды через насос и автоматическую задвижку соединен с первым входом сорбционного фильтра, выход компрессора через воздушный пневматический клапан соединен со вторым входом сорбционного фильтра, выход сорбционного фильтра через автоматическую задвижку соединен с входом усреднителя, выходы блока автоматического управления соединены с входами компрессора, реагентного дозатора, клапана пропорционального управления, воздушного пневматического клапана и автоматических задвижек, а выход датчика уровня - с входом блока автоматического управления, дополнительно введены две параллельные ветви предварительной очистки воды, состоящие, каждая, из последовательно соединенных буферной емкости, снабженной датчиком уровня, насоса, автоматической задвижки и фильтра с двухслойной загрузкой, снабженной датчиком температуры, входы каждой буферной емкости соединены через автоматические задвижки с выходом комбинированного отстойника, а выходы каждого фильтра с двухслойной загрузкой через автоматические задвижки с третьим входом сорбционного фильтра, а также последовательно соединенные теплообменник, третья буферная емкость, насос, блок обратного осмоса и блок регулирования электропроводности, блок ингибитора, блок регулирования водородного показателя, датчик уровня, расположенный в усреднителе, автоматические задвижки, воздушные пневматические клапаны и блоки управления производительностью насосов, при этом выход емкости промывочной воды через насос и соответствующие автоматические задвижки соединен со вторыми входами фильтров с двухслойной загрузкой, а вторые выходы фильтров с двухслойной загрузкой соединены через автоматические задвижки с входами емкости промывочной воды, второй и третий выход компрессора через соответствующие воздушные пневматические клапаны соединены с третьими входами фильтра с двухслойной загрузкой, третьи выходы обоих фильтров с двухслойной загрузкой соединены через автоматические задвижки с усреднителем, второй выход сорбционного фильтра соединен через соответствующие автоматические задвижки с входом теплообменника и со вторым входом третьей буферной емкости, выход блока ингибитора соединен со вторым входом блока обратного осмоса, вход блока регулирования водородного показателя соединен со вторым выходом устройства обратного осмоса, второй выход емкости промывочной воды через насос соединен со вторым входом блока регулирования электропроводности, а управляющие входы всех насосов через блоки управления производительностью насосов соединены с выходами блока автоматического управления, кроме того, комбинированный отстойник снабжен третьей камерой реагентной обработки, которая соединена с четвертым выходом реагентного дозатора, и устройством сбора всплывших нефтепродуктов, соединенным с четвертым входом декантатора, помимо этого, блок ингибитора снабжен последовательно соединенными накопителем ингибитора и насосом с блоком управления производительностью насосов, блок регулирования электропроводности снабжен емкостью смешения с датчиком электропроводности, блок регулирования водородного показателя снабжен последовательно соединенными накопителем щелочи, насосом с блоком управления производительностью насосов и емкостью перемешивания с расположенным в ней датчиком водородного показателя, а выходы датчиков температуры, датчика электропроводности и датчика водородного показателя соединены с входами блока автоматического управления, а входы блоков управления производительностью насосов соединены с выходами блока, автоматического управления, и, в частных случаях, в блоке регулирования подачи воды насос и регулировочный клапан соединены через блок автоматического управления сдатчиком уровня.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого автоматического комплекса очистки нефтесодержащих сточных вод.

Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод включает усреднитель 1, блок регулирования подачи воды 2, комбинированный отстойник 3, реагентный дозатор 4, декантатор 5, центрифугу 6, сорбционный фильтр 7, емкость промывочной воды 8, компрессор 9, блок автоматического управления 10, буферные емкости 11-13, фильтры с двухслойной загрузкой 14 и 15, теплообменник 16, блок ингибитора 17, блок обратного осмоса 18, блок регулирования водородного показателя 19, блок регулирования электропроводности 20, блок управления производительностью насосов 21, насосы 22-29, клапан пропорционального регулирования 30, автоматические задвижки 31-53, воздушные пневматические клапаны 54-56, датчик расхода 57, датчики уровня 58, 59 и 60, датчик водородного показателя 61, датчик электропроводности 62, накопитель ингибитора 63, накопитель щелочи 64, емкость перемешивания 65, емкость смешения 66, устройство сбора всплывших нефтепродуктов 67 и датчики температуры 68 и 69. Усреднитель 1, снабжен датчиком уровня 58, имеет два выхода, один из которых через две автоматические задвижки 32, 33 соединен с входом декантатора 5, а второй через блок регулирования подачи воды 2 соединен с входом комбинированного отстойника 3. При этом блок регулирования подачи воды содержит насос 22, клапан пропорционального регулирования 30 и датчик расхода 57, насос и клапан пропорционального регулирования соединены параллельно. Комбинированный отстойник 3 содержит три камеры реагентной обработки, четыре осадочные камеры и устройство сбора всплывших нефтепродуктов 67. Реагентный дозатор 4 имеет связь с каждой камерой реагентной обработки комбинированного отстойника и с декантатором 5. Камеры реагентной обработки размещены последовательно и имеют один выход. В первую и вторую камеры отстойника подается коагулянт (во второй камере происходит удаления железа из сточной воды); в третью камеру подается флокулянт. Введение второй камеры в отстойнике позволило существенно повысить эффективность удаления железа из сточной воды. Выход декантатора через автоматическую задвижку соединен с центрифугой 6, выход которой является выходом автоматического комплекса очистки нефтесодержащих сточных вод. Между выходом комбинированного отстойника 3 и входом сорбционного фильтра 7 введено два параллельных канала, которые соединяются с выходом комбинированного отстойника через автоматические задвижки 38, 39 и состоят из буферных емкостей 11, 12 с датчиками уровни 59, 60 и механических фильтров с двухслойной загрузкой 14, 15, снабженных датчиками температуры 68, 69 и соединенных с выходами буферных емкостей через насосы 23, 24 и автоматические задвижки 40, 41. Выходы механических фильтров соединены с входом сорбционного фильтра через клапаны 42, 43, с входом воздушного компрессора через клапаны 54, 55 и с входом емкости промывочной воды через клапаны 46, 47. Также через клапаны 44, 45 выходы механических фильтров соединены с входом усреднителя. Вход сорбционного фильтра 7 через автоматические задвижки 42, 43 соединен с выходами механических фильтров, через воздушный клапан 56 с выходом компрессора, а через автоматическую задвижку 51 с выходом емкости промывочной воды. Также выход сорбционного фильтра 7 через автоматическую задвижку 50 соединен с входом усреднителя, и с входом теплообменником через клапаны 53. Выход теплообменника 16 напрямую соединен с входом буферной емкости 13. Через насос 27 выход буферной емкости соединен с устройством обратного осмоса 18, которое через насос 28 соединяется с блоком ингибитора. Устройство обратного осмоса напрямую соединено с первой емкостью смешения 65 блока регулирования водородного показателя 19 и со второй емкостью смешения блока регулирования электропроводности 20. Блок регулирования водородного показателя 19 имеет выход в котельную, а блок регулирования электропроводности 20 в канализацию. Комплекс работает следующим образом.

Экономическая эффективность любого сооружения очистки сточных вод определяется возможностью повторного использования очищенных сточных вод в технических целях. Наиболее рационально было бы использовать такую воду для запитки котельных, обеспечивающих работу основных технологических процессов предприятий. Но основополагающим требованием к воде для запитки котельных является условие максимального снижения содержания солей в воде.

Основной задачей предлагаемого технического решения является обеспечение условий эффективного удаления растворенных солей (хлориды). Сложность этой задачи объясняется тем, что известные технологии удаления хлоридов (выпаривание, использование обратного осмоса) требуют тщательного удаления тех загрязнений, которые затрудняют или останавливают процессы задержания хлоридов.

В качестве устройства непосредственного удаления растворенных солей в данном техническом решении используется блок 18 обратного осмоса.

Первая необходимая часть предлагаемого комплекса представляет собой совокупность блоков, обеспечивающих эффективную работу блока 18 обратного осмоса.

Сточные воды собираются в усреднителе 1, где происходит процесс усреднения собранных стоков и седиментация грубодисперсного осадка, а также всплытие капельных нефтепродуктов. Чтобы собираемый осадок не создавал дополнительных загрязнений для воды, подаваемой на дальнейшую очистку, он периодически через автоматически открываемые задвижки 32 и 33 подается в декантатор 5. В дальнейшем через автоматическую задвижку 31 сгущенный осадок подается в центрифугу 6, где формируется обезвоженный осадок, который вывозится на утилизацию.

Чтобы при подаче осветленной сточной воды на реагентную обработку в комбинированный отстойник 3 дополнительно не создавать трудно удаляемых эмульсий, в блоке 2 регулирования подачи воды происходит смена каналов: самотечного и напорного. Большую часть времени подача сточной воды производится самотеком через клапан 30 пропорционального регулирования. Если уровень воды в усреднителе 1 становится ниже уровня обеспечения самотека, то по информации с датчика 58 уровня блок 10 автоматического управления выдает команду на закрытие клапана 30 пропорционального регулирования и одновременное включение насоса 22. Так как такая ситуация на постоянно работающем предприятии возникает не часто, облегчаются условия для недопущения попадания даже минимальных нефтепродуктов на вход блока 18 обратного осмоса.

В комбинированном отстойнике 3 производится реагентная обработка воды композицией, состоящей из коагулянта, органосорба и флокулянта, вводимых последовательно через определенный промежуток времени. Функцию подготовки и дозирования реагентов осуществляет реагентный дозатор 4.

При взаимодействии растворов коагулянта и флокулянта со сточными водами происходит разрушение стабильных эмульсий, и образуются хлопья с развитой поверхностью, а на них осаждаются загрязняющие вещества из сточной воды. Для обеспечения эффективности извлечения загрязнений из воды, необходимой при нормальной работе блока 18 обратного осмоса, в комбинированный отстойник 3 дополнительно вводятся мелкодисперсные частицы сорбента (органосорб). Сочетание процессов коагуляции с адсорбцией в движущемся потоке жидкости способствует эффективному извлечению из сточной воды ионов железа, взвешенных веществ, органических загрязнений, включая нефтепродукты.

Чтобы работа по реагентному отстаиванию была независимой от внешних изменяющихся условий, осуществляется стабилизация расхода осветленной сточной воды, подаваемой в комбинированный отстойник 3 с помощью узлов блока 2 регулирования подачи воды. Реальный расход измеряется с помощью датчика 57 расхода, эта информация преобразуется в блоке 10 автоматического управления в управляющие сигналы, по которым устанавливается или необходимый угол открытия клапана 30 пропорционального регулирования, или производительность насоса 22.

Выпадающий осадок удаляется в декантатор 5 через автоматические задвижки 34-37, работающие поочередно по командам от блока 10 автоматического управления, и через автоматическую задвижку 32. Всплывшие нефтепродукты удаляются в декантатор 5 в постоянном режиме. Организация оперативного удаления отходов существенно препятствует их попаданию в сточную воду, вытекающую из комбинированного отстойника 3, а следовательно, обеспечивает нормальную работу блока 10 обратного осмоса.

Для проведения дальнейших технологических операций по-прежнему необходимо поддерживать стабильный расход. Эта задача решается путем стабилизации уровня воды в буферных емкостях 11 и 12. Для этого реальный уровень воды в буферных емкостях 11 и 12 измеряется с помощью датчиков уровня 59 и 60, эта информация преобразуется в блоке 10 автоматического управления в управляющие сигналы, по которым устанавливается производительность насосов 23 и 24.

Сточная вода подвергается фильтрованию через двухслойную загрузку фильтров 14 и 15. Здесь происходит глубокая доочистка стоков от ионов железа за счет протекания окислительно-восстановительных реакций и осаждения гидрокомплексов на зерна загрузки. Первый слой переводит железо из растворенного состояния в коллоидный, второй слой задерживает образовавшиеся коллоидные частицы.

Для организации промывки загрузки этих фильтров используется отфильтрованная вода, собираемая в емкость 8 промывочной воды. На промывка эта вода подается с помощью насоса 25 одновременно со сжатым воздухом, подаваемым компрессором 9. “Грязная” промывная вода возвращается в голову технологического процесса - в усреднитель 1. Конфигурация режимов фильтрации и промывки производится с помощью автоматических задвижек 44, 45, 46, 47, 48 и 49, а также воздушных пневматических клапанов 54 и 55. Управление производительностью насоса 25 позволяет организовать различные режимы промывки в зависимости от содержания солей.

Чтобы поддерживать экономически и технологически эффективный непрерывный режим работы блока 18 обратного осмоса при промывке загрузки одного из фильтров с двухслойной загрузкой, другой фильтр с двухслойной загрузкой продолжает работать в режиме фильтрации. Конфигурация такого смешанного режима обеспечивается автоматическими задвижками 40-43. Все управление перечисленными выше конфигурациями осуществляется по командам с блока 10 автоматического управления.

Затем в сорбционном фильтре 7 производится глубокая доочистка сточной воды от растворенных форм органических соединений путем их адсорбции.

Для организации промывки загрузки сорбционного фильтра используется отфильтрованная вода, собираемая в емкость 8 промывочной воды. На промывку эта вода подается с помощью насоса 25 одновременно с сжатым воздухом, подаваемым компрессором 9. “Грязная” промывная вода возвращается в голову технологического процесса - в усреднитель 1. Конфигурация режимов фильтрации и промывки производится с помощью автоматических задвижек 50 и 51, а также воздушного пневматического клапана 56.

После технологической операции сорбции, в зависимости от показаний датчиков температур 68 и 69, вода напрямую подается в буферную емкость 13 или при температуре, недостаточной для эффективного протекания процессов в блоке 18 обратного осмоса, в теплообменник 16, где она подогревается до требуемой температуры.

“Соленая” вода из буферной емкости 13 с постоянным расходом подается на вход блока 18 обратного осмоса с помощью насоса 27. На тот же вход подается и кислотный ингибитор из накопителя 63 ингибитора с помощью насоса 28, производительность которого пропорциональна производительности насоса 27. Кислотный ингибитор позволяет без вреда для мембран блока 18 обратного осмоса обрабатывать воду, имеющую различную жесткость.

На выходах блока 18 обратного осмоса формируются два типа воды:

обессоленная (пермеат) с пониженными значениями водородного показателя (рН);

концентрированный рассол с повышенными значениями электропроводности.

Чтобы вернуть пермеат в котельную для повторного использования, осуществляется перемещение значений водородного показателя в нейтральную зону. Для этого щелочь из накопителя 64 щелочи насосом 29 подается в емкость перемешивания 65, куда также поступает пермеат с выхода блока 18 обратного осмоса. Датчик 61 водородного показателя измеряет реальные значения рН, эта информация используется в блоке 10 автоматического управления для регулирования производительности насоса 29 таким образом, чтобы стабилизировать значения рН в нейтральной области.

Для сброса рассола в канализацию понижается его концентрация (понижается электропроводность). Для этого очищенная (но необессоленная) вода из емкости 8 промывочной воды насосом 26 подается в емкость смешения 66, куда также поступает рассол с выхода блока 18 обратного осмоса. Датчик 62 электропроводности измеряет ее реальные значения, эта информация используется в блоке 10 автоматического управления для регулирования производительности насоса 26 таким образом, чтобы стабилизировать значения электропроводности.

Таким образом, все предлагаемые составные части данного технического решения являются необходимыми, а в совокупности - достаточными для обеспечения степени очистки воды до возможности ее повторного технического использования за счет удаления солей.

Формула изобретения

1. Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащий последовательно соединенные усреднитель, блок регулирования подачи воды и комбинированный отстойник, реагентный дозатор, двумя выходами соединенный с двумя камерами реагентной обработки комбинированного отстойника, а третьим выходом - с первым входом декантатора, последовательно соединенные через автоматическую задвижку декантатор и центрифугу, сорбционный фильтр, емкость промывочной воды, компрессор, насосы, клапан пропорционального регулирования, автоматические задвижки, воздушные пневматические клапаны и блок автоматического управления, при этом второй выход усреднителя через две автоматические задвижки соединен со вторым входом декантатора, блок регулирования подачи воды содержит соединенные параллельно насос и клапан пропорционального регулирования, которые соединены последовательно с датчиком расхода, комбинированный отстойник содержит четыре осадочные камеры, соединенные через автоматические задвижки с третьим входом декантатора, камеры реагентной обработки размещены последовательно, выход емкости промывочной воды через насос и автоматическую задвижку соединен с первым входом сорбционного фильтра, выход компрессора через воздушный пневматический клапан соединен со вторым входом сорбционного фильтра, выход сорбционного фильтра через автоматическую задвижку соединен с входом усреднителя, выходы блока автоматического управления соединены с входами компрессора, реагентного дозатора, клапана пропорционального регулирования расхода очищенной воды, воздушного пневматического клапана и автоматических задвижек, а выход датчика уровня - с входом блока автоматического управления, отличающийся тем, что в него дополнительно введены две параллельные ветви предварительной очистки воды, состоящие каждая из последовательно соединенных буферной емкости, снабженной датчиком уровня, насоса, автоматической задвижки и фильтра с двуслойной загрузкой, снабженного датчиком температуры, входы каждой буферной емкости соединены через автоматические задвижки с выходом комбинированного отстойника, а выходы каждого фильтра с двуслойной загрузкой через автоматические задвижки с третьим входом сорбционного фильтра, а также последовательно соединенные теплообменник, третья буферная емкость, насос, блок обратного осмоса и блок регулирования электропроводности, блок ингибитора, блок регулирования водородного показателя, датчик уровня, расположенный в усреднителе, автоматические задвижки, воздушные пневматические клапаны и блоки управления производительностью насосов, при этом выход емкости промывочной воды через насос и соответствующие автоматические задвижки соединен со вторыми входами фильтров с двуслойной загрузкой, а вторые выходы фильтров с двуслойной загрузкой соединены через автоматические задвижки с входами емкости промывочной воды, второй и третий выходы компрессора через соответствующие воздушные пневматические клапаны соединены с третьими входами фильтров с двуслойной загрузкой, третьи выходы обоих фильтров с двуслойной загрузкой соединены через автоматические задвижки с усреднителем, второй выход сорбционного фильтра соединен через соответствующие автоматические задвижки с входом теплообменника и со вторым входом третьей буферной емкости, выход блока ингибитора соединен со вторым входом блока обратного осмоса, вход блока регулирования водородного показателя соединен со вторым выходом устройства обратного осмоса, второй выход емкости промывочной воды через насос соединен со вторым входом блока регулирования электропроводности, а управляющие входы всех насосов через блоки управления производительностью насосов соединены с выходами блока автоматического управления.

2. Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод по п.1, отличающийся тем, что комбинированный отстойник снабжен третьей камерой реагентной обработки, которая соединена с четвертым выходом реагентного дозатора, и устройством сбора всплывших нефтепродуктов, соединенным с четвертым входом декантатора.

3. Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод по п.1, отличающийся тем, что блок ингибитора снабжен последовательно соединенными накопителем ингибитора и насосом с блоком управления производительностью насосов, блок регулирования электропроводности снабжен емкостью смешения с датчиком электропроводности, блок регулирования водородного показателя снабжен последовательно соединенными накопителем щелочи, насосом с блоком управления производительностью насосов и емкостью перемешивания с расположенным в ней датчиком водородного показателя.

4. Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод по п.1, отличающийся тем, что выходы датчиков температуры, датчика электропроводности и датчика водородного показателя соединены с входами блока автоматического управления, а входы блоков управления производительностью насосов соединены с выходами блока автоматического управления.

5. Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод по п.1, отличающийся тем, что в блоке регулирования подачи воды насос и регулировочный клапан соединены через блок автоматического управления с датчиком уровня.

РИСУНКИ

Рисунок 1