Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод

Изобретение относится к технике очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано на предприятиях, занимающихся очисткой и использованием сточных вод нефтепромыслов. Устройство содержит трубопровод подачи исходной нефтесодержащей сточной воды, напорный гидроциклон, на выходе из нижнего слива которого установлена цилиндрическая камера, отстойник, распределительные устройства. Отстойник имеет разделительные перегородки, нефтесборники, устройство для отвода очищенной воды, нефти, а также осадка. Для исключения влияния гидростатического столба жидкости на процессы дробления и коалесценции капель нефти гидроциклон и цилиндрическая камера установлены горизонтально. Патрубок отвода из верхнего слива гидроциклона тангенциально подсоединен к цилиндрической камере нижнего слива гидроциклона в направлении закрученного потока в камере нижнего слива на расстоянии, равном 1,0-1,1 диаметра камеры от ее переднего торца. Технический результат состоит в повышении эффективности очистки. 1 ил.

 

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

Известно устройство для очистки сточных вод по а.с. СССР №1063784 А, МПК⁶ C 02 F 1/40, опубл. 30.12.83 г., БИ №48, включающее гидроциклон с патрубками подвода исходной воды, приспособление для распределения сточной воды, камеру очистки сточных вод, снабженную вертикальной перегородкой, отделяющей камеры верхнего и нижнего слива гидроциклона, расположенные наклонно к горизонтали и в верхней части соединенные щелью в перегородке. Данное устройство снабжено дозировочным насосом, всасывающий патрубок которого сообщен с верхней частью отстойника, а нагнетальный - 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, опубл. 15.06.81 г., БИ №22, 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, подающего эмульсию в отстойник.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод а.с. СССР №1699935, МПК⁶ C 02 F 1/40, опубл. 23.12.91 г., БИ №47, включающее отстойник с нефтесборником, патрубок для ввода эмульсии, выполненный с отношением диаметра к длине, равным 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.ССР №956438, МПК⁶ C 02 F 1/40, опубл. 07.09.82 г., БИ №33, 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 С 02 F 1/40, опубл. 20.09.2002 г., БИ №26), включающее гидроциклон с патрубками подвода исходной воды, отвода верхнего и нижнего слива, 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 низкий эффект очистки нефтесодержащих вод вследствие недостаточного использования остаточной энергии закрученного потока в камерах слива при отсутствии оптимальных условий для коалесценции частиц нефти из-за низкой концентрации частиц нефти в закрученном потоке камеры нижнего слива гидроциклона.

Изобретение направлено на увеличение эффекта 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 слива и отвода нижнего слива, цилиндрические камеры, установленные на выходе из верхнего и нижнего сливов гидроциклона, отстойник, снабженный вертикальной перегородкой, не доходящей до верхней его части, патрубки для отвода нефти, очищенной воды и выпуска осадка, гидроциклон и цилиндрическая камера установлены горизонтально, при этом патрубок отвода из верхнего слива тангенциально подсоединен к цилиндрической камере нижнего слива гидроциклона в направлении закрученного потока в камере нижнего слива и на расстоянии, равном 1,0-1,1 диаметра камеры от ее переднего торца.

Устройство (чертеж) состоит из трубопровода 1 подачи исходной нефтесодержащей сточной воды, напорного гидроциклона 2, цилиндрической камеры 3, установленной на выходе патрубка 4 отвода нижнего слива гидроциклона 2. Для исключения влияния гидростатического столба жидкости на процессы дробления и коалесценции капель нефти и гидроциклон 2 и цилиндрическая камера 3 установлены горизонтально. Патрубок 5 отвода верхнего слива трубопроводом 6 тангенциально присоединен к цилиндрической камере 3 в направлении закрученного потока в камере 3 нижнего слива на расстоянии, равном 1,0-1,1 диаметра камеры от ее переднего торца 7.

Отстойник 8 имеет распределительное устройство 9 для воды, поступающей из цилиндрической камеры 3 нижнего слива гидроциклона 2.

Отстойник 8 имеет также разделительные перегородки 10, не доходящие до верхней и нижней частей отстойника и делящие отстойник на рабочий 11 и буферный 12 объемы.

В верхней части отстойника 8 расположены нефтесборники 13 и 13* с патрубками для отвода нефти 14 и 14*.

Устройство для отвода очищенной воды 15 с отбойником 16 расположено в буферном объеме 12 отстойника 8. В нижней части отстойника 8 установлены патрубки для отвода осадка 17 и 17*. В верхней части отстойника 8 образуется слой отстоявшейся нефти 18.

Устройство работает следующим образом.

Исходная вода, содержащая плавающую и эмульгированную нефть, а также механические примеси, по трубопроводу 1 под напором 0,4 МПа подается в гидроциклон 2, где осуществляется гидродинамическая обработка нефтесодержащей сточной воды в поле центробежных сил, в результате чего разрушаются бронирующие оболочки на частицах нефти и происходит разделение исходной воды на два потока эмульсии: поток из патрубка 4 нижнего слива гидроциклона 2 поступает в цилиндрическую камеру 3 в виде закрученной струи, энергия которой используется для повышения эффективности коалесценции, а следовательно, очистки нефтесодержащих сточных вод. Под действием также центробежных сил большая часть легких примесей - нефти концентрируются в центральной зоне гидроциклона 2, где образуется поток, обогащенный (высококонцентрированный) частицами нефти, с разрушенной бронирующей оболочкой (“свежей” поверхностью внутренней нефтяной фазы), называемой эмульсией, которая из патрубка 5 верхнего слива гидроциклона 2 поступает также в цилиндрическую камеру 3 по трубопроводу 6, тангенциально присоединенному к цилиндрической камере 3 нижнего слива в направлении закрученного потока в камере 3 и на расстоянии, равном 1,0-1,1 диаметра камеры от ее переднего торца 7.

Место ввода потока эмульсии из верхнего слива гидроциклона 2 в цилиндрическую камеру 3 нижнего слива обусловлено тем, что закрученная струя при истечении из патрубка 4 нижнего слива в камеру 3 при внезапном расширении образует циркуляционную зону, распространяющуюся в объеме камеры 3 от торца ее на значительное расстояние и со значительной потерей напора, что дает возможность обеспечить подачу потока эмульсии из верхнего слива гидроциклона 2 внутрь цилиндрической камеры 3.

Подача потока обогащенной нефтью эмульсии из верхнего слива гидроциклона 2 в цилиндрическую камеру 3, в которой распространяется закрученная струя, представляющая собой мелкодисперсную низкоконцентрированную эмульсию, интенсифицирует процесс коалесценции в цилиндрической камере 3, так как известно, что с увеличением концентрации нефти укрупнение капель нефти происходит более интенсивно.

Кроме этого, при возврате эмульсии верхнего слива в камеру 3 нижнего слива увеличивается общий расход и интенсивность турбулентности общего потока, интенсивность закрутки и длина закрученного потока в камере 3; происходит быстрое подмешивание потока эмульсии и верхнего слива к потоку нижнего слива и совместная дополнительная по времени и интенсивности гидродинамическая обработка общего закрученного потока эмульсии в камере 3. Все это способствует более полному и быстрому завершению процесса коалесенции частиц нефти, сглаживанию полидисперсности внутренней нефтяной фазы эмульсии, а следовательно, повышению эффекта очистки нефтесодержащих сточных вод.

Поток эмульсии из цилиндрической камеры 3 поступает в распределитель 9, а из него в виде равномерно распределительного потока в слой нефти 18, где осуществляется контактная очистка воды от нефти.

Уловленная нефть накапливается в слое 18 и по мере накопления отводится через нефтесборник 13 и патрубок 14. Отстоявшаяся вода с остаточным содержанием нефти через перегородки 10 поступает в буферную зону 12 отстойника 8, где происходит отстаивание частиц нефти, которые накапливаются в нефтесборнике 13*, и отводится через патрубок 14*.

Очищенная вода из буферной зоны 12 отстойника 8 через патрубок 15 с отбойником 16 отводится потребителю. Накопившийся осадок в отстойнике 8 отводится через патрубок 17 и 17*.

Применение изобретения позволит повысить эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод за счет многократной комплексной гидродинамической обработки эмульсии в цилиндрической камере 3 нижнего слива с тангенциальным присоединением к камере 3 патрубка 5 отвода верхнего слива гидроциклона, что дает возможность для создания эффективной технологии очистки нефтесодержащих сточных вод при наименьших материальных и энергетических затратах.

Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающее гидроциклон с патрубками подвода исходной воды, отвода верхнего слива и отвода нижнего слива, цилиндрическую камеру, установленную на выходе нижнего слива, отстойник, снабженный вертикальной перегородкой, не доходящей до верхней его части, патрубки для отвода нефти, очищенной воды и выпуска осадка, отличающееся тем, что патрубок отвода верхнего слива гидроциклона тангенциально подсоединен к цилиндрической камере нижнего слива гидроциклона в направлении закрученного потока в камере и на расстоянии, равном 1,0-1,1 диаметра камеры от ее переднего торца.