Устройство для очистки нефтезагрязненного грунта от нефти и нефтепродуктов
Изобретение относится к устройству очистки разнообразных нефтезагрязненных грунтов от нефти и нефтепродуктов и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности как для очистки нефтезагрязненных грунтов, в том числе донных осадков прудов накопителей, так и для сбора разлитых на поверхности воды нефтешламов, образовавшихся при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов. Предложенная конструкция устройства с использованием в процессе очистки оборотной воды позволяет очищать практически любые грунты, донные осадки и нефтешламы любой степени засоренности, повысить качество очистки нефтепродукта и грунта. Циркуляцию и регенерацию оборотной воды путем приготовления пульпы нефтезагрязненного грунта с подогретой оборотной водой и последовательного непрерывного извлечения из пульпы крупных включений, тяжелых мелких частиц грунта, легких частиц грунта, нефтепродукта позволяет повысить эффективность очистки, что является техническим результатом изобретения. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область применения - относится к очистке (отмывке) нефтезагрязненных грунтов любого состава (в том числе с крупными включениями) от нефти и нефтепродуктов и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности как для очистки нефтезагрязненных грунтов (в том числе донных осадков), так и для сбора и очистки (отмывки) разлитых на поверхности воды нефтешламов, образовавшихся при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов.
Сущность: устройство позволяет очистить (отмыть) практически любые грунты и нефтешламы любой степени засоренности, повысить качество очистки отделенного нефтепродукта, обеспечить циркуляцию и регенерацию горячей оборотной воды путем приготовления пульпы нефтезагрязненного грунта (нефтешлама) с оборотной водой и последовательного непрерывного извлечения из пульпы крупных включений (пни, корни, ветки, доски, банки, камни, крупный щебень или кокс и т.п.), тяжелых мелких частиц грунта (мелкий щебень, песок и т.п.), легких частиц грунта (кости мелких животных, корни, стебли, трава, мох, торф, листья, кокс и т.п.), нефтепродукта, ила (глины, пыли), воды, в результате чего предотвращается загрязнение окружающей среды.
Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности при очистке и рекультивации загрязненного грунта (в том числе донных осадков) и нефтешлама в местах аварийного разлива нефти и нефтепродуктов.
Известен способ очистки нефтезагрязненного песчаного грунта от нефтепродуктов и устройство для его осуществления (Патент RU №2027825, выд. 27.01.95, Бюл. №3).
В предложенном способе нефтезагрязненный песок периодически загружается в бункер бака-разделителя, где с помощью горячей воды с температурой 70-90°С механической мешалкой превращается в пульпу, которая путем отстаивания в баке-разделителе разделяется на всплывший нефтепродукт, осевший на дно отмытый песок и оборотную воду, направляемую на подогрев в баке-нагревателе форсункой и повторную очистку нефтезагрязненного песка. При этом нефтепродукт перетекает в бак-накопитель, а очищенный песок периодически выгружается.
Недостатком этого способа и устройства являются необходимость периодической загрузки бака-разделителя и отсутствие систем фильтрации нефтепродукта от легких частиц (корни, трава, мох, торф, листья, кокс) и системы очистки оборотной воды от частиц ила, глины, гумуса и т.п. Это приводит к повышенному содержанию в нефтепродукте более 1,5-2% легких механических примесей (ил, гумус, торф, мох, листья, трава и т.п.) и необходимости частой замены, и как следствие, дополнительного подогрева воды в емкостях. Имеются так же ограничения на размеры загружаемых для очистки вместе с нефтезагрязненным грунтом крупных включений, поскольку эти крупные включения могут вывести из строя мешалку. Легкие частицы грунта могут загородить в баке-разделителе щели для перелива нефтепродукта и попасть в нефтепродукт, в свою очередь крупные включения - заклинить шибер на дне бака-разделителя. Извлечение крупных включений из бункера возможно при частичном сливе воды из бака-разделителя. Очистка крупных включений должна проводиться вне устройства, что может привести к дополнительному загрязнению грунта. По этой причине предлагаемый способ очистки загрязненного песчаного грунта от нефтепродуктов и устройство для его осуществления не позволяют очищать широкий диапазон нефтезагрязненных грунтов, включающих в себя, кроме песка, пни, камни, щебень, кости мелких животных, корни, стебли, траву, мох, торф, листья, гумус почвы, глину, ил, пыль, а также доски, банки, бутылки, металлические предметы.
Использование горячей (в диапазоне 70-90°С) оборотной воды и подогрев оборотной воды форсункой может привести к закипанию пульпы воды с легковоспламеняющимся нефтепродуктом, например бензином, и как следствие, к пожару.
Целью изобретения являются расширение диапазона очищаемых грунтов как по составу, так и по размерам включений, повышение качества отделяемых нефтепродуктов и составляющих грунта, повышение пожаробезопасности устройства очистки нефтезагрязненного грунта от нефти и нефтепродуктов, сокращение времени и обеспечение удобства выгрузки очищенного грунта, сбор, повторное использование и подогрев оборотной воды, защита содержимого баков от замерзания при аварийной остановке и защита окружающей среды от разлива нефтепродуктов при нарушении герметичности баков установки.
Цель достигается тем, что для расширения диапазона очищаемых грунтов, увеличения габаритов отмываемых крупных включений загрузочный бункер с решеткой размещен в нижней части устройства и снабжен перекачивающим насосом, откачивающим пульпу нефтезагрязненного грунта в среднюю часть бака-разделителя, для обеспечения доступа напорной струи очищенной оборотной воды к поверхности отмываемых крупных включений.
С целью повышения качества продуктов очистки в установке дополнительно размещаются бак-разделитель нефтешлама, бак сбора оборотной воды, разгрузочный бункер, перекачивающий насос, фильтры очистки пульпы нефтешлама, нефтепродукта и ила для последовательного отделения из пульпы:
1.1 - крупных включений в приемном бункере,
1.2 - тяжелых мелких частиц грунта в баке-разделителе,
1.3 - легких частиц грунта на фильтре очистки пульпы нефтешлама,
1.4 - мелких легких частиц грунта на фильтре нефтепродукта,
1.5 - нефтепродукта в баке-накопителе нефтепродукта,
1.6 - ила в баке очистки воды и далее на фильтре ила,
1.7 - воды в баке очистки воды.
С целью повышения качества отмытого грунта очищенная и подогретая оборотная вода подводится в нижнюю часть бака-разделителя, а выгрузка пульпы тяжелых мелких частиц грунта из бака-разделителя производится ниже уровня подвода очищенной подогретой оборотной воды путем откачивания пульпы отмытого грунта с очищенной оборотной водой насосом в верхнюю часть разгрузочного бункера.
С целью повышения качества продуктов очистки установка снабжена фильтром очистки пульпы нефтешлама, фильтром нефтепродукта, фильтром ила. Фильтр очистки пульпы нефтешлама размещен между баком-разделителем и баком-разделителем нефтешлама. Фильтр нефтепродукта размещен между баком-разделителем нефтешлама и баком-накопителем нефтепродукта. Пульпа ила периодически откачивается насосом из бака-разделителя нефтешлама или бака очистки воды и направляется либо в нижнюю часть разгрузочного бункера, либо проходит через фильтр ила и возвращается для повторного использования в бак сброса воды, а избыточная оборотная вода используется для орошения рекультивируемого грунта.
С целью повышения пожаробезопасности устройства, подогрева оборотной воды, защиты содержимого баков от замерзания при аварийной остановке и защиты окружающей среды от разлива нефтепродуктов при нарушении герметичности баков установки бак-разделитель, бак-разделитель нефтешлама, бак-накопитель нефтепродукта и бак очистки воды погружены в общий термоизолированный бак-нагреватель, где омываются и подогреваются водой, температура которой не превышает 90% температуры вспышки разлитого нефтепродукта, но не более 95°С.
С целью сокращения времени и обеспечения удобства выгрузки очищенного грунта разгрузочный бункер размещен в верхней части устройства для возврата вытесненной оборотной воды в бак сброса воды и закреплен шарнирно для обеспечения опрокидывания отмытого грунта по заполнении непосредственно в кузов самосвала.
С целью сбора, повторного использования оборотной воды и ускорения процесса выгрузки отмытого грунта устройство снабжено разгрузочным бункером, размещенным в верхней части устройства, в котором происходит осаждение и накапливание отмытого грунта, вытеснение оборотной воды с остатками нефтепродукта и ила в бак сброса воды, и по мере накопления опрокидывающим отмытый грунт непосредственно в кузов самосвала, для чего бак сброса воды размещен под разгрузочным бункером.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства очистки нефтезагрязненного грунта.
Устройство состоит из загрузочного бункера 1 с решеткой, перекачивающего насоса 2, бака-разделителя 3, насоса 4, разгрузочного бункера 5, фильтра очистки пульпы нефтешлама 6, бака-разделителя нефтешлама 7, фильтра нефтепродукта 8, бака накопителя нефтепродукта 9, насоса 10, бака очистки воды 11, насоса 12, бака сброса воды 13, насоса 14, фильтра ила 15, нагнетательного насоса 16, термоизолированного бака-нагревателя 17.
Устройство очистки нефтезагрязненного грунта работает следующим образом:
Нефтезагрязненный грунт снимается с поверхности разлива, например фронтальным погрузчиком, и подается в загрузочный бункер 1, в котором порции нефтезагрязненного грунта размываются струей горячей оборотной воды до пульпы, подаваемой перекачивающим насосом 2 в бак-разделитель 3. При этом в загрузочном бункере 1 на решетке остаются крупные включения, которые отмываются оборотной водой и извлекаются, не засоряя перекачивающий насос 2. В баке-разделителе 3 пульпа разделяется на нефтешлам (нефтепродукт с водой, илом и легкими включениями) и тяжелые мелкие частицы грунта, причем тяжелые мелкие частицы грунта отмываются противотоком подаваемой из нижней части бака-разделителя дополнительного количества очищенной и подогретой оборотной воды. Пульпа с тяжелыми мелкими частицами грунта насосом 4 непрерывно выгружается в разгрузочный бункер 5, в котором постоянно оседают тяжелые мелкие частицы грунта, которые по мере накапливания выгружаются в кузов самосвала 18 и вывозятся на место рекультивации. Нефтешлам непрерывно проходит через фильтр очистки пульпы нефтешлама 6 и поступает в бак-разделитель нефтешлама 7. В фильтре очистки пульпы нефтешлама 6 из пульпы непрерывно отделяются и по мере накапливания выгружаются легкие частицы грунта, которые после отмывки очищенной водой вывозятся к месту рекультивации или термообезвреживаются. Нефтешлам разделяется в баке-разделителе нефтешлама 7 на всплывающий нефтепродукт с мелкими легкими частицами грунта, воду с тонким илом и оседающую основную массу ила. Нефтепродукт с мелкими легкими частицами грунта непрерывно проходит через фильтр нефтепродукта 8, где отделяются мелкие легкие частицы грунта, и перетекает в бак-накопитель нефтепродукта 9, где происходит окончательное отстаивание нефтепродукта от воды. Отстоявшаяся в нижней части бака-накопителя нефтепродукта 9 вода с тонким илом периодически сливается насосом 10 в загрузочный бункер 1 (регулирующие краны на чертеже не показаны), после чего очищенный нефтепродукт насосом 10 перекачивается в автоцистерну 19. Оборотная вода с илом самотеком перетекает в бак очистки воды 11, где из воды оседают остатки ила и отстаиваются следы нефтепродукта. Из бака очистки воды 11 очищенная оборотная вода насосом 12 подается в бак-разделитель 3 на дополнительную отмывку тяжелых мелких частиц грунта. Вода с частицами нефтепродукта самотеком сбрасывается в бак сброса воды 13, куда также сбрасывается и вода из разгрузочного бункера 5, выделяющаяся из пульпы с тяжелыми мелкими частицами. Пульпа ила из бака-разделителя нефтешлама 7 и бака очистки воды 11 насосом 14 откачивается под уровень осевших в разгрузочном бункере 5 тяжелых мелких частиц грунта либо подается на фильтр ила 15, и возвращается в бак сброса воды 13. Это позволяет непрерывно выводить ил из процесса очистки воды. Из бака сброса воды 13 оборотная вода нагнетательным насосом 16 подается в загрузочный бункер 1 на размывку новой порции нефтезагрязненного грунта.
Таким образом, процесс очистки нефтезагрязненного грунта замыкается.
Очистка тяжелых составляющих грунта в баке-разделителе 3, разгрузочном бункере 5, а также легких составляющих грунта из фильтра очистки пульпы нефтешлама 6 и фильтра нефтепродукта 8 от остатков нефтепродукта осуществляться противотоком, то есть таким образом, чтобы очищенная оборотная вода поступала снизу, а остатки нефтепродукта и легких частиц всплывали и удалялись вместе с оборотной водой.
Пульпу подогревают до температуры, не превышающей 90% температуры вспышки разлитого нефтепродукта, для предотвращения уменьшения парообразования и самовозгорания очищенного нефтепродукта, но не более 95°С для предотвращения закипания воды в системе подогрева и закипания пульпы очищаемого грунта. Для этого бак-разделитель 3, бак-разделитель нефтешлама 7, бак накопитель нефтепродукта 9 и бак очистки воды 11 устройства погружены в общий термоизолированный снаружи бак нагреватель 17, где они омываются и подогреваются чистой водой, подогреваемой электрокотлами или форсунками до температуры, не превышающей 90% температуры вспышки разлитого нефтепродукта, но не более 95°С.
Расположение основных баков 3, 7, 9 и 11 устройства внутри термоизолированного бака-нагревателя 17 позволяет дополнительно подогревать оборотную воду и отделяемый нефтепродукт на протяжении всего цикла очистки и предохраняет устройство от размораживания при аварийной остановке устройства в зимнее время, а также защищает устройство от разлива нефтепродукта при повреждении герметичности основных баков 3, 7, 9 и 11.
1. Устройство очистки нефтезагрязненного грунта от нефти и нефтепродуктов, включающее загрузочный бункер с решеткой для приготовления пульпы нефтезагрязненного грунта, бак-разделитель пульпы, бак-нагреватель, бак-накопитель нефтепродуктов, насос для откачки нефтепродуктов, отличающееся тем, что в установке дополнительно размещают бак-разделитель нефтешлама, бак сбора оборотной воды, разгрузочный бункер, перекачивающий насос, фильтры очистки пульпы нефтешлама, нефтепродукта и ила для последовательного отделения из пульпы крупных включений в загрузочном бункере тяжелых мелких частиц грунта в баке-разделителе, легких частиц грунта на фильтре очистки пульпы нефтешлама, мелких легких частиц грунта на фильтре нефтепродукта, нефтепродукта в баке-накопителе нефтепродукта, ила в баке очистки воды и далее на фильтре ила, воды в баке очистки воды, причем бак-разделитель, бак-разделитель нефтешлама, бак-накопитель нефтепродукта и бак очистки воды погружены в общий термоизолированный бак-нагреватель, где омываются и подогреваются водой, температура которой не превышает 90% температуры вспышки разлитого нефтепродукта, но не более 95°С, загрузочный бункер с решеткой размещен в нижней части устройства и снабжен перекачивающим насосом, откачивающим пульпу нефтезагрязненного грунта в среднюю часть бака-разделителя, а загрузочный бункер размещен в верхней части устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что очищенная и подогретая оборотная вода подводится в нижнюю часть бака-разделителя.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выгрузка пульпы тяжелых мелких частиц грунта из бака-разделителя производится ниже уровня подвода очищенной подогретой оборотной воды путем откачивания пульпы отмытого грунта с очищенной оборотной водой насосом в разгрузочный бункер.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено разгрузочным бункером, размещенным в верхней части устройства, в котором происходит осаждение и накапливание отмытого грунта, вытеснение оборотной воды с остатками нефтепродукта и ила в бак сброса воды, и по мере накопления опрокидывающим отмытый грунт по заполнении непосредственно в кузов самосвала.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено фильтром очистки пульпы нефтешлама, размещенным между баком-разделителем и баком-разделителем нефтешлама.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено фильтром нефтепродукта, размещенным между баком-разделителем нефтешлама и баком-накопителем нефтепродукта.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход отделившейся оборотной воды из бака-разделителя соединен с входом в бак очистки воды, причем отстоявшаяся оборотная вода самотеком перетекает из бака-разделителя нефтешлама в бак очистки воды за счет разницы уровней воды в баках.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено насосом и фильтром ила, причем пульпа периодически откачивается насосом из бака-разделителя нефтешлама или бака очистки воды и направляется либо в разгрузочный бункер, либо проходит через фильтр ила и возвращается для повторного использования в бак сбора воды, а избыточная оборотная вода используется для орошения рекультивируемого грунта.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бак сброса воды размещен под разгрузочным бункером.
