СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2005 года по МПК C02F9/12 C02F9/12 C02F1/24 C02F1/28 C02F1/48 C02F1/54 C02F103/36 

Изобретение относится к процессам очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод ЛПДС до требований ПДК. Сточные нефтесодержащие воды могут быть очищены от нефтепродуктов и взвешенных веществ, которые могут быть извлечены окислением или коагуляцией.

Известна судовая установка для очистки нефтесодержащих вод, включающая отстойник, гидрофобный фильтр, электрофлотатор, контактные фильтры, загруженные зернистым материалом (горелая порода) [1]. Перед фильтрованием в контактные фильтры вводят коагулянт, вырабатываемый коагулятором. Недостатками устройства является то, что фильтрация воды проводится в минеральном зернистом материале, что не обеспечивает сорбции высокодисперсных частиц.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки нефтесодержащих сточных вод [2]. Способ заключается в очистке нефтесодержащих вод в отстойнике, трехпродуктовом гидроциклоне, фильтре с полимерной загрузкой, электрохимическом фильтре, сорбционном фильтре.

Недостатками известного способа является то, что седиментация проводится в один этап без реагентов-осадителей и биокоагулянта, отсутствие напорной флотации и комбинированного устройства с гидрофобной фильтрацией, наложением электрического поля и коалесценцией не препятствует прохождению отрицательно заряженных и высокодисперсных капель нефти, увеличивает металлоемкость оборудования, а отсутствие естественной доочистки в прудах не предусматривает стабилизацию качества очищенных сточных вод.

Задача, решаемая изобретением, заключается в сокращении времени обработки воды за счет совмещения во времени и пространстве отдельных этапов многостадийного процесса, уменьшении металлоемкости оборудования, реализующего способ, увеличении эффекта очистки и стабилизации качества очищенных сточных вод.

Указанная задача решается тем, что в способе очистки нефтесодержащих сточных вод, включающем последовательную очистку сточных вод седиментацией, электрохимической фильтрацией, сорбцией с удалением нефтепродуктов в накопитель, взвешенных веществ - на иловые площадки, согласно изобретению седиментация проводится в два этапа, причем на первом этапе отделяются пленочные и низкодисперсные капли нефти, на втором этапе для извлечения высокодисперсных твердых и жидких частиц применяют реагент-осадитель, обладающий высокой плотностью, биокоагулянт, в качестве которого используют активный ил с биологических сооружений канализации, затем воду очищают напорной флотацией от высокодисперсных твердых и жидких частиц, а для очистки воды проводят коалесценцию мелких капель и жидкостную фильтрацию в электрическом поле с извлечением капель нефти, движущихся в направлении электродных пластин, соединенных с положительным источником тока и воды, проходящей сквозь зазор между отрицательно поляризованными пластинами, и последующую глубокую очистку электрохимической фильтрацией, сорбцией, естественной доочисткой в прудах.

Преимуществом предложенного способа по сравнению с прототипом являются уменьшение металлоемкости оборудования и стабилизация качества очищенных сточных вод.

Предлагаемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", подтверждаемому совокупностью следующих условий:

Изобретение предназначено для использования в промышленности при очистке и обеззараживании сточных вод ЛПДС (линейные перекачивающие дожимные станции).

На чертеже представлена принципиальная схема технологии воды предлагаемым способом.

Схема содержит канализационную насосную станцию (КНС) производственных сточных вод 1 (ЛСВ), отстойник 2 (ОТС), отстойник 3 (ОТС), емкость-накопитель, переоборудованную в отстойник 4 (ОТС), флотатор 5, коалесцирующе-гидрофобный фильтр 6, электрохимический фильтр 7, сорбционный фильтр 8, четырехсекционный пруд-отстойник 9, трехсекционные иловые площадки 10, реагентное хозяйство 11 (РХ), сборник нефтешлама 12, канализационную насосную станцию бытовых стоков 13 (КНС), биологические очистные сооружения 14 (БОС), контактную камеру 15, резервуар чистой воды 16 (РЧВ), канализационную насосную станцию очищенных сточных вод 17, реагентное хозяйство 20, насосную станцию 21.

Очистка производственных нефтесодержащих вод производится следующим образом. Насосной станцией 1 сточные воды подаются в резервуары-отстойники 2, 3, где происходит предварительное отделение нефти и взвешенных веществ седиментацией. Накопившаяся в верхней части нефть удаляется нефтесборным устройством самотечно в сборник уловленной нефти 12, осадок под гидростатическим давлением удаляется на иловые площадки 10.

Далее вода подается в отстойник с тонкослойным модулем 4. Для ускорения процесса седиментации оставшихся в воде высокодисперсных частиц предусмотрена биокоагуляция активным илом из вторичных отстойников БОС 14, применение реагента-осадителя. В качестве биокоагулянта используют активный ил из вторичных отстойников биологических сооружений очистки хозбытовых стоков в концентрации 1...4 г/л. В качестве реагента-осадителя применяется осадок из хвостохранилища горно-обогатительного комбината в концентрации 1...2 г/л с плотностью порядка 6000 кг/м³ следующего состава:

оксиды железа - 50-60%

оксиды цинка - 2-5%

оксиды меди - 1-2%

карбонат кальция - остальное.

Осадок из отстойника 4 отводится на иловые площадки 10.

Вода из отстойника 4 подается самотеком в напорный флотатор 5 для тонкой очистки. Флотатор оборудован системой рециркуляции осветленной жидкости, сатуратором, реагентным хозяйством для дозирования коагулянта в очищаемую воду, системой удаления флотошлама. Для увеличения эффекта очистки воды флотатор выполнен трехсекционным с последовательной обработкой воды в каждой секции. Ввод рециркуляционной воды, насыщенной воздухом, осуществляется в каждую секцию. Осадок удаляется на иловые площадки 10, нефтешлам - в сборник уловленной нефти 12.

Фильтры 6, 7, 8 выполнены в напорном варианте, поэтому вода после флотатора перекачивается насосной станцией 21. Коалесцирующе-гидрофобный фильтр 6 является комбинированным устройством. В нем совмещены методы коалесценции и жидкостной фильтрации в электрическом поле. Вода подается в центральную цилиндрическую часть аппарата, расположенную коаксиально корпусу, заполненную коалесцирующей гранулированной загрузкой. В качестве гидрофобного зернистого материала используют гранулированный полистирол или фторопласт фракции 2...5 мм. В коалесцирующей загрузке происходит осаждение капель нефти на гидрофобной поверхности гранулированного материала, их коалесценция, образование пленочной нефти на поверхности зерен, течение нефти от зерна к зерну в вертикальном направлении под действием гидродинамических сил, коалесценция пленочной нефти со слоем нефти, заполняющим верхнюю часть аппарата. В слое нефти (гидрофобном жидкостном слое) расположены электродные пластины, соединенные с положительным полюсом источника электропитания постоянного тока. Отрицательные электродные пластины расположены в воде. Напряженность электрического поля 300...600 В/м.

Водонефтяная эмульсия, выходящая из коалесцирующей загрузки, проходит сквозь зазор между отрицательно поляризованными пластинами. При этом отрицательно заряженные капли нефти тормозятся электрическим полем и не проходят вместе с фильтратом в кольцевой зазор, образованный корпусом аппарата и коалесцирующей камерой.

Осветленная вода проходит доочистку в электрохимическом фильтре 7 и сорбционном фильтре 8. Фильтр 7 заполнен тремя слоями гранулированных материалов. Верхний слой состоит из электроотрицательных гранул алюминия, средний слой - из гранул минерального фильтрующего материала, например кальцита, нижний слой - из электроположительных гранул активированного угля. При фильтрации воды сверху вниз за счет электрохимического тока, возникающего из-за разности потенциалов между верхним и нижним слоем, алюминий растворяется и гидролизуется. При фильтрации воды в минеральном зернистом материале происходит контактная коагуляция, очистка воды от остаточных загрязняющих веществ.

Доочистка воды от растворенных углеводородных нефтяных фракций происходит в сорбционном фильтре, где концентрация нефти достигает ПДК_рх.

Очищенная вода сбрасывается в биологический пруд 9, который является буферным сооружением. В нем вода насыщается кислородом воздуха. На выходе из биологического пруда вода смешивается с очищенной хозбытовой водой, после чего проходит доочистку в естественных условиях в биологических прудах 9, обеззараживается в контактной камере 15, накапливается в РЧВ 16, подается на выпуск насосной станцией 17.

Обезвоженные осадки с иловых площадок 10 с помощью автотранспорта перевозятся на компостную площадку 19, где происходит их стабилизация и компостирование.

Примеры реализации способа.

Подвергали очистке модельные растворы, содержащие взвешенные вещества и товарную нефть. Содержание нефтепродуктов в очищаемой воде по ступеням очистки приведено в таблице 1.

Таблица 1.
Содержание нефтепродуктов в очищаемой воде по ступеням очистки (содержание нефтепродуктов в исходной воде - 500 мг/л, содержание взвешенных веществ - 700 мг/л)Место отбора пробКонцентрацияКонцентрация нефтепродуктов, мг/лвзвешенных веществ,  мг/лОтстойник №1250350Отстойник №2100140Флотатор4056Коалесцирующе-гидрофобный46фильтр  Электрохимический0,40,6фильтр  Сорбционный фильтр<0,05<0,5

Из таблицы видно, что качество очищенных сточных вод на выходе очистных сооружений достигает ПДК_рх.

Литература

1. Патент РФ 2091132, МКИ В 01 D 36/04. Судовая установка для очистки нефтесодержащих вод / Назаров В.Д., Шапенский A.M., Насыров Ю.Н. и др. / Б.И. №27 - 1997.

2. Патент РФ 2156740, МКИ C 02 F 1/40. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод. / Назаров В.Д. / Б.И. №27 - 2000.

Изобретение относится к процессам очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод до требований ПДК. Способ включает последовательную очистку сточных вод седиментацией, электрохимической фильтрацией, сорбцией с удалением нефтепродуктов в накопитель, взвешенных веществ - на иловые площадки, причем седиментацию проводят в два этапа: на первом этапе отделяют пленочные и низкодисперсные капли нефти, на втором этапе для извлечения высокодисперсных твердых и жидких частиц применяют реагент-осадитель, обладающий высокой плотностью, биокоагулянт -активный ил, затем воду очищают напорной флотацией, а для доочистки воды проводят коалесценцию мелких капель нефти на поверхности гидрофобного зернистого материала, извлечение капель нефти осуществляют фильтрацией в слое нефтепродукта, в котором создано электрическое поле, в направлении силовых линий электрического поля. Затем проводят фильтрацию воды сквозь катод и последующую, глубокую очистку электрохимической фильтрацией, сорбцией, естественной доочисткой в прудах. Предпочтительно в качестве реагента-осадителя использовать осадки из хвостохранилища горно-обогатительного комбината. Способ обеспечивает сокращение времени обработки воды за счет совмещения во времени и пространстве отдельных этапов многостадийного процесса, уменьшение металлоемкости оборудования, реализующего способ, увеличение эффекта очистки и стабилизацию качества очищенных сточных вод. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий последовательную очистку сточных вод седиментацией, электрохимической фильтрацией, сорбцией с удалением нефтепродуктов в накопитель, взвешенных веществ - на иловые площадки, отличающийся тем, что седиментацию проводят в два этапа, причем на первом этапе отделяют пленочные и низкодисперсные капли нефти, на втором этапе для извлечения высокодисперсных твердых и жидких частиц применяют реагент-осадитель, обладающий высокой плотностью, биокоагулянт, в качестве которого используют активный ил с биологических сооружений канализации, затем воду очищают напорной флотацией от высокодисперсных твердых и жидких частиц, а для доочистки воды проводят коалесценцию мелких капель нефти на поверхности гидрофобного зернистого материала и жидкостную фильтрацию в электрическом поле с извлечением капель нефти, движущихся в направлении электродных пластин, соединенных с положительным источником тока и воды, проходящей сквозь зазор между отрицательно поляризованными пластинами, и последующую глубокую очистку электрохимической фильтрацией, сорбцией, естественной доочисткой в прудах.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента-осадителя применяют осадки из хвостохранилища горно-обогатительного комбината в концентрации 1-2 г/л следующего состава:

Оксиды железа50-60%Оксиды цинка2-5%Оксиды меди1-2%Карбонат кальцияОстальное