Система очистки хозяйственно-бытовых сточных вод нефтегазодобывающих платформ и терминалов
Изобретение относится к области глубокой комбинированной (физико-химической и биологической) очистки бытовых и производственных сточных вод на малогабаритных блокированных установках, в том числе расположенных на нефтегазодобывающих платформах и терминалах. Большинство известных малогабаритных установок производят очистку сточных вод только от органических примесей и не включают процессы удаления соединений азота и фосфора, удаление которых необходимо осуществлять из сточных вод нефтегазодобывающих платформ и терминалов. Задачей изобретения является повышение эффективности очистки сточной воды (достижение предельно допустимой концентрации загрязнений по БПК5, ХПК, азоту аммонийному и нитратному, по фосфору фосфатов). Технический результат заключается в улучшении удаления азота, фосфора и возвещенных веществ и повышении надежности работы установки в условиях неравномерного качественного и количественного состава исходной (сточной) воды. Система очистки хозяйственно-бытовых сточных вод нефегазодобывающих платформ и терминалов, состоит из блока биологической очистки и блока доочистки и отличается от известных устройств тем, что блок биологической очистки содержит реагентный узел и по крайней мере два анаэробно-аноксидных и два аэробных отсеков, а блок доочистки содержит узлы фильтрации, соединенные параллельно и/или последовательно. При этом реагентный узел может включать систему программируемого ввода реагентов и порошкообразного угля. Блок доочистки может иметь несколько раздельных выпуска очищенной воды.
Изобретение относится к области глубокой комбинированной (физико-химической и биологической) очистки бытовых и производственных сточных вод на малогабаритных блокированных установках, в том числе расположенных на нефтегазодобывающих платформах и терминалах. Большинство известных малогабаритных установок производят очистку сточных вод только от органических примесей и не включают процессы изъятия соединений азота и фосфора, удаление которых необходимо осуществлять из сточных вод нефтегазодобывающих платформ и терминалов.
Из уровня техники известна «Установка для глубокой биологической очистки сточных вод» [1], представляющая собой емкость, в цельнонесущем корпусе которой размещены приемная камера с подводом сточных вод, камера аэротенка, вторичный отстойник и стабилизатор активного ила. Приемная камера содержит фильтр грубой очистки и средство его обдува, поплавковые датчики уровня, эрлифт перекачки сточных вод, посредством которого она сообщается с камерой аэротенка, и насос перекачки залповых притоков. Недостатком установки является отсутствие возможности анаэробной и аноксидной обработки, вследствие чего невозможно достичь глубокой очистки от азота и фосфора.
Из уровня техники известна установка комбинированной очистки, сточных вод [2], включающая фильтрующее самоочищающееся устройство, усреднитель расходов, реагентное хозяйство для коагуляции и флокуляции примесей сточных вод, осветлитель для отделения скоагулированных примесей, биореактор доочистки и устройство для обеззараживания очищенной воды, отличающаяся тем, что осветлитель выполнен в виде адгезатора с восходящим потоком сточных вод, заполненного ершовой насадкой, биореактор доочистки оснащен ершовой насадкой и эрлифтными нишами для рециркуляции стоков через ерши, обросшие биоценозом, в том числе нитрифицирующим, а устройство для обеззараживания выполнено в виде трех ступеней фильтров, заполненных зернистым индивидуальным в каждой ступени катализатором, при этом первая ступень обеззараживающих фильтров имеет нисходящий поток сточных вод, а вторая и третья - восходящие потоки стоков и систему барботеров для непрерывного барботажа воздухом.
Используемые в устройстве коагулянты, как правило, оказывают ингибирующее воздействие на протекание последующих биологических процессов, а каталитическая загрузка со временем нуждается в достаточно сложной химической регенерации и имеет высокую стоимость. Другим недостатком устройства является возможность очистки только бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод.
Известно также взятое за прототип устройство реализации способа глубокой очистки сточных вод [3], который включает усреднение состава стоков, предварительную коагуляцию поступающих стоков, биологическую очистку и осветлитель флотационного типа, а в качестве средства доочистки используется ершовая насадка. Устройство, реализующее данный способ, состоит из канализационной насосной станции (КНС), устройства фильтрующего самоочищающегося (УФС), накопителя отбросов с УФС, усреднителя расходов сточных вод, погружного насоса, денитрификационного флотореактора, аэробного минерализатора, нитрификатора, биореактора доочистки сточных вод, фильтра доочистки, илоуплотнителя, установки приготовления и дозирования реагентов, установки ультрафиолетового обеззараживания воды, сгустителя промывной воды, резервуара чистой воды.
В устройстве отсутствует анаэробная обработка, сопутствующая интенсивному вытеснению фосфора из активного ила. Флотопена подвергается аэробной минерализации, в результате чего возникает значительное количество нежелательных вторичных загрязнений.
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки сточной воды (достижение предельно допустимой концентрации загрязнений по БПК5, ХПК, азоту аммонийному и нитратному, по фосфору фосфатов).
Технический результат заключается в улучшении удаления азота, фосфора и возвещенных веществ и повышении надежности работы установки в условиях неравномерного качественного и количественного состава исходной (сточной) воды.
Заявленная система очистки хозяйственно-бытовых сточных вод нефтегазодобывающих платформ и терминалов, состоит из блока биологической очистки и блока доочистки, работающих совместно.
Блок биологической очистки содержит реагентный узел с возможностью гибкого дозирования реагентов (например: железосодержащего коагулянта FeCl3 или Fe2(SO4)3; порошкообразного активированного уголя (ПАУ); полимерного флокулянта) и по крайней мере два анаэробно-аноксидных и два аэробных отсеков.
Блок доочистки содержит узлы фильтрации, соединенные параллельно и/или последовательно.
Система оборудована по крайней мере, двумя выпусками очищенной воды.
Узлы фильтрации блока доочистки могут задействоваться в зависимости от требований к качеству очистки воды в различных технологических схемах:
- в последовательном режиме (улучшенное качество очищенной воды).
- параллельном режиме (очищенная вода разделяется на воду на сброс и воду для повторного использования (оборотная вода)).
Вариантом является устройство реагентного узла системы с возможностью программируемого ввода реагентов и порошкообразного угля.
Технический результат достигается за счет увеличения количества отсеков блока биологической очистки по сравнению с аналогами, наличия блока доочистки и наличия гибкой системы ввода реагентов в анаэробно-аноксидной части блока биологической очистки, а также возможности прерывистого или разового ввода порошкообразного активированного угля.
Как показали опыты, положительное влияние ввода реагентов отражается в понижении концентрации фосфора фосфатов в воде до уровня 0,1-0,2 мг/л и в накоплении содержания фосфора в активном иле до 5-7% вместо традиционного уровня безреагентной биологической очистки 2-3% от веса сухих веществ активного ила.
Технический результат достигается также за счет устройства гибкого ввода реагента - дозами в различное время. Это следует из того факта, что предполагается не коагуляция сточных вод, а связывание фосфатов. При этом анион ортофосфорной кислоты P04 " при концентрации более 0,5 мг/л (по фосфору) является более активным (вследствие более высокой валентности), нежели CCV" и ОН" в соединениях МеСО3 и Ме(ОН)2 (Me - металл Fe или Al) и вытесняет их из указанных соединений. Отсюда следует, что активное изъятие фосфатов продолжается в аноксидной части блока биологической очистки и частично - в аэробной части, что дает возможность прерывистой подачи реагента (разовая, пульсирующая) в зависимости от условий вытеснения фосфатов в анаэробной части. В ночные часы при поступлении слабоконцентрированного стока реагент не нужен, в дневные часы в период поступления концентрированного стока подача реагента наиболее целесообразна (достигается экономия реагентов и снижение выноса металлов с очищенной водой).
Гибкая система подачи реагентов предусматривает различные режимы, реализующиеся известными способами:
- ввод одного реагента;
- ввод двух реагентов последовательно;
- ввод двух реагентов одновременно;
- ввод смеси реагентов.
Включение в анаэробную часть установки устройства прерывистого либо разового ввода порошкообразного активированного угля (барбодажных устройств), обусловлено тем, что его поверхности достигается наивысшая концентрация аммонийного азота.
Схема заявленного изобретения приведена на Фиг.1
Предлагаемая система содержит блок биологической очистки с подачей в него исходной (сточной) воды и блок доочистки, и оборудована по крайней мере, двумя выпусками очищенной воды - воды на сброс и воды для повторного использования (оборотной воды).
Показанный на Фиг.1 блок биологической очистки состоит из двух сообщающихся анаэробно-аноксидных отсеков 1 и 2, и двух аэробных (оксидных) отсеков 3 и 4. Блок доочистки состоит из двух узлов фильтрации (песчаного фильтра 8 и ультрафильтра 9) и обвязки трубопроводов с запорной араматурой, позволяющей изменять работу блока доочистки в параллельном или последовательном режиме работы узлов.
В отсеки 1 и 2 из реагентного узла 7 подаются реагенты в соответствии с программой работы установки по качеству очищенной воды, в эти же отсеки подается циркулирующий активный ил из вторичного отстойника 5. Отсеки 1 и 2 периодически взмучиваются при помощи барботажных устройств (на Фиг.1 не показаны).
В отсеках 1 и 2 осуществляется денитрификация нитратного азота и связывание фосфатов. Из этих отсеков смесь сточных вод, активного ила и добавленных реагентов далее направляется в аэробные (оксидные) отсеки 3 и 4, в которых осуществляется окисление загрязнении, в том числе аммонийного азота.
Отсеки 3 и 4 сообщаются между собой и со вторичным отстойником 5. Оседающий в отстойнике активный ил (на Фиг.1 не показан) частично возвращается в отсеки 1 и 3, а его избыток накапливается в илоуплотнителе 6 и далее направляется на обезвоживание и утилизацию. Подача воздуха в отсеки 3 и 4 осуществляется при помощи мелкопузырчатых аэраторов.
Узел дозирования реагентов позволяет реализовать гибкую схему подачи реагентов: подача одного из реагентов, либо последовательный ввод одновременно одного, двух или трех реагентов, приготовление и дозирование смешанных (композитных) реагентов, инициирующих ход реакции в требуемом направлении, либо интенсифицирующих осветление воды.
Гибкие системы ступенчатой химико-биологической очистки сточных вод в совокупности с мобильной реагентной обработкой повышают эффективность и надежность процесса очистки. В результате указанных мер достигаются показатели качества очищенной воды, приближающиеся к предельно-допустимым для сброса по санитарно-гигиеническим и рыбохозяйственным нормативам.
Биологически очищенные сточные воды из блока биологической очистки 1 поступают на блок доочистки 2, который может работать по параллельной, либо последовательной схеме в зависимости от требований к качеству очищенной воды и требований к ее качеству. При наиболее жестких требованиях к качеству очищенной воды блок доочистки работает по последовательной схеме, при которой вода вначале поступает на песчаный фильтр 8, а затем на ультрафильтр 9. Очищенная таким образом вода может повторно использоваться для технических нужд (в смывных бачках и т.п.). В случае сброса очищенных стоков в водоем или закачивании их в нефтеносные пласты в качестве балластной воды возможно использование параллельной схемы, при которой вода после песчаного фильтра 8, минуя ультрафильтр 9, сразу направляется на утилизацию. В случае использования вместо ультрафильтра 9 мембранного блока доочистки возможна подача биологически очищенных стоков сразу на мембранный блок, минуя песчаный фильтр 8. Также возможна и параллельная работа песчаного фильтра 8 и ультрафильтра (мембранного блока) 9 на сброс и утилизацию соответственно.
Используемые источники информации
1. Бушев Д.С., Дремов О.В. Установка для глубокой биологической очистки сточных вод. Патент РФ 
2367620 // Бюл. 262009
2. Куликов Н.И., Судьин А.И., Куликова Е.Н. Установка комбинированной очистки сточных вод. Патент РФ на изобретение 2270809 // Бюллетень Изобретения. Полезные модели. 6. 2006.
3. Куликов Н.И., Куликова Е.Н., Приходъко Л.Н., Куликов Д.Н. Способ глубокой очистки сточных вод. Патент РФ на изобретение 23395887 / Бюллетень Изобретения. Полезные модели. 33. 2008
4. Шишло Г.В. Способ глубокой доочистки биохимически окисленных сточных вод. Патент РФ на изобретение 2297984 // Бюллетень Изобретения. Полезные Модели. 12. 2007 г.
5. Шишло Г.В. Унифицированная модульная установка для биохимической очистки сточных вод. Патент РФ на изобретение 2280622 // Бюллетень Изобретения. Полезные Модели. 21. 2006 г.
6. Кармазинов Ф.В., Крючихин Е.М., Пробирский М.Д., Трухин Ю.А., Кинебас А.К., Николаев А.Н. Способ биологической очистки бытовых, городских и производственных сточных вод. Патент РФ 2294899 // Бюллетень Изобретения. Полезные Модели. 7. 2007 г.
1. Система очистки хозяйственно-бытовых сточных вод нефтегазодобывающих платформ и терминалов, состоящая из блока биологической очистки и блока доочистки, отличающаяся тем, что блок биологической очистки содержит реагентный узел и по крайней мере два анаэробно-аноксидных и два аэробных отсека, а блок доочистки содержит узлы фильтрации, соединенные параллельно и/или последовательно.
2. Система очистки хозяйственно-бытовых сточных вод нефтегазодобывающих платформ и терминалов по п.1, отличающаяся тем, что реагентный узел включает систему программируемого ввода реагентов и порошкообразного угля.
3. Система очистки хозяйственно-бытовых сточных вод нефтегазодобывающих платформ и терминалов по п.1, отличающаяся тем, что блок доочистки содержит по крайней мере два выпуска очищенной воды.
