Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с применением системы охлаждения для отделения нефтепродуктов от воды

Полезная модель «Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с применением системы охлаждения для отделения нефтепродуктов от воды» относится к устройствам для очистки сточных вод на автозаправочных станциях. Установка включает фильтры отстойники конусного типа, резервуары для сбора сточной и чистой воды, электронасосные установки для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды и загрязненной сточной воды в фильтры грубой и тонкой очистки и в резервуары.

При этом от резервуара со сточной водой отводится заборная труба для откачки нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды, соединенная с двумя патрубками, которые установлены вертикально и находятся на различной высоте. Также полезная модель содержит отдельный наклонный аппарат для сбора нефтепродуктов, оборудованный системой охлаждения с теплообменником и холодильным блоком для отделения нефтепродуктов от воды.

Технический результат достигается охлаждением нефтепродукта с верхним слоем сточной воды в отдельном наклонном аппарате с помощью холодильного блока. При этом сточная вода замерзает, а нефтепродукт стекает в нижнюю часть аппарата с последующей откачкой из него.

Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод на автозаправочных станциях (комплексах).

Для очистки ливневых стоков с территории автозаправочных станций (АЗС) в составе их должны предусматриваться очистные сооружения подземного типа пожаро-взрывобезопасного исполнения, обеспечивающие очистку стоков до требований норм предельно-допустимых концентраций, предъявляемым к стокам на грунт, в городскую ливневую канализацию или в рыбохозяйственные водоемы. Для этих целей могут применяться очистные сооружения как отечественного, так и импортного производства, отвечающего указанным требованиям [1, 2].

Основным показателем работы очистных сооружений является качество очистки.

Промышленные и сточные воды перед сбросом с территории АЗС в городскую ливневую канализацию или в водоем должны быть очищены в соответствии с существующими нормативными требованиями до концентрации в них нефтепродуктов - 0,05 мг/л. Концентрация взвешенных веществ не должна превышать 10,5 мг/л. [2].

Загрязнение территорий АЗС выражается, главным образом, через загрязнение подземных вод и грунтов. Попадающие на поверхность нефтепродукты фильтруются вертикально через толщину грунтов и достигают уровня грунтовых вод, где происходит их накопление и растекание по водоносному горизонту.

Это не только приводит к потерям топлив и загрязнению гидросферы, но и отрицательно сказывается на здоровье населения.

Борьба с загрязнением сточных вод становятся важной экологической и экономической задачей.

На автозаправочных станциях применяются локальные очистные сооружения (песколовки, нефтеловушки, станции нейтрализации, флотационные установки и т.д.), которые позволяют исключить сброс загрязненных сточных вод, а предварительно очищенные сточные воды могут подаваться на очистные сооружения других предприятий, включая городские очистные сооружения.

Разработаны установки и устройства, которые позволяют производить отстаивание и фильтрацию механических примесей при приеме сырой нефти в резервуар [3, 4]. Данные устройства включают отстойники конусного типа, оснащенные специальными вставками для фильтрующих сеток с ячейками различного диаметра, трубопроводами с запорной арматурой и задвижками для удаления осадка. Применение указанных установок и устройств в качестве песколовок на очистных сооружениях АЗС позволит значительно уменьшить попадание твердых частиц в резервуар со сточной водой.

Простейшим локальным сооружением для очистки сточных вод на АЗС является нефтеловушка [1, 2]. Она включает: приемное устройство с решеткой, трубопровод с задвижкой и резервуар для сбора загрязненной сточной воды. Принцип работы нефтеловушки основан на сборе загрязненной сточной в резервуар с последующей откачкой отстоявшейся воды в специализированную автомобильную цистерну с целью дальнейшего вывоза на городские очистные сооружения или на пункты сбора жидких отходов.

Недостатками нефтеловушки при очистке сточных вод на АЗС являются:

1. Отсутствие очистки сточных вод непосредственно на АЗС;

2. Отсутствие сбора нефтепродуктов непосредственно на АЗС;

3. Попадание в резервуар для загрязненных сточных вод большого количества механических примесей;

4. Большие затраты связанные с работой автомобильной цистерны по закачке загрязненной сточной воды, а также доставкой и сдачей воды в городские очистные сооружения или на пункты сбора жидких отходов.

Известна стационарная очистная установка НПП РОСЭКС [1]. Данная установка предназначена для глубокой очистки сточных вод на АЗС и нефтебазах.

Установка состоит из нефтеловушки, фильтра грубой очистки, насоса подачи сточных вод на очистку, тонкослойного блока, шести напорных степеней очистки, контрольно-измерительных приборов, блока автоматики и сигнализации, емкости для сбора нефтепродуктов и механических примесей, компрессора и технологических трубопроводов.

Первая ступень представляет тонкостенный блок, заполненный гранулированным фильтрующим материалом. В первой ступени происходит отделение песка, механических примесей и грубодисперсного нефтепродукта.

Вторая ступень на три четверти объема заполнена фильтрующим материалом и имеет дренажный слой. При прохождении сточных вод через фильтрующий и дренажный слои капли нефтепродукта укрупняются и всплывают.

Третья и четвертая ступень - аэраторы. В них происходит диффузия молекул растворенных нефтепродуктов и их флотация.

Пятая и шестая ступени заполнены сорбирующим материалом. Здесь происходит сорбция оставшихся частиц нефтепродуктов и их растворенной части. Производительность установки составляет 5 м³/ч.

Недостатками данной установки при очистке сточных вод на АЗС являются:

1. Большое количество загрузочных расходных материалов, что вызывает большие эксплуатационные затраты и удельную стоимость очистки стоков;

2. Низкий ресурс работы установки без замены загрузочных расходных материалов;

3. Отсутствие возможности изменения параметров очистки воды без конструктивного изменения установки.

4. Невозможность сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.

Также известно очистное сооружение «Модуль-Эко» [2].

Принцип действия, которого основан на мембранном методе разделения жидких сред и взвешенных веществ на молекулярном уровне. В качестве стандартного фильтрующего мембранного элемента принята плоскорамная конструкция фильтра на основе нанофильтрационных мембран с размерами пор ячеек фильтрующей мембранной перегородки дискретно от 15 Å до 500 Å (ангстрем).

Принципиальная схема очистного сооружения «Модуль-Эко» подземного типа для взрывопожарных объектов включает песколовку, резервуар для шлама, резервуар с загрязненной водой, резервуар с чистой водой, трубопроводные коммуникации для воды, трубопроводные коммуникации для шлама, две электронасосные установки, фильтры промежуточной и тонкой очистки.

Сооружение работает следующим образом. Сточная вода через песколовку поступает в резервуар с загрязненной водой. После отстаивания вода с помощью электронасосной установки под давлением 1,5 кгс/см² поступает в фильтр промежуточной очистки, затем в фильтр тонкой очистки и после этого в резервуар с чистой водой. Из резервуара с чистой водой с помощью второй электронасосной установки очищенная вода сбрасывается в городскую ливневую канализацию или на грунт. Производительность сооружения по очистке воды под давлением 1,5 кгс/см² и размерами пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок от 50 Å до 500 Å составляет 0,15 м³/ч.

При этом наименьшие размеры пор ячеек фильтрующей мембранной перегородки 50 А необходимы для очистки воды от нефтепродуктов.

Для самоочистки фильтра тонкой очистки вода из резервуара с чистой водой подается с помощью электронасосной установки в фильтр тонкой очистки, откуда шлам выводится по отдельному трубопроводу с запорной арматурой в резервуар для шлама. Аналогичным образом производится самоочистка фильтра промежуточной очистки.

Недостатками очистного сооружения при очистке сточных вод на АЗС являются:

1. Низкая производительность сооружения, связанная с работой фильтра тонкой очистки, высокое рабочее давление подачи сточной воды и высокая энергоемкость процесса очистки;

2. Низкая эффективность работы песколовки в связи, с чем в резервуар с загрязненной водой поступает большое количество механических примесей;

3. Невозможность сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.

Наиболее близкой к указанной проблеме является установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов [5].

В данной установке на решетку для приема сточной воды, имеющую приемный трубопровод с задвижкой, оборудуется два фильтра-отстойника конусного типа с задвижками и трубопроводами для удаления механических примесей. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров. Фильтры-отстойники соединены с помощью технологического трубопровода с резервуаром для сбора сточной воды в который вмонтированы две заборные трубы: верхняя труба для забора нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды и нижняя труба для откачки сточной воды. Установка включает две электронасосные установки. Первая электронасосная установка предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в фильтр очистки от горючесмазочных материалов с сорбирующим компонентом. Затем очищенная от нефтепродуктов вода подается в фильтр тонкой очистки мембранного типа с увеличенными минимальными размерами пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50 Å до 200 Å и в резервуар для чистой воды. Эта же электронасосная установка предназначена для откачки по технологическому трубопроводу загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды. Вторая электронасосная установка используется для подачи чистой воды через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт. Вторая электронасосная установка также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки. После самоочистки фильтров шлам с водой по трубопроводу поступает в резервуар для шлама.

Установка работает следующим образом. Через решетку для приема сточной воды приемный трубопровод, с открытой задвижкой загрязненная сточная вода с механическими примесями и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник. В отстойнике часть механических примесей за счет гравитационных сил осаждается на дне фильтра-отстойника. Механические примеси более крупного диаметра задерживаются первой сеткой, а меньшего диаметра второй сеткой. При заполнении первого отстойника с помощью специальных задвижек сточная вода направляется во второй фильтр-отстойник. При этом механические примеси из первого отстойника удаляются по трубопроводу путем открытия задвижки. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды, где происходит ее отстаивание. В ходе отстаивания нефтепродукты за счет меньшей плотности поднимаются в верхний слой жидкости. После этого с помощью электроустановки через верхнюю заборную трубу и соответствующую задвижку нефтепродукт с верхним слоем воды поступает в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом. Затем очищенная от нефтепродуктов вода по технологическому трубопроводу поступает в фильтр тонкой очистки мембранного типа, и после фильтрации в резервуар для чистой воды.

После откачки нефтепродукта с верхним слоем воды с помощью электронасосной установки производится подача по трубе и технологическому трубопроводу с открытой соответствующей задвижкой загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды.

Чистая вода из резервуара откачивается второй электронасосной установкой через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт.

Самоочистка фильтров тонкой и грубой очистки от шлама производится в резервуар для шлама электронасосной установкой водой из резервуара по технологическому трубопроводу и трубопроводу для шлама.

Стандартные размеры пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок составляют 50 Å, 200 Å, 300 Å, 500 Å [2].

Дополнительная фильтрация нефтепродукта с верхним слоем воды в фильтре очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом позволяет увеличить минимальные размеры пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50 Å до 200 Å., так как наименьшие размеры пор ячеек 50 Å необходимы для очистки воды от нефтепродуктов. В связи с этим повышается производительность установки со 150 л/час до 300 л/час и снижается энергоемкость процесса очистки.

Недостатками установки очистки сточных вод на АЗС являются:

1. Низкая точность забора нефтепродуктов через верхнюю заборную трубу.

2. Попадание большого количества воды в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом.

3. Отсутствие сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.

Предполагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности очистки сточных вод на АЗС.

Решение указанной задачи достигается установкой отдельного наклонного аппарата для сбора нефтепродуктов, оборудованного патрубками, трубопроводами с запорной арматурой и системой охлаждения с теплообменником и холодильным блоком для отделения нефтепродуктов от воды, а также тем, что от резервуара со сточной водой отводится заборная труба для откачки нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды, соединенная с двумя патрубками, которые установлены вертикально и находятся на различной высоте.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как нефтепродукты собираются в отдельный наклонный аппарат с целью дальнейшей сдачи на нефтеперерабатывающий завод, снижается энергоемкость процесса очистки, уменьшается количество воды откаченной через заборную трубу вместе с нефтепродуктом.

Сущность полезной модели пояснена на рисунках, на которых изображены: разрез предлагаемой установки (фиг. 1), вид сверху фильтров отстойников с трубопроводами и запорной арматурой (фиг. 2), а также разрез наклонного аппарата для сбора нефтепродуктов (фиг. 3). На решетку для приема сточной воды 1, имеющую приемный трубопровод 2, с задвижкой 3, оборудуется два фильтра-отстойника конусного типа 4 с задвижками 5 и трубопроводами 6 для удаления механических примесей 7. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров 8, 9. Фильтры-отстойники соединены с помощью технологического трубопровода 10 с резервуаром для сбора сточной воды 11, который оборудован двумя заборными трубами: верхняя труба 12 для забора нефтепродуктов 13 с верхним слоем сточной воды 14 и нижняя труба 15 для откачки сточной воды. Установка очистки сточных вод включает электронасосные установки 16, 17. Электронасосная установка 16 предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в отдельный наклонный аппарат для сбора нефтепродуктов 18 по трубопроводу 10.

Эта же электронасосная установка 16 предназначена для откачки по технологическому трубопроводу 10 загрязненной сточной воды 14 в фильтр грубой очистки 19, фильтр тонкой очистки мембранного типа 20 и в резервуар для чистой воды 21.

Электронасосная установка 17 используется для подачи чистой воды 22 через заборную трубу 23 по трубопроводу чистой воды 24 в городскую ливневую канализацию или на грунт. Электронасосная установка 17 также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки. После самоочистки фильтров шлам 25 с водой по трубопроводу 26 поступает в резервуар для шлама 27. Необходимо отметить, что часть оборудования установки находится под поверхностью земли 28, а насосное и фильтрационное оборудование устанавливается на земной поверхности. Отдельный наклонный аппарат для сбора нефтепродуктов 18 оборудован системой охлаждения и с помощью технологического трубопровода 10 связан с резервуаром для сбора сточной воды 11. Система охлаждения включает теплообменник 29, линии охлаждения 30 и блок охлаждения 31. В нижней части отдельного аппарата 18 устанавливается теплообменник 29, который с помощью линий охлаждения 30 связан с блоком охлаждения 31. В нижней части аппарата 18 вертикально и на различных расстояниях от днища монтируются два патрубка 32 с задвижками 3. Патрубки 32 связаны с трубопроводом 33 и предназначены для забора нефтепродуктов 13 с помощью электронасосной установки 34. Откачка производится в автомобильную цистерну.

Также с целью забора нефтепродуктов из резервуара 11 заборная труба 12 соединена с двумя патрубками 35, которые установлены вертикально и находятся на различной высоте. Патрубки оборудованы задвижками и предназначены для более точного забора нефтепродуктов 13 с верхним слоем сточной воды 14.

Полезная модель работает следующим образом. Через решетку для приема сточной воды 1 приемный трубопровод 2, с открытой задвижкой 3 загрязненная сточная вода с механическими примесями, взвешенными веществами и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник 4. В отстойнике часть механических примесей 7 за счет гравитационных сил осаждается на дне фильтра-отстойника 4. Механические примеси более крупного диаметра задерживаются сеткой 8, а меньшего диаметра сеткой 9. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды 11, где происходит ее отстаивание. В ходе отстаивания нефтепродукты за счет меньшей плотности поднимаются в верхний слой жидкости. После этого с помощью электроустановки 16 через верхнюю заборную трубу 12 и соответствующий патрубок 35 нефтепродукт 13 с верхним слоем воды 14 поступает в отдельный наклонный аппарат для сбора нефтепродуктов 18. При этом оператор с помощью метрштока и водочуствительной пасты определяет высоту уровня нефтепродукта и открывает задвижку на соответствующем патрубке 35.

После откачки нефтепродукта с верхним слоем воды с помощью электронасосной установки 16 производится подача по трубе 15 и технологическому трубопроводу 10 с открытой соответствующей задвижкой 3 загрязненной сточной воды 14 в фильтр грубой очистки 19, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа 20 и в резервуар для чистой воды 21.

Чистая вода 22 из резервуара 21 откачивается второй электронасосной установкой 17 через заборную трубу 23 по трубопроводу чистой воды 24 в городскую ливневую канализацию или на грунт.

После поступления нефтепродукта 13 с верхним слоем сточной воды 14 в отдельный наклонный аппарат 18 оператор включает холодильный блок 31, который устанавливает температуру в теплообменнике 29 минус три градуса Цельсия. Сточная вода 14 замерзает и превращается в лед, а нефтепродукт 13 за счет наклона стекает в нижнюю часть аппарата 18. Затем нефтепродукт 13 откачивается из аппарата 18 с помощью соответствующих патрубков 32, трубопровода 33 и электронасосной установки 34. Угол наклона в аппарате предусмотрен для более полной откачки нефтепродукта в автоцистерну. После откачки нефтепродукта холодильный блок 31 отключается, и лед превращается в сточную воду.

Из отдельного наклонного аппарата 18 сточная вода 14, оставшаяся после откачки нефтепродукта, через трубопровод 10 и соответствующую открытую задвижку 3 поступает в резервуар для сбора сточной воды 11.

Откачка нефтепродуктов в отдельный наклонный аппарат уменьшает нагрузку на фильтр тонкой очистки, снижает энергоемкость процесса очистки и увеличивает производительность установки. Охлаждение воды до минусовой температуры позволяет более точно отделить нефтепродукты от воды и откачать их полностью из аппарата. Затем собранные нефтепродукты сдаются на нефтеперерабатывающий завод для дальнейшей переработки, что вызывает экономический эффект.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. М.: АОЗТ "Паритет", 1999 - 338 с.

2. В.Г Коваленко В.Г., Зоря Е.И., Фролов Ю.Н. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. Учебное пособие. М. ООО «Центр ЛитНефтеГаз», 2004 - 176 с.

3. Матвеев Ю.А., Богданов А.Ю., Въюшин Д.А. Резервуар для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей механические примеси. Патент на полезную модель 79535 от 10.01.2009.

4. Матвеев Ю.А., Богданов А.Ю., Кудашова Е.А., Кундротас К.Р. Установка для приема и выдачи сырой нефти и фильтрации механических примесей. Патент на полезную модель 84357 от 10.06.2009.

5. Матвеев Ю.А., Кузнецов В.А., Бутузов А.А., Мулгачев А.Ю. Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов. Патент на полезную модель 120963 от 10.10.2012.

Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с применением системы охлаждения для отделения нефтепродуктов от воды, характеризующаяся тем, что содержит отдельный наклонный аппарат для сбора нефтепродуктов, оборудованный патрубками, трубопроводами с запорной арматурой и системой охлаждения с теплообменником и холодильным блоком для отделения нефтепродуктов от воды, при этом резервуар со сточной водой имеет заборную трубу для откачки нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды, соединенную с двумя патрубками, которые установлены вертикально и находятся на различной высоте.