УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛИВНЕСТОЧНЫХ ВОД
STORM FLOW TREATMENT APPARATUS

Устройство относится к технике очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ и может быть использовано для очистки ливневых и технологических сточных вод.
Известна установка очистки нефтесодержащих сточных вод «Свирь - У» производства ЗАО ТД «Инженерное оборудование» г.Москва (см. прилагаемый паспорт). Установка состоит из насосной станции для подачи сточной воды в блок очистки и собственно блока очистки. Блок очистки состоит из пескоулавливающего бункера, полупогружной пластины, которая разделяет зону, в которую вода поступает после пескоулавливающего бункера (зона I), и зону отстаивания (зона II). В зоне отстаивания расположена труба поворотная, служащая для удаления пленки нефтепродуктов с поверхности воды и соединенная гибким трубопроводом с емкостью для сбора нефтепродуктов. Далее вода поступает в тонкослойный блок, где происходит дальнейшее снижение концентрации взвешенных веществ и нефтепродуктов. Затем вода, через переливную шторку, поступает на фильтр с плавающей загрузкой (гранулы пенополистирола) и, далее, через дренаж большого сопротивления в отдельный металлический контейнер на финишную очистку - сорбцию на активированном угле.
Недостатки данного устройства следующие.
3
1. В первой зоне на поверхности воды будет происходить накопление нефтепродукта в виде пленки, а при значительном содержании нефтепродукта в исходной сточной воде (более 20 мг/дм) - в виде слоя. Данное устройство не содержит узла для удаления нефтепродукта из первой зоны.
-1
3. Сбор с помощью поворотной трубы пленки нефтепродукта - малоэффективный и трудоемкий процесс. Как правило, пленка имеет малую толщину (менее 1×10 мм). Поэтому происходит удаление в основном слоя воды (на практике - не менее 95%).
4. Пленка нефтепродукта накапливается в зоне, имеющей большую площадь поверхности. Известно, что максимальная концентрация нефтепродуктов содержится в начально поступающих на очистку стоках. Далее концентрация нефтепродуктов в поступающих стоках уменьшается. Поэтому, в зоне сбора пленки, в условиях динамического равновесия частично происходит обратный процесс - насыщение воды нефтепродуктом из пленки.
5. В данном устройстве для уменьшения концентрации взвешенных веществ использован тонкослойный отстойник и фильтр с плавающей загрузкой (гранулы пенополистирола). Эффективность этих стадий недостаточная (сточная вода представляет собой коллоидный раствор), и на угольный фильтр вода поступает с большим содержанием взвешенных веществ, находящихся в мелкодисперсном состоянии. Из-за этого происходит быстрая кольматация пор активированного угля, следовательно, резкое снижение сорбционной емкости и эффективности (глубины) очистки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является патент RU №2374181 «Устройство для очистки ливневых вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ», авторы Козлов С.А., Молодык А. Д., Филиппов М.М.
Это устройство снабжено контейнером для удаления нефтепродукта, распределителем потока, в нижней части полупогружной пластины установлен коалесцентный фильтр из гофрированных ячеек, выполненных из олеофильного материала, зона коалесценции отделена от тонкослойного отстойника дополнительной наклонной полупогружной пластиной, в зоне коалесценции установлен лоток для сбора пленки нефтепродукта, которая удаляется из лотка в зону отстаивания насосом, после тонкослойного отстойника установлены двухуровневые цилиндрические механические фильтры с большой рабочей поверхностью из олеофильного сорбционного материала, слив очищенной воды с сорбционного фильтра с активированным углем происходит с верхней части.
Двухуровневые цилиндрические механические фильтры с большой рабочей поверхностью из олеофильного сорбционного материала, например, «Мегасорба», «Синтенита» предназначены для дальнейшей эффективной очистки ливнесточной воды от растворенных нефтепродуктов и взвешенных веществ за счет процессов механической фильтрации, коалесценции и адсорбции. Большая рабочая поверхность фильтров позволяет работать устройству длительный период без замены материалов фильтров.
Слив очищенной воды с угольного контейнера этого устройства происходит с верхней части. Таким образом, активированный уголь находится постоянно в слое воды, что является оптимальным условием для эффективной очистки ливнесточной воды от нефтепродуктов адсорбцией на активированном угле.
Недостатки данного устройства следующие.
1. В первой зоне, зоне отстаивания расположен контейнер для удаления нефтепродуктов. Поступление нефтепродуктов в контейнер происходит переливом за счет повышения уровня накопленного нефтепродукта по сравнению с уровнем воды за счет более низкой плотности нефтепродуктов. Поэтому в первой зоне на поверхности воды будет постоянно находиться слой нефтепродукта. В случае поступления из насосного резервуара очищаемой воды с низким содержанием растворенных нефтепродуктов (меньше предела растворения) будет происходить процесс ее насыщения из ранее накопленного слоя. В результате происходит дополнительное загрязнение очищаемой воды растворенными нефтепродуктами, что увеличивает нагрузку на последующие стадии очистки.
2. Тонкослойный отстойник в виде наклонных пластин малоэффективен (низкая поверхность контакта) для снижения концентрации высокодисперсных взвешенных веществ.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение степени очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что зона отстаивания заявляемого устройства снабжена наклонной перегородкой, позволяющей концентрировать пленку нефтепродуктов в контейнере для удаления нефтепродуктов, после зоны коалесценции установлены последовательно два механических насыпных фильтра, а контейнер в зоне отстаивания снабжен специальным трубопроводом для удаления нефтепродуктов.
Наклонная перегородка, установленная в зоне отстаивания, с отверстием для прохождения потока очищаемой сточной воды при работе установки в режиме рабочих циклов наполнения до верхнего уровня и опорожнения до нижнего уровня позволяет убрать с поверхности зоны отстаивания пленку нефтепродуктов и сконцентрировать ее под перегородкой в зоне контейнера сбора нефтепродуктов, понизив тем самым концентрацию нефтепродуктов в растворе очищаемой воды после стадии отстаивания, что приведет увеличению степени очистки от нефтепродуктов.
После коалесцентного фильтра вместо тонкослойного отстойника установлены последовательно два механических насыпных фильтра, заполненных гранулированными материалами, например керамзитом фракции 5-15 мм и промытым кварцевым песком фракции 1-3 мм. Это позволило существенно снизить концентрацию взвешенных веществ, предотвратить таким образом кольматацию пор угольного фильтра и повысить степень очистки от взвешенных веществ.
Контейнер в зоне отстаивания снабжен специальным трубопроводом для удаления нефтепродуктов. Благодаря этому происходит постоянное удаление сконцентрированных нефтепродуктов из-под перегородки в контейнер сбора, понижая концентрацию нефтепродуктов в растворе после стадии отстаивания и увеличивая таким образом степень очистки от нефтепродуктов.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 представлен вид сверху, на фиг.3 представлен разрез А-А.
Устройство состоит из трубопровода 1 для подачи исходной ливнесточной воды в устройство, распределителя потока 2 для выравнивания вертикальной скорости потока очищаемой воды, полупогружной перегородки 5, коалесцентного фильтра 9, трубопровода 12, последовательно расположенных механических насыпных фильтров 13, 14 с перфорированными днищами 19, лотка для сбора пленки нефтепродукта 7 с гидрозатвором 8, двухуровнего цилиндрического фильтра 15 с нижними патрубками 22 и верхними патрубками 23. Очищаемая вода с патрубков сливается на гранулированный фильтр 16 с плавающей загрузкой. Для предотвращения вымывания материалов фильтров предназначена перфорированная крышка 24. Далее очищаемая вода через дренаж 17 поступает на сорбционный фильтр с активированным углем 18. Зона отстаивания оборудована наклонной перегородкой 20, в которой имеется отверстие 3. Нефтепродукт собирается в контейнере 25, оборудованном трубопроводом удаления нефтепродуктов 4.
На фиг.1 обозначен верхний уровень воды в устройстве 10 и нижний уровень воды 11. Пленка нефтепродукта из лотка 7 удаляется насосом 6. Слив очищенной воды из устройства происходит через выходной трубопровод 21.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Ливнесточная вода по трубопроводу 1 поступает в зону отстаивания. Здесь, на поверхности воды, будет скапливаться основная часть нерастворенных нефтепродуктов в виде пленки. Далее поток воды движется вниз через отверстие 3 и распределитель потока 2 под полупогружную перегородку 5. Затем поток воды проходит через коалесцентный фильтр 9. На пластинах этого фильтра происходит отделение дисперсной фазы - нефтепродукта за счет укрупнения капель. Эти капли за счет меньшей плотности всплывают над коалесцентным фильтром 9 и накапливаются в виде пленки в лотке 7. Более тяжелые, чем вода, фракции нефтепродуктов и взвешенные вещества оседают на дне блока очистки, откуда, по мере накопления, удаляются илососом.
Очищаемый поток воды через трубопровод 12 поступает на насыпной гранулированный фильтр 13, где происходит дальнейшее отделение взвешенных веществ. В качестве загрузки фильтра используется, например, керамзит. Далее очистка от взвешенных веществ происходит на насыпном фильтре 14. После этого очищаемая вода поступает на цилиндрический фильтр 15 с большой рабочей поверхностью. В качестве фильтра используется олеофильный синтетический материал типа «Мегасорб», «Синтенит». Слив воды после фильтров 15 происходит через патрубки 22 и 23.
Верхний уровень воды 10 в установке определяется положением патрубков 23, причем поступление очищаемой воды на фильтр 16 с плавающей загрузкой происходит также и через нижние патрубки 22. Проходное сечение патрубков 22 расчитано таким образом, что основной поток очищаемой воды проходит через патрубки 23.
Сорбционный фильтр 16 заполнен плавающим минеральным или полимерным сорбентом, например, гранулами «С-верад» или другой аналогичной загрузкой. Сверху слой сорбента укрыт перфорированной крышкой 24. Для предотвращения вымывания сорбента служит дренажный трубопровод 17. Затем очищаемая вода, через перфорированное днище 19, поступает на второй сорбционный фильтр 18, заполненный углем активированным. Удаление очищенной сточной воды из сорбционного фильтра 18 происходит самотеком через выходной трубопровод 21 с верхней части.
По окончании поступления очищаемой воды в трубопровод 1 поток воды через патрубки 23 прекращается, и происходит понижение уровня воды в установке до нижнего положения 11, определяемого положением патрубков 22. За счет понижения уровня воды создается разрежение в насосе 6, и собранная пленка нефтепродуктов из лотка 7 с помощью насоса 6 поступает в зону отстаивания. Для предотвращения обратного удаления пленки из лотка 7 при понижении уровня в установке предусмотрен гидрозатвор 8. При следующем поступлении ливнесточных вод уровень в установке поднимется до уровня патрубков 23, положение 10 восстановится, пустой лоток 7 опять наполнится очищаемой водой и пленкой нефтепродуктов, и рабочий цикл повторится.
Нефтепродукт из зоны отстаивания удаляется следующим образом. При понижении уровня воды с положения 10 до положения 11 пленка нефтепродуктов через отверстие 3 поступит под наклонную перегородку 20. При очередном поступлении порции ливнесточной воды в трубопровод 1 (например, из насосного резервуара) пленка нефтепродуктов сконцентрируется под наклонной перегородкой у трубопровода 4 и при дальнейшем увеличении уровня по трубопроводу 4 поступит вместе с водой в контейнер сбора нефтепродуктов 25. При понижении уровня воды в установке часть воды из контейнера 25 удалится по трубопроводу 4 под перегородку 20. Количество удаляемой воды будет определяться положением горизонтальной части трубопровода 4, так как верхняя часть трубопровода 4 открыта и сообщается с атмосферой. Получается, что при каждом цикле поднятия и опускания уровня воды в установке количество собранного нефтепродукта в контейнере 25 будет увеличиваться, а количество воды уменьшаться.
При накоплении большого слоя нефтепродуктов в контейнере 25 сработает, например, датчик уровня и подаст сигнал на пульт управления о необходимости утилизации накопленного нефтепродукта спецтехникой.
Периодичность поступления воды в блок очистки для обеспечения требуемого алгоритма выполняется различными известными способами. Например, регулировкой производительности насоса, подающего в блок очистки ливнесточную воду из насосного резервуара по трубопроводу 1; регулировкой срабатывания поплавкового датчика этого насоса; установкой в электрической цепи питания насоса реле времени с необходимой частотой срабатывания и т.д.