СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
METHOD TREATMENT OF OIL-BEARING EFFLUENTS

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих сточных жидкостей и может быть использовано для выделения из них различных примесей, например нефтепродуктов.
Известен способ очистки нефтесодержащих сточных жидкостей, включающий их подачу в резервуар под поверхность сточных вод в резервуаре затопленной струей под давлением, с последующей флотационной очисткой воды от примесей, в зоне, изолированной от зоны насыщения сточных вод воздухом (SU №996332, МКИ С02F 1/00, 1981 г.).
Недостаток этого решения - неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод из-за низкой степени их аэрирования.
Известен способ очистки нефтесодержащих сточных жидкостей, включающий их аэрирование подачей струями в объем аэрируемой жидкости через объем воздуха, находящийся под давлением, бóльшим атмосферного, в полости герметичного кожуха, нижняя часть которого контактирует с аэрируемым объемом жидкости, последующее флотирование аэрированной жидкости при атмосферном давлении с удалением флотированных загрязнений, последующий нагрев жидкости, очищенной на первом этапе, и ее повторное флотирование во флотационном отсеке герметичного бака, в полости которого над поверхностью жидкости поддерживают давление паровоздушной смеси меньше атмосферного (см. патент на ПМ №72965, МКИ С02F 1/40, 2008 г.).
Недостатком этого решения также является неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных жидкостей от тонкодисперсных примесей, равномерно распределенных по их объему, из-за недостаточно высокого качества аэрирования их объема (степени насыщения, равномерности распределения воздушных пузырьков по объему вод и их дисперсности). Кроме того, в связи с малыми размерами пузырьков воздуха (что характерно для очистки вакууммированием) скорость флотации, определяемая скоростью их всплытия невысока, что предопределяет невысокую производительность устройства.
Известен способ аэрирования очищаемой жидкости, включающий формирование струи очищаемой жидкости в полости кожуха, содержащего воздух с давлением, бóльшим атмосферного, нижняя часть которого открыта в аэрируемый объем очищаемой жидкости, при этом струю очищаемой жидкости подают по оси потока сжатого воздуха, ориентированного перпендикулярно поверхности объема очищаемой жидкости, при этом сначала на поверхности жидкости формируют воздушный кратер путем подачи воздушной струи, выходящей из нижнего основания дополнительного кожуха, после чего в сформированный воздушный кратер подают струю очищаемой жидкости (см. патент РФ №2389692, МПК C02F 1/24, C02F 1/74, 2010 г.).
Недостатком этого решения является неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей, равномерно распределенных по их объему, из-за недостаточно высокого качества аэрирования их объема (степени насыщения, равномерности распределения воздушных пузырьков по объему вод и их дисперсности).
Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в повышении степени эффективности очистки нефтесодержащих вод.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении степени насыщения воздухом нефтесодержащих сточных жидкостей за счет объема воздуха, абсорбированного очищаемой жидкостью при ее распылении через сопловой насадок. Кроме того, способ позволяет осуществлять флотирование при атмосферном давлении, что минимизирует общую энергоемкость процесса очистки (обеспечивает эффективное «раскрытие» пузырьков воздуха в воздухонасыщенной (аэрированной) сжатым воздухом жидкости.
Поставленная задача решается тем, что способ очистки нефтесодержащих сточных жидкостей, включающий их аэрирование подачей через объем воздуха, находящийся под давлением, бóльшим атмосферного, и флотирование в объеме жидкости, при последующем удалении сфлотированных загрязнений при атмосферном давлении, отличается тем, что нефтесодержащие сточные воды аэрируют в аэрирующей емкости посредством струи сжатого воздуха, которой их эжектируют в сопловой насадок, а затем распыляют в объеме воздуха, находящегося в аэрирующей емкости под давлением выше атмосферного, с формированием факела распыленных сточных вод, направленного вверх, при этом аэрированные сточные воды отводят из нижней части аэрирующей емкости и через распределитель аэрированной воды подают на флотирование, которое осуществляют при атмосферном давлении.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
При этом совокупность существенных признаков формулы изобретения решает следующие функциональные задачи.
Признаки «…нефтесодержащие сточные воды аэрируют в аэрирующей емкости посредством струи сжатого воздуха, которой их эжектируют в сопловой насадок, а затем распыляют в объеме воздуха, находящегося в аэрирующей емкости…» обеспечивают возможность как распыла жидкости сжатым воздухом, так и эжектирование этой жидкости в резервуар.
Признак, указывающий, объем воздуха, находящегося в аэрирующей емкости «под давлением выше атмосферного», обеспечивает повышенную эффективность аэрирования жидкости, исходно находящейся при атмосферном давлении.
Признак «…с формированием факела распыленных сточных вод, направленного вверх…» обеспечивает увеличение продолжительности взаимодействия жидкости и воздушной среды (поскольку траектория движения капель и струй увеличивается вдвое), что также способствует повышению качества ее аэрирования.
Признак «…аэрированные сточные воды отводят из нижней части аэрирующей емкости…» при соответствующем взаимном размещении аэрирующей и флотирующей емкостей обеспечивает поступление аэрированной воды самотеком и с «поддавливанием» ее воздушной средой аэрирующей емкости и отвод аэрированной воды ее сливом.
Признак, указывающий, что аэрированные сточные воды «подают через распределитель аэрированной воды на флотирование, которое осуществляют при атмосферном давлении» минимизирует общую энергоемкость процесса очистки (обеспечивает эффективное «раскрытие» пузырьков воздуха в воздухонасыщенной (аэрированной) сжатым воздухом жидкости.
На фиг.1 схематически показан поперечный разрез устройства, позволяющего осуществить способ.
На фиг.1 показаны резервуар 1, подводящая труба 2, сопловой насадок 3, уровень нефтесодержащих сточных вод 4 в резервуаре 1, вертикальная ось 5, нижнее 6 и верхнее 8 отверстия соплового насадка 3, источник сжатого воздуха 7, регулятор давления газа 9, каплеотбойник 10, дренажные трубки 11, кольцевой выступ 12, флотирующий стакан 13, кольцевой накопительный зазор 14, патрубок 15 отвода сфлотированного материала, трубопровод 16, дросселирующий вентиль 17, распределитель 18 аэрированной воды, патрубок 19 отвода очищенной воды.
Устройство для очистки нефтесодержащих и сточных вод содержит аэрирующий, флотирующий и накопительный узлы.
Аэрирующий узел содержит резервуар 1, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного. Подводящая труба 2 сообщена с сопловым насадком 3, выход которого размещен над уровнем нефтесодержащих сточных вод 4 в резервуаре 1, расположенном на его вертикальной оси 5. Сопловой насадок 3 выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие 6 которой сообщено с источником сжатого воздуха 7, а верхнее 8 выполнено в виде диффузора и открыто к крыше резервуара. При этом сопловой насадок 3 выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие подводящей трубы 2, соединяющее полость резервуара 1 с источником сточных вод (не показан), открыто в полость соплового насадка 3. В крыше резервуара 1 установлен регулятор давления газа 9. Для предотвращения попадания жидкой фазы в регулятор давления газа 9 резервуар 1 оборудуют каплеотбойником 10, снабженным дренажными трубками 11 для отвода скопившейся в нем жидкости. Также резервуар 1 оборудован каплеформирующим кольцевым выступом 12, препятствующим стеканию капель распыляемой жидкости по стенкам резервуара 1.
Флотирующий узел выполнен в виде флотирующего стакана 13, открытого сверху, сообщенного с кольцевым накопительным зазором 14 (накопительный узел), охватывающим флотирующий стакан 13, снабженный патрубком 15 отвода сфлотированного материала.
Дно резервуара 1 сообщено трубопроводом 16, оборудованным дросселирующим вентилем 17, с распределителем аэрированной воды 18, размещенным у дна флотирующего стакана 13, кромка стенок которого размещена ниже уровня очищаемой жидкости в накопительном зазоре 14, донная часть которого снабжена патрубками отвода очищенной воды 19.
Способ осуществляют следующим образом.
В сопловой насадок 3, располагаемый внутри напорного резервуара 1, от источника 7 подают сжатый воздух, который эжектирует через подводящий патрубок 2 нефтесодержащую жидкость, подлежащую очистке. В результате взаимодействия поступающей жидкости со сжатым воздухом из верхнего отверстия 8 соплового насадка 3 распыляется факел, состоящий из мелкодисперсных частиц насыщаемой жидкости, симметричный вертикальной оси 5 резервуара 1, ориентированный вверх, что существенно увеличивает длину траектории перемещения капель жидкости в объеме резервуара 1. За счет создаваемого сжатым воздухом в резервуаре 1 избыточного давления (величину которого контролируют встроенным в крышу резервуара 1 регулятором давления 9) и большой поверхности раздела жидкой и газовой фаз очищаемая жидкость быстро насыщается воздухом при давлении выше атмосферного. Препятствует попаданию аэрируемой среды в регулятор давления 9 каплеотбойник 10, а дренажные трубки 11 отводят к стенкам резервуара 1 скопившуюся в нем жидкость. Каплеформирующий кольцевой выступ 12 препятствует стеканию жидкости по стенкам резервуара 1, увеличивая тем самым площадь и время контакта между жидкой и газовой фазами. Насыщенная нефтесодержащая жидкость по трубопроводу 16, оборудованному дросселирующим вентилем 17, поступает в распределитель аэрированной воды 18, размещенный у дна флотирующего стакана 13. При этом происходит интенсивное беспрепятственное разделение частиц примесей во всем объеме очищаемой жидкости (происходит флотация частичек нефтепродуктов пузырьками воздуха, т.е. образование агрегатов частица-пузырек, которые всплывают на поверхность благодаря их низкому удельному весу). В результате образуется слой пены, содержащий сфлотированные примеси, который удаляют известным способом через отводящий патрубок 15. Флотирующий стакан 13 имеет расширение в верхней части, что приводит к замедлению скорости движения жидкости, тем самым предотвращая попадание пенного продукта в накопительный зазор 14. Чистая вода поступает в кольцевой накопительный зазор 14, откуда ее отводят через патрубок 19 отвода очищенной воды.