УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЯХ С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИЕЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод на автозаправочных станциях (комплексах) и наливных пунктах.
Полезная модель наиболее применима при выдаче нефтепродуктов различных марок на автозаправочных станциях (АЗС), оборудованных заглубленными горизонтальными стальными резервуарами.
Для очистки ливневых стоков с территории 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.
Для достижения нормируемых показателей качества очистки сточных вод основными технологическими решениями являются аккумулирование или регулирование поверхностного стока, отстаивание, флотация, напорная или безнапорная фильтрация и сорбция.
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.
Локальные очистные сооружения на АЗС должны обеспечивать очистку поверхностных сточных вод при проливах нефтепродуктов, аварийных ситуациях, общей загрязненности территории автозаправочной станции.
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 и взвешенных 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 воды в резервуаре, 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. Попадание в резервуар для загрязненных сточных вод большого количества механических примесей;
3. 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.
4. Постоянная необходимость вызова автомобильной цистерны для откачки сточных вод из резервуара.
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.
3
Пятая и шестая ступени заполнены сорбирующим материалом. Здесь происходит сорбция оставшихся частиц нефтепродуктов и их растворенной части. Производительность установки составляет 5 м/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. Большое количество блоков и степеней очистки.
4. Отсутствие возможности изменения параметров очистки воды без конструктивного изменения установки.
5. Большие габаритные размеры установки.
Наиболее близким к указанной проблеме является 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).
Плоскорамный мембранный аппарат, состоящий из расчетного набора таких элементов, имеет ряд принципиальных отличий и преимуществ, перед очистными сооружениями традиционного типа. К ним относятся:
1. Полное отсутствие загрузочных расходных материалов, что обеспечивает минимальные эксплуатационные затраты и удельную стоимость очистки стоков;
2. Относительно низкая цена самой установки, ее малые габариты;
3. Режим самоочистки аппарата;
4. Возможность изменения параметров очистки воды без конструктивного изменения аппарата посредством подбора нужного комплекта плоскорамных мембранных элементов. 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.
2
2
3
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/смпоступает 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/сми размерами пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок от 50 Å до 500 Å составляет 0,15 м/ч.
При этом наименьшие размеры пор ячеек фильтрующей мембранной перегородки 50 Å 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. Отсутствие разделения воды и нефтепродуктов, за счет флотации;
3. Низкая эффективность работы песколовки, в связи, с чем в резервуар с загрязненной водой поступает большое количество механических примесей и взвешенных веществ;
4. Большое количество образующегося шлама, после самоочистки фильтров, что вызывает дополнительные регламентные работы и расходы по удалению шлама.
Заявляемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности очистки сточных вод на АЗС. При этом увеличивается производительность установки, снижается энергоемкость процесса очистки, значительно уменьшается содержание механических примесей и взвешенных веществ, поступающих в резервуар для сточных вод, а также количество шлама после самоочистки фильтров.
Решение указанной задачи достигается изготовлением песколовки в виде двух фильтров-отстойников конусного типа, оснащенных трубопроводами с запорной арматурой для изменения направления сточной воды, в которые дополнительно устанавливаются фильтрующие сетки, с ячейками различных диаметров, а также тем, что от резервуара со сточной водой отводится трубопровод с заборной трубой для откачки нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов, что позволяет увеличить минимальный размер пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50 Å до 200 Å.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается производительность установки за счет увеличения размеров пор ячеек фильтрующей мембранной перегородки, снижается энергоемкость процесса очистки, уменьшается количество загрязненных механических примесей и взвешенных веществ в резервуаре для сточной воды, снижается количество шлама после самоочистки фильтров, а также разделяется фильтрация нефтепродуктов с верхним слоем загрязненной нефтепродуктами воды и оставшейся сточной воды.
Стандартные размеры пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок составляют 50Å, 200Å, 300Å, 500Å [2].
Предварительная фильтрация нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды в фильтре очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом позволяет убрать в фильтре тонкой очистки мембранного типа мембранную перегородку с порами ячеек размером 50Å, так как наименьшие размеры пор ячеек 50Å необходимы для очистки воды от нефтепродуктов.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2.) на которых изображены: разрез предлагаемой установки и вид сверху фильтров отстойников с трубопроводами и запорной арматурой. 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 в который, вмонтированы две заборные трубы: верхняя труба 12 для забора нефтепродуктов 13 с верхним слоем сточной воды 14 и нижняя труба 15 для откачки сточной воды. Установка включает 2 электронасосные установки 16, 17. Первая электронасосная установка 16 предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом 18 с последующей подачей по технологическому трубопроводу очищенной от нефтепродуктов воды в фильтр тонкой очистки мембранного типа 19 с увеличенными минимальными размерами пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50Å до 200Å и в резервуар для чистой воды 20. Эта же электронасосная установка 16 предназначена для откачки по технологическому трубопроводу 10 загрязненной сточной воды 14 в фильтр грубой очистки 21, фильтр тонкой очистки мембранного типа 19 и в резервуар для чистой воды 20. Вторая 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. Вторая 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.
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 и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник 4, который оборудован фильтрующими сетками 8, 9 с ячейками различного диаметра. 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. При заполнении первого отстойника с помощью специальных задвижек 3 сточная вода направляется во второй фильтр-отстойник. При этом механические примеси из первого отстойника удаляется по трубопроводу 6 путем открытия задвижки 5. Заполненные фильтрованные сетки с первого отстойника вынимаются и заменяются на новые.
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 соответствующую задвижку 3 нефтепродукт 13 с верхним слоем воды 14 поступает в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом 18. Затем очищенная от нефтепродуктов вода по технологическому трубопроводу 10 поступает в фильтр тонкой очистки мембранного типа 19, и после фильтрации в резервуар для чистой воды 20.
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 21, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа 19 и в резервуар для чистой воды 20.
Чистая вода 22 из резервуара 20 откачивается второй электронасосной установкой 17 через заборную трубу 23 по трубопроводу чистой воды 24 в городскую ливневую канализацию или на грунт.
Самоочистка фильтров тонкой и грубой очистки от шлама 25 производится в резервуар для шлама 27 электронасосной установкой 17 водой 22 из резервуара 20 по технологическому трубопроводу 10 и трубопроводу для шлама 26.
Предварительное удаление механических примесей в фильтрах отстойниках позволяет значительно снизить количество загрязненных механических примесей и взвешенных веществ в резервуаре для сточной воды, а также уменьшить количество шлама после самоочистки фильтров.
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 50Å до 200Å тем самым, повышая производительность установки со 150 л/час до 300 л/час и снижая энергоемкость процесса очистки.
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. Анферов В.В., Коваленко В.Г., Ременцов А.Н. Техническая оснащенность и персонал в системах нефтепродуктообеспечения. Учебное пособие. Ч.: Метранпаж, 2006 - 448 с.