УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛИВНЕВЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
DEVICE FOR CLEANING OF STORM WATERS FROM OIL PRODUCTS AND SUSPENDED MATTERS

Устройство относится к технике очистки вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ и может быть использовано для очистки дождевых ливневых сточных вод.
Известна установка производства НПП «Полихим» г.Санкт-Петербург, выполненная в трех последовательно соединенных бетонных колодцах с внутренним диаметром 1500 мм. В первом колодце размещен фильтр механической очистки, выполненный в виде патрона, наполненного лавсаном. Во втором колодце размещен сорбционный фильтрующий патрон, заполненный активированным углем. Третий колодец является контрольным - для визуального контроля и отбора проб воды на анализ. В нем установлена труба-регулятор уровня воды.
Основной недостаток данного устройства следующий.
Ливневая сточная вода самотеком сразу поступает в нижнюю часть колодца с механическим фильтрующим патроном и, проходя через него снизу вверх, поступает на верхнюю часть сорбционного патрона второго колодца. Такое техническое решение (отсутствие зон отстаивания и удаления осадка) приводит к тому, что рабочее сечение механического патрона быстро забивается грязью и скоалесцированным нефтепродуктом. Капли нефтепродукта будут захватываться восходящим потоком воды, проходить через фильтр и накапливаться в верхней части первого колодца. Далее пленка нефтепродукта будет беспрепятственно поступать во второй колодец и забивать поры активированного угля. Это приведет к быстрому выходу из строя угольного патрона и, следовательно, снижению степени очистки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является 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 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.
2. Так как в первую зону вода поступает неравномерно, то появляются области с различной вертикальной скоростью движения потока. В области с большей скоростью нефтепродукт не успевает отделиться от воды и поступает в следующую зону, проходя под полупогружной перегородкой.
-1
3. Сбор с помощью поворотной трубы пленки нефтепродукта - малоэффективный и трудоемкий процесс. Как правило, пленка имеет малую толщину (менее 1·10мм). 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. Из-за этого происходит быстрая кольматация гранул активированного угля, резкое снижение сорбционной емкости и эффективности (глубины) очистки.
6. Известно, что для оптимальной сорбции активированный уголь должен постоянно находиться в воде. В способе прототипе слив с угольного фильтра происходит с нижней части контейнера. Это приводит к периодическому высыханию активированного угля и, следовательно, снижению его сорбционной эффективности.
7. Данное устройство не обеспечено байпасной линией и при засорении проволочного фильтра на сливной трубе произойдет разлив накопленного нефтепродукта из зоны 1 и зоны отстаивания по всей поверхности установки и за ее пределы с загрязнением прилегающей территории (на практике это случается часто).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение степени очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что заявляемое 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.
Контейнер для сбора нефтепродукта позволяет удалять с поверхности воды слой накопленного нефтепродукта, тем самым снижается вероятность проскока нерастворенного нефтепродукта из зоны отстаивания в зону коалесценции. Распределитель потока выравнивает вертикальную скорость потока по всему горизонтальному сечению, что способствует более эффективному отделению нефтепродуктов и взвешенных веществ от воды и увеличению степени очистки. На коалесцентном фильтре в гофрированных ячейках, выполненных из олеофильного материала, происходит эффективное отделение дисперсной фазы - нефтепродукта от воды, что также увеличивает степень очистки.
Зона коалесценции отделена от тонкослойного отстойника дополнительной наклонной полупогружной пластиной таким образом, что скоалесцированные всплывающие капли нефтепродукта после коалесцентного фильтра будут концентрироваться в этой зоне, имеющей маленькую площадь поверхности, что существенно уменьшает вероятность обратного растворения нефтепродукта в воде. В этой зоне установлен лоток для сбора пленки нефтепродукта, которая удаляется в зону отстаивания насосом. Таким образом, концентрирование нефтепродукта происходит только в одной зоне.
После тонкослойного отстойника установлены двухуровневые цилиндрические механические фильтры с большой рабочей поверхностью из олеофильного сорбционного материала, например сипрона, мегасорба и тд. На этом фильтре происходит дальнейшая очистка воды от растворенных нефтепродуктов и взвешенных веществ за счет процессов механической фильтрации, коалесценции и адсорбции.
В заявляемом устройстве слив с угольного контейнера происходит с верхней части. Таким образом, активированный уголь находится в оптимальных условиях для адсорбции, что также увеличивает степень очистки.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 представлен вид сверху.
Устройство состоит из трубопровода 1 для подачи исходной ливневой воды в устройство, песколовки 2 для отделения крупнодисперсных взвешенных веществ, распределителя потока 3 для выравнивания вертикальной скорости потока очищаемой воды, полупогружной перегородки 4, коалесцентного фильтра 5, трех бункеров для сбора осадка 6, наклонной полупогружной перегородки 7, лотка для сбора пленки нефтепродукта 8, тонкослойного отстойника 9. Слив с верхнего уровня цилиндрического механического фильтра 10 осуществляется по трубопроводу 11, с нижнего - по трубопроводу 17 на фильтр с плавающей загрузкой 12. Далее очищаемая вода через перфорированный трубопровод 13 поступает на сорбционный фильтр с активированным углем 14. Нефтепродукт собирается в контейнере 15, откуда по мере накопления через трубопровод 16 выводится из устройства в емкость-накопитель. На фиг.1 обозначен нижний уровень воды в устройстве - 18 и верхний уровень воды - 19. Пленка нефтепродукта из лотка 8 удаляется насосом 20. Слив очищенной воды из устройства происходит по трубопроводу 21. На фиг.2 указана байпасная магистраль 22.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Ливневая вода по трубопроводу 1 поступает, проходя песколовку 2, в зону отстаивания. Далее поток воды движется вниз под полупогружную пластину 4. При прохождении через распределитель потока 3 происходит выравнивание вертикальной скорости. Это способствует более эффективному отделению нефтепродукта от воды в зоне отстаивания. При прохождении под полупогружной пластиной происходит отделение тяжелых взвешенных веществ от потока воды и накопление их в бункере 6. Затем поток воды проходит через коалесцентный фильтр 5. На ячейках этого фильтра происходит отделение дисперсной фазы - нефтепродукта за счет укрупнения капель. Эти капли за счет меньшей плотности всплывают под полупогружную наклонную перегородку 7 и накапливаются в виде пленки в лотке 8. Поток воды проходит тонкослойный отстойник 9, где происходит дальнейшее отделение взвешенных веществ, которые по мере накопления на пластинах сползают вниз и накапливаются в бункере 6. Далее вода проходит через двухуровневые цилиндрические механические фильтры 10 с большой рабочей поверхностью из олеофильного сорбционного материала. Здесь происходит эффективно отделение растворенного нефтепродукта и взвешенных веществ от воды.
После прохождения через механические фильтры вода поступает, как и в способе прототипе, на фильтр с плавающей загрузкой 12 и затем на последнюю стадию очистки - сорбцию на активированном угле 14. Для предотвращения попадания гранул пенополистирола в зону сорбции на активированном угле служит перфорированный трубопровод 13 с размером отверстий меньше диаметра гранул пенополистирола. Выпуск с угольного фильтра 21 происходит с верхней его части.
По окончании поступления ливневой воды из насосной станции верхний уровень цилиндрических механических фильтров прекращает работу. Понижение уровня воды в заявляемом устройстве с верхнего уровня 19 до нижнего уровня 18 происходит из-за работы второго уровня фильтров. За счет понижения уровня воды создается разряжение в насосе 20 и собранная пленка нефтепродуктов из лотка поступает в зону отстаивания. При следующем поступлении ливневых вод уровень в заявляемом устройстве поднимется до верхнего ряда механических фильтров и проток воды начнет осуществляться через оба ряда фильтров, так как трубопровод перелива с нижнего ряда 17 находится на уровне сливного трубопровода верхнего ряда 11. По мере накопления нефтепродукта в зоне отстаивания его уровень будет повышаться за счет меньшей, чем у воды, плотности и он будет поступать в контейнер для сбора 15 и далее, по магистрали 16 выводиться из устройства в емкость-накопитель. При возможном засорении двухрядных механических фильтров, фильтра с плавающей загрузкой или угольного фильтра неочищенная вода будет поступать по байпасной линии 22 опять в насосный резервуар. Это исключит вероятность распространения нефтепродукта из зоны отстаивания и загрязнения всей установки и прилегающей территории.