УСТАНОВКА НАПОРНОЙ ФЛОТАЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЯХ

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 пожаровзрывобезопасного 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 [Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. М: АОЗТ "Паритет", 1999].
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 [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].
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.
Известна стационарная очистная установка НИИ РОСЭКС [Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. М.: АОЗТ "Паритет", 1999]. 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. Невозможность сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.
Также известна установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов [Матвеев Ю.А. Патент на полезную модель №120963 от 10.10.2012].
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 горюче-смазочных 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  до 200  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. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды, где происходит ее отстаивание. 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.
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  до 200 . В связи с этим повышается производительность установки со 150 л/час до 300 л/час.
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.
Также известна установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной откачкой нефтепродуктов в отдельный резервуар [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель №143110 от 10.06.2014].
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 очистки сточных вод включает две электронасосные установки. Первая электронасосная установка предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов. 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. Электронасосная установка также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки.
Отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов с помощью технологического трубопровода связан с резервуаром для сбора сточной воды. На технологическом трубопроводе ниже резервуара монтируется смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды. Также с целью забора нефтепродуктов из резервуара заборная труба вставляется в герметичное шарнирное соединение, находящееся в трубе большего диаметра. При этом длина заборной трубы регулируется герметичным шарнирным соединением.
Для откачки из заполненного нефтепродуктом резервуара предназначен трубопровод и электронасосная установка.
Установка работает следующим образом. Через решетку и приемный трубопровод загрязненная сточная вода с механическими примесями, взвешенными веществами и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник. В отстойнике часть механических примесей осаждается на дне фильтра-отстойника. Механические примеси задерживаются фильтрующими сетками. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды, где происходит ее отстаивание. Затем с помощью электроустановки через верхнюю заборную трубу нефтепродукт с верхним слоем воды поступает в отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов. 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.
Из резервуара для сбора нефтепродуктов отстоявшаяся вода через трубопровод поступает в смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды. При появлении нефтепродуктов в смотровом стекле оператор закрывает соответствующую задвижку.
Недостатками установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной откачкой нефтепродуктов в отдельный резервуар являются:
1. Недостаточная точность забора нефтепродуктов через верхнюю заборную трубу.
2. Отсутствие проведения флотации в резервуаре для сбора сточной воды.
Наиболее близкой к указанной проблеме является установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с использованием напорной флотации и резервуара для сбора нефтепродуктов [Матвеев Ю.А. и др. Патент на изобретение №2613293 от 15.03.2017].
Флотация - это метод очистки сточной воды, основанный на процессе молекулярного прилипания частиц веществ к поверхности раздела двух фаз, обычно воздуха (газа) и воды и всплывании этого соединения. При очистке сточных вод на АЗС и нефтебазах наиболее часто применяется напорная флотация. Напорная флотация заключается в насыщении воды под давлением воздухом, получении пузырьков воздуха определенного диаметра и поднятии взвешенных веществ и нефтепродуктов с пузырьками при снижении давления.
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 взвешенных веществ с верхним слоем сточной воды и нижняя труба - для откачки сточной воды. Также верхней трубой для забора нефтепродуктов оборудуются фильтры-отстойники. Установка очистки сточных вод включает электронасосные установки. Первая электронасосная установка предназначена для откачки нефтепродуктов с верхним слоем воды в резервуар для сбора нефтепродуктов. 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. Данная электронасосная установка также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки. После самоочистки фильтров шлам с водой по трубопроводу поступает в резервуар для шлама.
В функции первой электронасосной установки также входит откачка взвешенных веществ с верхним слоем воды из резервуара по технологическому трубопроводу и трубопроводу в резервуар для шлама.
Резервуар для сбора нефтепродуктов с помощью технологического трубопровода связан с резервуаром для сбора сточной воды. На технологическом трубопроводе ниже резервуара монтируется смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды, которое включает корпус, смотровое стекло и фланцевые соединения. Также с целью забора нефтепродуктов из фильтров-отстойников и взвешенных веществ из резервуара соответствующие заборные трубы вставляются в соответствующие герметичные шарнирные соединения, находящиеся в трубах большего диаметра. При этом длина заборной трубы регулируется герметичным шарнирным соединением. В целях закачки нефтепродуктов и взвешенных веществ с наименьшим количеством сточной воды, заборные трубы оборудуется горизонтальными отводами. Заборные трубы, шарнирные соединения и трубы большого диаметра для откачки нефтепродуктов и взвешенных веществ выполнены аналогичным образом.
Откачка из заполненного нефтепродуктом резервуара осуществляется через трубопровод с помощью электронасосной установки.
В целях проведения напорной флотации в резервуаре для сбора сточной воды технологический трубопровод оборудуется соответствующей электронасосной установкой с эжектором. При этом эжектор имеет воздухопровод. Эжектор подсасывает воздух за счет напора воды создаваемого насосом. Расход воздуха составляет 1,5-2% от количества подаваемой воды. Резервуар для снижения давления в период проведения напорной флотации оснащается клапаном сброса воздуха.
Изобретение работает следующим образом. Через решетку для приема сточной воды приемный трубопровод, с открытой соответствующей задвижкой загрязненная сточная вода с механическими примесями, взвешенными веществами 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. В ходе отстаивания нефтепродукты за счет меньшей плотности поднимаются на поверхность жидкости.
В последующем с помощью первой электроустановки через соответствующую верхнюю заборную трубу с горизонтальными отводами нефтепродукты с верхним слоем воды поступают в резервуар для сбора нефтепродуктов. При этом оператор регулирует длину заборной трубы с применением герметичного шарнирного соединения.
После откачки нефтепродуктов из отстойника вода с помощью соответствующей электронасосной установки поступает в резервуар для сбора сточной воды. При этом эжектором в электронасосную установку подается воздух, который вместе со сточной водой поступает в технологический трубопровод и затем в резервуар. При подъеме в резервуаре пузырьки воздуха захватывают с собой взвешенные вещества и поднимают их в верхний слой жидкости. Давление воздуха в резервуаре снижается клапаном сброса. Затем с помощью первой электроустановки через соответствующую верхнюю заборную трубу с горизонтальными отводами взвешенные вещества с верхним слоем воды поступают по трубопроводу в резервуар для шлама.
После откачки взвешенных веществ с помощью первой 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.
Из резервуара отстоявшаяся вода через трубопровод и соответствующую открытую задвижку поступает в смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды.
Для определения уровня воды, нефтепродуктов и взвешенных веществ в резервуаре и в фильтрах-отстойниках оператор использует метршток и водочуствительную пасту. Затем оператор устанавливает длину заборной трубы с помощью герметичного шарнирного соединения для более точного забора объема нефтепродуктов и взвешенных веществ.
Недостатками данной установка являются:
1. Недостаточная точность забора нефтепродуктов и взвешенных веществ через верхнюю заборную трубу.
2. Низкая эффективность проведения флотации по всему объему резервуара.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности очистки сточных вод на АЗС.
Решение указанной задачи достигается тем, что технологический трубопровод в нижней части резервуара дополнительно оборудован коллектором с отверстиями, а горловина резервуара выполнена цилиндрической формы с удлиненной конструкцией.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как уменьшается количество воды откаченной через заборную трубу с отводами вместе с нефтепродуктом и взвешенными веществами, повышается производительность, а также понижается энергоемкость процесса очистки.
Сущность полезной модели пояснена на фиг. 1, фиг. 2 на которых изображены: разрез предлагаемой установки, а также вид спереди технологического трубопровода, электронасосной установки с эжектором и воздухопроводом.
Резервуар для сбора сточной воды 1 оборудуется двумя заборными трубами: верхняя труба 2 для забора взвешенных веществ 3 и нефтепродуктов 4 и нижняя труба 5 для откачки сточной воды 6. Верхняя труба 2 оснащается горизонтальными отводами 7. Трубы 2 и 5 имеют задвижки 8. С целью забора нефтепродуктов и взвешенных веществ из резервуара 1 заборная труба 2 вставляется в герметичное шарнирное соединение 9. При этом длина заборной трубы регулируется герметичным шарнирным соединением. Установка очистки сточных вод включает электронасосную установку 10, которая по технологическому трубопроводу 11 подает сточную воду в резервуар 1. Технологический трубопровод в нижней части резервуара оборудуется коллектором 12 с отверстиями 13 для подачи воздуха и сточной воды. Коллектор представляет собой участок трубопровода с отверстиями, которые равномерно расположены по его площади.
Для проведения напорной флотации в резервуаре 1 электронасосная установка 10 оборудуется эжектором 14. Необходимо отметить, что эжектор имеет воздухопровод 15. Эжектор подсасывает воздух за счет напора воды создаваемого насосом. Расход воздуха составляет 1,5-2% от количества подаваемой воды.
Резервуар 1 для снижения давления в период проведения напорной флотации оснащается клапаном сброса воздуха 16, а для измерений уровня жидкости замерным люком 17. Также резервуар 1 оборудуется горловиной 18 цилиндрической формы с удлиненной конструкцией. Данная горловина предназначена для более эффективной откачки нефтепродуктов и взвешенных веществ с помощью верхней трубы 2 с горизонтальными отводами 7. Эффективность достигается за счет снижения площади забора нефтепродуктов и взвешенных веществ из горловины резервуара, что приводит к уменьшению количества откаченной сточной воды верхней трубой.
Полезная модель работает следующим образом. С помощью электронасосной установки 10 сточная вода 6 с взвешенными веществами 3 и нефтепродуктами 4 по технологическому трубопроводу 11 и коллектору 12 поступает в резервуар 1. При этом эжектором 14 в электронасосную установку 10 подается воздух, который вместе со сточной водой поступает в технологический трубопровод 11, коллектор 12 и затем в резервуар 1. Пузырьки воздуха вместе со сточной водой выходят из отверстий 13 коллектора. При подъеме в резервуаре 1 пузырьки воздуха захватывают с собой взвешенные вещества, нефтепродукты и поднимают их в верхний слой жидкости. Давление воздуха в резервуаре 1 снижается клапаном сброса 16.
Далее для определения уровня воды, нефтепродуктов и взвешенных веществ в резервуаре 1 оператор использует метршток и водочуствительную пасту. Метршток опускается в замерной люк 17. Оператор доводит уровень жидкости до горловины резервуара и затем отключает электронасосную установку. После этого, оператор устанавливает длину заборной трубы 2 с помощью герметичного шарнирного соединения 9 для более точного забора объема нефтепродуктов и взвешенных веществ. Затем через соответствующую верхнюю заборную трубу 2 с горизонтальными отводами 7 взвешенные вещества и нефтепродукты с верхним слоем воды откачиваются из резервуара 1. В последующем производится откачка по трубе 5 сточной воды из резервуара 1. Проведение напорной флотации позволяет эффективно производить очистку сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ, при этом повышается производительность и снижается энергоемкость процесса очистки. Также уменьшается количество сточной воды, откаченной совместно с нефтепродуктами и взвешенными веществами за счет применения горловины цилиндрической формы с удлиненной конструкцией.