УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к устройствам для очистки нефтесодержащих сточных вод под действием центробежных сил и может быть использована в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающее цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, сливным и Песковым патрубками, сливную камеру с патрубками отвода нефтепродуктов и осветленной воды (см. а.с. 1304899, кл. В 04 С 9/00, 1981 г.).
Исходную смесь жидкостей подают через тангенциальный патрубок в цилиндроконический корпус, где она закручивается. При этом тяжелая жидкость отбрасывается на периферийную область к стенкам корпуса, а легкая -вытесняется в центральную область. Затем их выводят через соответствующие патрубки.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность разделения из-за того, что на границе центральной области с легкой жидкостью и периферийной - с тяжелой жидкостью происходит обратное перемешивание жидкостей из-за интенсивной турбулентности.
Эффективность разделения особенно мала для жидкостей с малоразличающимися плотностями и для случаев, когда капли одной из жидкостей имеют размер менее 15 мкм.
Частично указанный недостаток устранен в устройстве для очистки нефтесодержащих сточных вод, известном из авторского свидетельства СССР №1643098 кл. В 04 С 9/00, приоритет 18.04.89 г.
В указанном авторском свидетельстве описано устройство, которое включает цилиндроконический корпус, разделенный поперечной перегородкой с центральным отверстием на входную и сливную камеры. В нижней части входной камеры установлен тангенциальный входной патрубок, а в верхней - патрубок вывода механических примесей и патрубок отвода части
нефтепродуктов. Сливная камера снабжена патрубками вывода выделенных нефтепродуктов, очищенной воды. Входная камера содержит адсорбент и примыкающий к сливному патрубку перфорированный конус для вывода адсорбента с нефтепродуктами. Установка снабжена струйным насосом, нагнетательный патрубок которого соединен с тангенциальным входным патрубком, патрубок подвода активной среды подключен к линии подачи сточной воды, а патрубок подачи пассивной среды соединен с патрубком вывода нефтепродуктов и адсорбента.
Сточная вода через активное сопло струйного насоса и тангенциальный входной патрубок поступает во входную камеру цилиндроконического корпуса и приобретает вращательное движение. Тяжелая жидкость под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам корпуса, а легкая - частично всплывает вверх и отводится через патрубок вывода нефтепродуктов. Другая часть легкой жидкости вытесняется к центру и через центральное отверстие перегородки поступает с адсорбентом в сливную камеру, где происходит дальнейшее разделение жидкостей частично в поле центробежных сил, а частично - за счет коагуляции капель нефтепродуктов на твердых поверхностях гранул адсорбента. Из сливной камеры отделившиеся нефтепродукты и осветленная вода выводятся через соответствующие патрубки. Гранулы адсорбента через пассивное сопло струйного насоса и его напорный патрубок поступают снова в цилиндроконический корпус, (т.е. в известном устройстве циркулирует одно и то же их количество), и в области разделения жидкостей периодически происходят сменяющие друг друга процессы адсорбции и десорбции нефти.
Это приводит к снижению эффективности разделения - из-за наличия в области разделения жидкостей в сливной камере зоны с повышенной концентрацией нефти, контактирующей с очищенной водой и загрязняющей ее.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности разделения нефти и воды, позволяет разделять жидкости с близкими плотностями, но разной смачиваемостью, обладает малыми гидравлическими потерями.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, которое, как и наиболее близкое к нему известное, содержит цилиндроконический корпус, разделенный поперечной перегородкой с центральным отверстием на верхнюю входную камеру с тангенциальным входным патрубком и патрубком вывода нефтепродуктов в верхней части и нижнюю сливную камеру с патрубками вывода очищенной воды, песка и адсорбента с остатками нефтепродуктов; струйный насос, нагнетательный патрубок которого соединен с тангенциальным входным патрубком, а патрубок подвода активной среды - с линией подачи сточной воды.
В отличие от известного, в предлагаемом устройстве патрубок подвода пассивной среды струйного насоса подключен к линии подачи газа; тангенциальный входной патрубок установлен в верхней части входной камеры, патрубок вывода нефтепродуктов установлен соосно с цилиндроконическим корпусом и так, что его нижний конец выступает внутрь корпуса, срез расположен ниже тангенциального патрубка, а поперечная перегородка между камерами установлена с кольцевым зазором к цилиндроконическому корпусу.
Благодаря этому исходная нефтесодержащая сточная вода (смесь жидкостей) насыщается газом за счет эжектирования его из линии подачи газа. На выходе из струйного насоса образуется высоконапорная смесь исходной жидкости и газа - пена. Несмачиваемые частицы нефти из поступающей в струйный насос сточной воды прилипают (адсорбируются) к пузырькам газа, и таким образом еще до входа в тангенциальный патрубок происходит разделение сточной воды на воду и нефть. Дальнейшая очистка воды производится в два этапа.
На первом, предварительном этапе, который осуществляется в верхней входной камере в поле центробежных сил, происходит отделение основной части нефти вместе с пузырьками газа и ее отведение через патрубок вывода нефтепродуктов;
на втором, завершающем этапе, который осуществляется в нижней сливной камере, сохраняется закрутка потока предварительно очищенной воды.
В центральную область этого потока непрерывно подается гранулированный твердый или газообразный адсорбент, который поглощает остатки нефти и удаляется за пределы зоны очистки воды.
Расположение тангенциального входного патрубка в верхней части входной камеры и кольцевой зазор между перегородкой и цилиндроконическим корпусом обеспечивают движение очищаемой воды без изменения осевого направления, что приводит к минимальным гидравлическим потерям.
Указанное расположение нижнего среза патрубка вывода нефтепродуктов необходимо для уменьшения попадания воды в отводимые вместе с пузырьками газа нефтепродукты.
Кроме того, на поверхности поперечной перегородки со стороны входной камеры закреплены радиальные ребра.
Это обеспечивает более полное торможение окружной составляющей скорости у смеси нефтепродуктов с пузырьками газа (пены) и, как следствие, повышает давление около центра перегородки во входной камере, что интенсифицирует возвратное движение пены к патрубку вывода нефтепродуктов.
Новым является также и то, что над цилиндроконическим корпусом установлен бункер для адсорбента, к днищу которого прикреплена вертикальная труба, размещенная соосно с зазором внутри патрубка вывода нефтепродуктов и входной камеры, при этом нижний срез вертикальной трубы доходит до поперечной перегородки, закреплен в ее центральном отверстии и служит для поступления адсорбента из бункера в сливную камеру.
Это обеспечивает поступление адсорбента только в сливную камеру, в которой происходит завершающий этап очистки воды от остатков нефтепродуктов (доочистка), что уменьшает необходимый расход адсорбента и улучшает очистку.
Кроме того, перегородка выполнена в виде решетки, которая одновременно является крышкой патрона с адсорбентом, установленного коаксиально с кольцевым зазором в сливной камере и снабженого центральным каналом.
Применение периодически сменяемого патрона с адсорбентом вместо непрерывного потока адсорбента целесообразно при малом количестве удаляемых нефтепродуктов, т.к. упрощается конструкция.
На фиг.1 представлен общий вид устройства с непрерывным потоком адсорбента - для больших расходов удаляемых нефтепродуктов.
На фиг.2 - общий вид устройства с периодически сменяемым патроном с адсорбентом - для малых расходов удаляемых нефтепродуктов.
Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод содержит цилиндроконический корпус 1 с горизонтальной перегородкой 2, которая разделяет корпус на верхнюю входную камеру 3 и нижнюю сливную камеру 4.
Входная камера 3 снабжена тангенциальным входным патрубком 5, который установлен в верхней части камеры, патрубком 6 вывода нефтепродуктов, который установлен на верхней торцевой стенке корпуса соосно с ним. Нижний конец патрубка 6 выступает внутрь корпуса, а его срез расположен ниже тангенциального патрубка 5.
Сливная камера 4 имеет патрубок 7 вывода очищенной воды, патрубок 8 для вывода песка и расположенный в нижней части патрубка 9 вывода адсорбента с остатками нефти.
Горизонтальная перегородка 2 имеет центральное отверстие, установлена с кольцевым зазором 10 к корпусу 1 и снабжена радиальными ребрами 11 со стороны входной камеры 3.
Устройство включает струйный насос 12, нагнетательный патрубок 13 которого соединен с тангенциальным входным патрубком 5, патрубок 14 подвода активной среды - с линией подачи сточной воды, а патрубок 15 подвода пассивной среды подключен к линии подачи газа и снабжен краном для регулирования коэффициента эжекции.
В зависимости от расхода удаляемых нефтепродуктов предлагается два варианта загрузки устройства адсорбентом.
В первом варианте, показанном на фиг.1. над цилиндроконическим корпусом 1 установлен бункер 16 для адсорбента. К днищу бункера 16
прикреплена вертикальная труба 17, размещенная соосно с зазором внутри патрубка 6 вывода нефтепродуктов и по оси входной камеры 3.
Нижний срез трубы 17 закреплен в центральном отверстии перегородки 2. Вертикальная труба 17 служит для поступления адсорбента из бункера 16 в сливную камеру 4.
Во втором варианте, показанном на фиг.2, перегородка 2 выполнена в виде решетки, которая одновременно является крышкой патрона 18 с адсорбентом установленного коаксиально с зазором в сливной камере 4 и снабженного центральным каналом 19.
Работает устройство следующим образом.
Исходная сточная вода под напором поступает через патрубок 14 в сопло струйного насоса 12 и засасывает из патрубка 15 газ. На выходе из насоса образуется высоконапорная смесь сточной воды и газа в виде пены. Несмачиваемые частицы нефти из сточной воды прилипают (адсорбируются) к пузырькам газа, т.е. уже до входа в тангенциальный патрубок 5 происходит разделение исходной сточной воды на воду и нефть.
Затем смесь, состоящая из воды и пузырьков газа с прилипшими к ним частицами нефти, поступает через патрубок 5 во входную камеру 3 и закручивается. Под действием центробежных сил вода отбрасывается к стенкам корпуса 1, а пузырьки газа с нефтью вытесняются к центру и, закручиваясь, движутся в осевом направлении вниз до встречи с перегородкой 2, где происходит частичное торможение окружной составляющей скорости и полное торможение осевой составляющей скорости потока. Вследствие этого над перегородкой 2 образуется зона повышенного давления, под действием которого пена меняет направление движения на противоположное, т.е. движется вверх к патрубку 6 вывода нефтепродуктов. Ребра 11 служат для более полного торможения окружной составляющей скорости пены и, как следствие, для большего повышения давления около центра перегородки 2 и интенсификации возвратного движения пены к патрубку 6.
Таким образом, осуществляется предварительный этап отделения от воды основной части нефти во входной камере и ее удаление из устройства. А закрученный поток предварительно очищенный воды поступает через кольцевой зазор 10 в сливную камеру 4, где от нее отделяется более тяжелая фаза - песок и удаляется через патрубок 8.
Остатки нефти вытесняются в центральную зону сливной камеры 4, куда через вертикальную трубу 17 из бункера 16 поступают твердые частицы адсорбента, которые поглощают остатки нефти и удаляются через патрубок 9.
Очищенная вода отводится через патрубок 7. И т.о. осуществляется второй, завершающий этап отделения и удаления нефти.
Если в предлагаемом устройстве для очистки нефтесодержащих сточных вод в сливной камере 4 установлен патрон 18с адсорбентом, то завершающий этап отделения и удаления нефти происходит следующим образом: Закрученный поток предварительно очищенной воды поступает через кольцевой зазор 10 в сливную камеру 4, где от нее отделяется более тяжелая фаза - песок и удаляется через патрубок 8.
Остатки нефти вытесняются центробежными силами к боковой поверхности патрона 18, где они частично поглощаются, а частично проходят между гранулами адсорбента в центральный канал 19, из которого через центральное отверстие перегородки 2 поступают в обратный поток во входной камере и удаляются через патрубок 6. Благодаря тому, что перегородка 2 выполнена в виде решетки обеспечивается массообмен на торцевой поверхности патрона 18.