УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГРУНТОВ И ПОЧВЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
DEVICE FOR CLEANING SUBSOIL AND SOIL FROM OIL AND OIL PRODUCTS

Изобретение относится к защите окружающей среды и может быть использовано для рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами грунтов и почв, обезвреживанию нефтешлама, ликвидации последствий аварий и катастроф.
Известно устройство для очистки загрязненного грунта от нефтепродуктов [RU 2027825 C1, C02F 1/40, В09С 1/02, 27.01.1995], включающее емкости для загрязненного и очищенного грунтов, средство для загрузки загрязненного грунта в емкость, причем емкость для загрязненного грунта выполнена в виде бункера с мешалкой для перемешивания грунта, расположенного внутри емкости для очищенного грунта, при этом обе емкости заполнены горячей водой, а средство для загрузки загрязненного грунта в емкость выполнено в виде загрузочного транспортера.
Недостатком устройства является относительно низкое качество очистки.
Известен способ очистки нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов (патент РФ №2244685, кл. C02F 1/40, опубл. 20.01.2005), в котором отмывка почвы (грунта, песка) осуществляется моющей жидкостью (3,0% водный раствор моющего средства с температурой 20-80°С, образующий неустойчивую эмульсию с углеводородными загрязнениями), регенерация жидкости происходит путем фазового разделения с отделением органической фазы и возвратом водной фазы в цикл очистки. При этом перед отмывкой грунт (почву, шлам) разделяют на плавающую массу и осаждаемый грунт (почву, шлам), а затем только осуществляют отмывку каждой отделенной фракции. Процесс включает отмывку плавающей массы посредством струйной обработки на вибросите одновременным отделением отмываемой массы от загрязняющей моющей жидкости. Отмывку осаждаемой почвы (грунта, песка) проводят в три этапа. На первом этапе отмывку осуществляют при осаждении в потоке моющей жидкости при объемном соотношении осаждаемой почвы (грунта, песка) и жидкости не менее 1:1. На втором этапе осуществляют струйную отмывку песка на наклонном винтовом конвейере при перемещении материала. На третьем отмывку осуществляют струйной обработкой на вибросите с одновременным отделением отмываемой почвы (грунта, песка) от загрязненной моющей жидкости.
Недостатками способа является относительно низкое качество отмывки, а также относительно высокая сложность технологии и относительно низкая экономичность, вызванная необходимостью использования большого количества промывочной жидкости.
Известна линия для очистки загрязненных нефтью почв, грунтов и нефтешламов [RU №2244686, C02F 1/40, 20.01.2005], содержащая бункер, наклонный винтовой конвейер со встроенной системой струйной промывки, герметично соединенный с днищем бункера, емкость перелива нефти и плавающей массы из бункера, вибросито для отделения плавающей массы от загрязненной моющей жидкости, систему подачи плавающей массы из емкости перелива на вибросито в виде трубопровода, снабженного насосом, причем бункер снабжен загрузочной решеткой и укомплектован, по крайней мере, одной установкой напорного режима с возможностью направления струи на любой участок бункера и сетки, емкость перелива нефти и плавающей массы из бункера снабжена паровыми регистрами внутри и имеет наружное утепление, трубопровод системы подачи плавающей массы на вибросито соединен с нижней частью емкости перелива, вибросито для отделения плавающей массы имеет систему стока и оборудовано струйной моющей установкой, расположенной над сетчатой поверхностью вибросита, при этом линия очистки содержит вибросито с системой стока для отделения поступающего с конвейера грунта (шлама) от загрязненной моющей жидкости, оборудованное струйной моющей установкой, расположенной над сетчатой поверхностью вибросита, отстойную емкость с внутренней перегородкой для регенерации моющей жидкости, снабженную паровыми регистрами внутри, наружным утеплением и шнековым конвейером для вывода осажденных механических примесей, систему подачи моющей жидкости в цикл очистки, включающую заглубленное в отстойной емкости поплавковое заборное устройство, насос, линию трубопроводов с разводками к моющим установкам, гидроциклон для дополнительной очистки жидкости от взвешенных частиц.
Недостатками способа является относительно низкое качество отмывки, а также относительно высокая сложность технологии и относительно низкая экономичность, вызванная необходимостью использования большого количества промывочной жидкости.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ и устройство по патенту авторов по настоящей заявке [RU 2381995 С1, C02F 1/40, В09С 1/02, 20.02.2010], содержащее последовательно расположенные грохот для отделения крупных включений, размешиватель загрязненного материала, грохот для отделения средних включений и поддон-воронку под ним, шнековый насос и трубопровод для подачи разжиженной массы в бункеры, два бункера пескоилонакопителя, емкость с горячей водой, шламовый центробежный насос для подачи нагретой воды, эжектор-гидросмеситель для смешивания разжиженной массы с горячей водой, гидроциклон-пескоотделитель и гидроциклон-илоотделитель. На первом этапе загрязненный материал предварительно подготавливают, удаляя крупные включения, перемешивая его с подогретой водой и размельчая включения древесины и растительности. На втором этапе подготовленный загрязненный материал интенсивно отмывают подогретой водой в высокоскоростном турбулентном потоке замкнутой гидравлической обвязки. На третьем этапе разделяют жидкую и твердую фазы методом гидроциклонирования и разделяют жидкую фазу на воду и нефтепродукты, после чего возвращают воду в цикл очистки.
Особенностями наиболее близкого технического решения является то, что оно содержит эжектор-гидросмеситель, систему распределительных желобов для направления отмытого материала на отгрузку или на повторную очистку с поочередным заполнением двух бункеров-накопителей, находящихся ниже системы распределительных желобов.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность, обусловленная необходимостью использования технических средств для предварительной подготовки, например механического перемешивателя, который, требует больших затрат энергии, а также увеличивает минимальную высоту загрузки, что требует эксплуатации более сложной загружающей техники, и, кроме того, относительно низкой экономичностью, обусловленной потерями жидкости с выходящей из песко- и илоотделителя отмытой твердой фазой.
Задача, которая решается в изобретении, заключается в повышении качества очистки.
Требуемый технический результат, достигаемый при реализации предложенного изобретения, заключается в повышении качества очистки при одновременном упрощении процесса эксплуатации, снижении потерь технологической жидкости, увеличении мобильности оборудования в целом.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее приемную емкость для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы, эжектор-гидросмеситель, выполненный с возможностью смешивания разжиженной массы с горячей водой в турбулентном режиме и снабженный входным центробежным шламовым насосом, соединенным с приемной емкостью трубопроводом для пополнения уровня жидкости, выходным центробежным шламовым насосом и соединенным с приемной емкостью для размешивания трубопроводом подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания, гидроциклон, выполненный с возможностью разделения разжиженной массы на твердую и жидкую фазы и соединенный трубопроводом подачи разжиженной массы от выходного центробежного шламового насоса эжектора-гидросмесителя в гидроциклон, а также многофункциональную емкость для разделения жидкости на воду и нефтепродукты, соединенную с гидроциклоном трубопроводом подачи жидкой фазы из гидроциклона в многофункциональную емкость и с входным центробежным насосом трубопроводом подачи воды из многофункциональной емкости в эжектор-гидросмеситель, согласно изобретению введено вибросито, выполненное с возможностью отбора остатков жидкости из твердой фазы и отделения твердой фазы и которое соединено с выходным патрубком гидроциклона лотком подачи твердой фазы из гидроциклона в вибросито и с входным патрубком многофункциональной емкости трубопроводом подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость, причем приемная емкость для размешивания снабжена шламовым насосом-перемешивателем и центробежным шламовым насосом приемной емкости, оснащенным приемной корзиной для крупных включений и выходной патрубок которого соединен с входом трубопровода подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве стен приемной емкости могут быть использованы стены выполненной в грунте ямы, покрытые водонепроницаемым материалом.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве технической жидкости в цикле используют воду с температурой 30-80°С.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в техническую жидкость могут быть добавлены химические реагенты.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что приемная корзина для крупных включений может быть выполнена с ячейками размером 6 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что трубопровод подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания, трубопровод для пополнения уровня жидкости, трубопровод подачи разжиженной массы от выходного центробежного шламового насоса эжектора-гидросмесителя в гидроциклон, трубопровод подачи жидкой фазы из гидроциклона в многофункциональную емкость, трубопровод подачи воды из многофункциональной емкости в эжектор-гидросмеситель, трубопровод подачи твердой фазы из гидроциклона в вибросито и трубопровод подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость могут быть оснащены вентилями.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что трубопровод подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания, трубопровод для пополнения уровня жидкости, трубопровод подачи разжиженной массы от выходного центробежного шламового насоса эжектора-гидросмесителя в гидроциклон, трубопровод подачи жидкой фазы из гидроциклона в многофункциональную емкость, трубопровод подачи воды из многофункциональной емкости в эжектор-гидросмеситель, трубопровод подачи твердой фазы из гидроциклона в вибросито и трубопровод подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость могут быть выполнены гибкими.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что приемная емкость для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы может иметь дополнительные приемные секции с идентичной ей конструкцией, выходные патрубки которых соединены с трубопроводом подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания соответствующими им трубопроводами, оснащенными вентилями.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что многофункциональная емкость имеет дополнительные многофункциональные емкости с идентичной ей конструкцией, выполненные с возможностью автономной или параллельной работы.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что подачу разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель производят путем формирования в эжекторе-гидросмесителе давления ниже атмосферного.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что приемная емкость для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы и многофункциональная емкость для разделения жидкости на воду и нефтепродукты оснащены средствами, обеспечивающими возможность вывоза транспортом с системой мультилифт.
На Фиг. 1 представлен пример функциональной схемы устройства для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов.
На чертеже обозначены:
1 - приемная емкость для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы;
2 - насос-перемешиватель приемной емкости;
3 - центробежный шламовый насос приемной емкости, оснащенный приемной корзиной 4 для крупных включений;
5 - эжектор-гидросмеситель, выполненный с возможностью смешивания разжиженной массы с горячей водой в турбулентном режиме;
6 - трубопровод подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания;
7 - многофункциональная емкость для разделения жидкости на воду и нефтепродукты;
8 - входной центробежный шламовый насос;
9 - трубопровод подачи воды из многофункциональной емкости в центробежный шламовый насос; эжектор-гидросмеситель;
10 - трубопровод подачи воды из центробежного шламового насоса в эжектор-гидросмеситель;
11 - выходной центробежный шламовый насос;
12 - трубопровод подачи воды из эжектора-гидросмесителя в выходной центробежный шламовый насос;
13 - трубопровод подачи разжиженной массы от выходного центробежного шламового насоса в гидроциклон;
14 - гидроциклон, выполненный с возможностью разделения разжиженной массы на твердую и жидкую фазы;
15 - вибросито, выполненное с возможностью отбора остатков жидкости из твердой фазы и отделения твердой фазы и которое соединено с выходным патрубком гидроциклона лотком подачи твердой фазы из гидроциклона в вибросито;
16 - трубопровод подачи жидкой фазы из гидроциклона в многофункциональную емкость;
17 - трубопровод подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость;
18 - трубопровод подачи жидкости (из многофункциональной емкости в приемную емкость через входной центробежный шламовый насос).
Устройство для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов содержит приемную емкость 1 для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы, эжектор-гидросмеситель 5, выполненный с возможностью смешивания разжиженной массы с горячей водой в турбулентном режиме, снабженный входным центробежным шламовым насосом 8, выходным центробежным шламовым насосом 11 и соединенным с приемной емкостью 1 трубопроводом 6 подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания.
Приемная емкость 1 для размешивания снабжена шламовым насосом-перемешивателем 2 и центробежным шламовым насосом приемной емкости 3, оснащенным приемной корзиной 4 для крупных включений и выходной патрубок которого соединен с входом трубопровода 6 подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания.
Приемная емкость 1 соединена трубопроводом 18 с входным центробежным шламовым насосом 8 для осуществления возможности пополнения приемной емкости 1 водой.
Кроме того, устройство для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов содержит гидроциклон 14, выполненный с возможностью разделения разжиженной массы на твердую и жидкую фазы и соединенный трубопроводом 13 подачи разжиженной массы от выходного центробежного шламового насоса 11 в гидроциклон.
Устройство для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов содержит также многофункциональную емкость 7 для разделения жидкости на воду и нефтепродукты, соединенную с гидроциклоном 14 трубопроводом 16 подачи жидкой фазы из гидроциклона в многофункциональную емкость и с входным центробежным насосом 8 трубопроводом подачи воды из многофункциональной емкости в эжектор-гидросмеситель 5.
Помимо указанного выше устройство для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов содержит вибросито 15, выполненное с возможностью отбора остатков жидкости из твердой фазы и отделения твердой фазы и которое соединено с выходным патрубком гидроциклона 14 лотком подачи твердой фазы из гидроциклона 14 в вибросито 15 и с входным патрубком многофункциональной емкости трубопроводом 17 подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость 7.
Кроме того, предложенное устройство для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов и его возможные варианты исполнения могут иметь следующие режимные и конструктивные особенности.
В частности, в качестве подогретой воды использую воду с температурой 30-80°С, приемная корзина 4 для крупных включений выполнена с ячейками размером 6 мм. Размер может быть изменен под конкретные условия очистки в диапазоне от 4 до 20 мм. Возможно, в частности при авариях на нефтепроводах, в качестве стен приемной емкости использовать стены выполненной в грунте ямы, покрытые водонепроницаемым материалом.
В предложенном устройстве трубопроводы (трубопровод подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания, трубопровод подачи жидкости, трубопровод подачи разжиженной массы от выходного центробежного шламового насоса эжектора-гидросмесителя в гидроциклон, трубопровод подачи жидкой фазы из гидроциклона в многофункциональную емкость, трубопровод подачи воды из многофункциональной емкости в эжектор-гидросмеситель, трубопровод подачи твердой фазы из гидроциклона в вибросито и трубопровод подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость) могут быть оснащены вентилями, в том числе с дистанционным управлением.
Эти же трубопроводы (трубопровод подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания, трубопровод подачи жидкости, трубопровод подачи разжиженной массы от выходного центробежного шламового насоса эжектора-гидросмесителя в гидроциклон, трубопровод подачи жидкой фазы из гидроциклона в многофункциональную емкость, трубопровод подачи воды из многофункциональной емкости в эжектор-гидросмеситель, трубопровод подачи твердой фазы из гидроциклона в вибросито и трубопровод подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость) могут быть выполнены гибкими.
Для обеспечения непрерывности работы и повышения производительности приемная емкость 1 для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы может иметь дополнительные приемные секции с идентичной ей конструкцией, выходные патрубки которых соединены с трубопроводом подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель 5 из приемной емкости 1 для размешивания соответствующими им трубопроводами, оснащенными вентилями. Аналогично, многофункциональная емкость 7 может иметь дополнительные многофункциональные емкости с идентичными ей конструкцией, выполненные с возможностью автономной или параллельной работы.
Подачу разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель 5 можно производить путем формирования в эжекторе-гидросмесителе 5 давления ниже атмосферного. Кроме того, приемная емкость 1 для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы и многофункциональная емкость 7 для разделения жидкости на воду и нефтепродукты могут быть оснащены средствами, обеспечивающими возможность вывоза транспортом с системой мультилифт.
Работает устройство для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов следующим образом.
В качестве объекта очистки могут выступать собранные с земной поверхности при аварийных разливах нефти загрязненные грунт, почва, нефтяной шлам, содержащие растительные и иные остатки.
На стадии предварительной подготовки очищаемый материал загружают в приемную емкость 1 для размешивания поступающего загрязненного грунта с подогретой до 30-80°С водой центробежным шламовым насосом 2. Крупные механические примеси, которые невозможно размыть, омываются снаружи потоками жидкости и задерживаются в приемной емкости корзиной 4 для защиты последующего оборудования от крупных включений, которой оснащен шламовый насос 3, который подает с использованием трубопровода 6 разжиженную массу с включениями менее 6 мм в эжектор-гидросмеситель 5.
На стадии очистки, одновременно с подачей разжиженной массы шламовым насосом 3 в эжектор-гидросмеситель 5, вода из многофункциональной емкости 7 подается входным центробежным шламовым насосом по трубопроводу 9 в эжектор-гидросмеситель 5, где происходит отмыв твердых частичек разжиженной массы в турбулентном потоке жидкости.
Из эжектора-гидросмесителя 5 разжиженная масса с помощью выходного центробежного шламового насоса 11 подается в гидроциклон 14, в котором происходит процесс разделения жидкой и твердой фаз. Из исходящей из гидроциклона 14 твердой фазы на вибросите 15 удаляются остатки жидкой фазы.
Отделенная жидкая фаза, смешанная с нефтепродуктами, поступает через трубопроводы 16 и 17 в многофункциональную емкость 7, где происходит разделение воды от нефтепродуктов. Полученная очищенная вода затем возвращается в цикл очистки, а нефтепродукты отгружаются.
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям (в частности тем, что введено вибросито, выполненное с возможностью отбора остатков жидкости из твердой фазы и отделения твердой фазы и которое соединено с выходным патрубком гидроциклона лотком подачи твердой фазы из гидроциклона в вибросито и с входным патрубком многофункциональной емкости трубопроводом подачи остатков жидкости от вибросита в многофункциональную емкость, причем приемная емкость для размешивания снабжена шламовым насосом-перемешивателем и центробежным шламовым насосом приемной емкости, оснащенным приемной корзиной для крупных включений и выходной патрубок которого соединен с входом трубопровода подачи разжиженной массы в эжектор-гидросмеситель из приемной емкости для размешивания) достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении качества процесса очистки при одновременном упрощении процесса эксплуатации, снижении потерь технологической жидкости, увеличении мобильности оборудования в целом.