УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ФАЗ В ВОДОНЕФТЯНОЙ СМЕСИ - НАКЛОННЫЙ ОТСТОЙНИК
DEVICE TO SEPARATE PHASES IN WATER-OIL MIX AND INCLINED SETTLER

Изобретение относится к области очистки сточных вод, содержащих взвешенные загрязнения, в том числе: масла, нефтепродукты и другие мелко- и крупнодисперсные взвеси. Устройство может применяться в нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности для получения на выходе очищенной воды, не содержащей связанные масла и нефтепродукты. Устройство может работать как в самотечном, так и в напорном режиме работы.
Известен нефтеотделитель, содержащий герметичный корпус с патрубками подвода загрязненной воды и отвода очищенной воды, устройства сбора и удаления всплывших и осевших загрязнений и для сбора шлама, распределительную решетку и тонкослойные блоки с тонкослойными пластинами, установленными под углом (патент 2145513). Недостатком этого нефтеотделителя является невозможность получения заданной степени очистки при повышении подаваемого расхода воды, содержащей мелко- и крупнодисперсные взвеси. Известен напорный нефтеотделитель, содержащий герметичный корпус с патрубками подвода загрязненной воды и отвода очищенной воды, последовательно расположенные приемную камеру и соединенную с ней, через отстойную камеру с размещенными по ее длине тонкослойными блоками с гидрофобными и гидрофильными пластинами с устройствами для турбулизации течения, камеру с блоками фильтров тонкой очистки, камеру отвода очищенной воды, устройство сбора и удаления всплывших и осевших загрязнений и устройство для сбора шлама (WO 2008074786 20080626). К недостаткам известного нефтеотделителя относятся ограниченность в эффективности очистки при необходимости выделения мелкодисперсных загрязнений фильтрами тонкой очистки при больших скоростях подачи загрязненной воды, которые трудно выделить простым отстаиванием даже при увеличении длины ярусного объема тонкослойного отстаивания, что часто требуется при увеличении производительности аппарата.
Задачей данного изобретения является повышение качества очистки воды и производительности нефтеотделителя без снижения его надежности. Для решения поставленной задачи нефтеотделитель-отстойник содержит герметичный корпус с патрубками подвода очищаемой воды и отвода очищенной воды и последовательно расположенные в нем приемную камеру, отстойную камеру с размещенными по ее длине тонкослойными блоками с установленными под углом пластинами, камеру отвода очищенной воды, устройство сбора и удаления всплывших нефтепродуктов и устройство для сбора и удаления шлама, и снабжен устройством для наклона герметичного корпуса относительно горизонта, камерой агломерации с тонкослойным блоком пластин, установленных под углом параллельно друг другу, узлом агрегации, последовательно установленными на входе отстойной камеры, и камерой доочистки со съемным скиммером, расположенным на выходе отстойной камеры, при этом устройство для сбора и удаления шлама выполнено в виде съемных бункеров с датчиками уровня их заполнения шламом или в виде аэро- и гидросмывной системы, при этом упомянутое устройство установлено в дне корпуса по его длине под камерами приемной и агломерации, узлом агрегации, камерами отстойной и доочистки, причем приемная камера снабжена установленной на выходе распределительной перегородкой, а в камере отвода очищенной воды на выходе установлена полупогружная пластина. Имеет приспособление для изменения угла наклона герметичного корпуса для перегона всплывшей нефти к выходному патрубку. Герметичный корпус снабжен съемным торцевым фланцевым люком или двумя съемными торцевыми люками для осуществления эксплуатационных работ при монтаже и демонтаже тонкослойных блоков агломерации, отстаивания и узла агрегации. Съемные торцевые люки выполнены выдвижными, откидными или откатными. Внутри корпуса установлены направляющие для перемещения тонкослойных блоков агломерации, отстаивания и узла агрегации при их монтаже и демонтаже во время профилактических работ. Пластины тонкослойного блока отстойной камеры выполнены гофрированными с гидрофобным покрытием, установленными параллельно под углом и с горбами, вложенными друг в друга с образованием волнообразных каналов. Пластины тонкослойного блока камеры агломерации выполнены гофрированными, установленными параллельно под углом, и с горбами противоположно друг другу с образованием связанных между собой щелевыми проходами каналов, образующих в сечении ячейки для генерации вихревых течений, создающих условия для агломерации и коагуляции. Пластины тонкослойного блока отстойной камеры выполнены с гидрофобным изолирующим покрытием, каждая из которых имеет электрические изолированные от воды электроды, каждая пара которых находится под постоянным или переменным напряжением. Узел агрегации выполнен в виде короба без крышки с торцевыми сетчатыми стенками, заполненного крупнозернистым наполнителем. Крупнозернистый наполнитель выполнен из материала с высокими гидрофобными свойствами и высокой смачиваемости нефтью. Камера доочистки имеет расположенный в верхней ее части люк с крышкой и лентопротяжную систему, при этом съемный скиммер выполнен в виде бесконечно протяжной гибкой нерастяжимой ленты, а лентопротяжная система состоит из направляющих валков, выполненных с возможностью вращения в осях, жестко прикрепленных к двум противоположным стенкам, и перемещения упомянутой ленты посредством механизма протяжки на отжимные валки, расположенные над поддоном для сбора нефтяного осадка с мелкодисперсными частицами. Бесконечно протяжная лента выполнена в виде набора отдельных нитей из гиброфобного материала, смачиваемого нефтью. Бункера устройства сбора и удаления шлама выполнены в виде пирамидальных приямков с патрубками и равномерно размещены в дне корпуса по его длине под камерами приемной и агломерации, узлом агрегации, камерами отстойной и доочистки.
Отстойник, представляющий собой герметичный корпус в виде цистерны с приспособлением изменения угла ее наклона с устройствами с приемной камерой, камерой агломерации, узлом агрегации, отстойной камерой, камерой доочистки и камерой отвода очищенной воды, устройство сбора и удаления, всплывших и осевших загрязнений, устройство для сбора шлама с системой смыва шлама, с патрубками для системы аэро- и гидросмыва, обеспечивает повышение эффективности очистки воды от мелкодисперсных взвешенных веществ и нефтепродуктов, не выделившихся в отстойнике. Это при небольших затратах позволяет повысить производительность отстойника без снижения его надежности при повышении качества очистки, сохранив при этом компактность очистной установки.
Введение в отстойник камеры тонкослойного отстаивания с размещенными по ее длине тонкослойными блоками, набранными из гофрированных пластин с электродами для подачи электрического напряжения и образующими в сечении волнообразный канал между пластинами, позволяющими увеличить длину пути прохождения воды и тем самым увеличить производительность очистки при заданной длине камеры. Введение в отстойник камеры агломерации с размещенными по ее длине тонкослойными блоками, набранными из гофрированных пластин и образующими в сечении ячеистую структуру, позволяет осуществлять процесс гидродинамической агломерации с последующей коагуляцией за счет сил Бернулли в результате возникновения вихревых течений в ячейках и тем самым повысить эффективность очистки воды при повышении производительности. Для управления процессами седиментации в отстойной камере пластины снабжены электродами для подачи на каждую пару рядом стоящих пластин напряжения от постоянного или переменного электрического источника питания - процесс седиментации взвеси за счет эффекта Дорна. Применение узла агрегации, представляющего собой короб с сетчатыми стенками и крупнозернистой засыпкой, поверхность зерен которых обладает гидрофобными свойствами и хорошо смачивается нефтью, не ограничивает скорость движения воды в отстойной камере и позволяет увеличить очистку загрязненной воды от нефтяных осадков в объеме воды с высокой скоростью потока загрязненной воды. Такой узел обладает функцией самоочищения и при увеличении динамического сопротивления проходящей воды поток выбрасывает накопившие нефтяные осадки с поверхности зерен, что обеспечивает надежность работы и эксплуатацию очистного устройства. Введение между отстойной камерой и камерой отвода очищенной воды камеры доочистки, имеющей в верхней ее части люк и съемный скиммер, обеспечивает глубокую очистку технологических сточных вод в одном сооружении-отстойнике без изменения производительности самого отстойника. Выполнение скиммера в виде бесконечного протяжного элемента и механизма его протяжки, отжимных валков, емкости для сбора нефтепродуктов и выполнение бесконечно протяжного элемента в виде набора гидрофобных нитей повышает эффективность очистки также от мелкодисперсных и частично растворенных загрязнений при увеличении подаваемого расхода воды. Поскольку скиммер выполнен съемным, в случае необходимости легко извлекаемым из камеры, то это обеспечивает надежность работы и простоту эксплуатации конструкции. Выполнение устройства для сбора шлама в виде равномерно размещенных в дне приемной и отстойной камер съемных пирамидальных приямков с дистанционными перемычками, с системой аэро- и гидросмыва шлама, с датчиком уровня нефтяного слоя в отстойной камере и датчиком уровня шлама в нижней зоне отстойника позволяет производить удаление задержанного шлама.
Для дополнительного увеличения качества очистки воды такой модуль можно соединить с отдельным фильтром. Модуль содержит герметичный корпус с двумя фланцами наверху цистерны и фланцами с обеих сторон для присоединения торцевых сферических стенок, а также для возможного присоединения дополнительных ступеней очистки, с патрубками для системы аэро- и гидросмыва (фиг.16), патрубками подвода загрязненной воды, патрубком отвода очищенной воды для наружного фильтра и патрубком для отвода очищенной воды и подачи на последующую ступень очистки. Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки воды от мелкодисперсных взвешенных веществ и нефтепродуктов, не выделившихся в отстойнике. Для осуществления профилактических работ внутри цистерны модуля установлены силовые направляющие, на которых располагаются блоки агломерации, коалесценции и отстаивания и с помощью которых производится монтаж, демонтаж и транспортировка этих блоков. Корпус также снабжен съемным фланцевым люком для проведения монтажных и демонтажных работ внутри цистерны и для выемки этих блоков агломерации, агрегации и отстаивания для осуществления эксплуатационных работ. Это при небольших затратах позволяет повысить эксплуатационные свойства и производительность отстойника без снижения его надежности при повышении качества очистки, сохранив при этом компактность очистной установки. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки воды при повышении производительности. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1а и б изображены продольные разрезы отстойника, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 -разрез вида А фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.1; на фиг.5 - разрез вида Б фиг.4, на фиг 6 показан блок доочистки, на фиг.7 - блок доочистки - разрез С-С фиг.1а и б.
Отстойник содержит герметичный горизонтальный цилиндрический корпус 1 с патрубком 2 подвода загрязненной воды, патрубком 3 отвода очищенной воды, последовательно расположенные приемную камеру 4, камеру агломерации 5, узел агрегации 6, отстойную камеру 7, камеру доочистки 8, устройство 9 сбора и удаления всплывших и 10 для осевших загрязнений и шлама. Приемная камера 4 имеет отбойный регулируемый распределительный щит 11, расположенный за патрубком 2 подвода загрязненной воды. Камера агломерации 5 соединена с одной стороны с приемной камерой 4 через распределительную перегородку 12 с заданной пефорацией, а с другой - с узлом коалесценции 6, после которых расположены тонкослойные блоки 11 в виде гофрированных параллельных пластин, установленных под углом. Расположенные за узлом агрегации тонкослойные блоки 13 отстойной камеры собраны в виде параллельных гофрированных пластин с гидрофобным покрытием. Узел агрегации расположен между камерой агломерации и камерой отстаивания и сделан в виде короба без крышки с крупнозернистой засыпкой. При этом передняя и задняя стенки, а также дно короба сделаны сетчатыми. Зона сбора всплывших загрязнений 9 состоит из люка 16 и перегородок 17, установленных над тонкослойными блоками 13 поперек отстойной камеры 7, предупреждающих переток воды мимо блоков 13. Блок 8 доочистки расположен в конце отстойной камеры и имеет расположенный в верхней ее части люк 14, лентопротяжню систему с валками отжима блока доочистки в виде системы направляющих валков, установленных с возможностью вращения в осях, жестко прикрепленных к двум противоположным стенкам, с возможностью перемещения бесконечной ленты, которая надевается на эти валки и на механизм протяжки 15, а в верхней части корпуса лента надевается на отжимные валки 19, расположенные над поддоном для сбора нефтяного осадка с мелкодисперсными частицами. Блок доочистки является съемным устройством, что упрощает эксплуатацию всего очистного модуля. Съемное устройство 18 для сбора шлама выполнено в виде пирамидальных приямков с дистанционными перемычками, равномерно размещенных в дне приемной и отстойной камер 4 и 5 по их длине. Патрубок 20 на фланце 16 предназначен для вывода нефтяного отстоя, образовавшегося на поверхности воды. Система гидротранспорта 21 соединена с патрубком 22 и предназначена для удаления шлама за счет гидросмыва с помощью системы форсунок 23 при подключении воды и воздуха, подаваемых под давлением. Крышка фланцевого люка 24 предназначена для транспортировки блоков агломерации, агрегации и отстойника с помощью транспортной системы 26 в виде нижних силовых направляющих при осуществлении демонтажа и монтажа блоков при профилактических и эксплуатационных работах (фиг.1). Полупогруженная перегородка 25 предназначена для ограждения выходного патрубка 3 от всплывающей нефти.
Отстойник работает следующим образом. В отстойник очищаемая вода через патрубки 2 подается в камеру 4 и поток воды распределяется отбойным распределительным щитом 11 по ширине камеры. Поток воды, проходя через распределительную перфорированную перегородку 12, соединяющую камеры 4 и 5, приобретает направленное движение и плавно распределяется по живому сечению сначала тонкослойного блока 5 агломерации, в котором происходит агломерация взвеси и ее осаждение, потом проходит узел агрегации 6, где происходит процесс вторичного укрупнения взвесей и нефтепродуктов, сопровождающийся возможным всплытием укрупненных нефтепродуктов, и входит в зону тонкослойного отстаивания 7, состоящую из тонкослойных блоков 13. Количество блоков зависит от скорости потока и от требуемой степени задержания частиц расчетной крупности и может изменяться от 2 и более. Выделенный в тонкослойных блоках осадок сползает с пластин и направляется в шламовые приямки 18, расположенные по длине приемной камеры 4 и отстойной камеры 6, а выделенные нефтепродукты всплывают и по наклонной плоскости корпуса над перегородками 17 устройства 7 перемещаются в объем под крышкой люка 16. Поперечные перегородки 17, установленные над тонкослойными блоками, предупреждают переток воды мимо тонкослойных блоков. Пройдя отстаивание в тонкослойных блоках, поток воды проходит через через блок 8 доочистки, т.е. между нитями, натянутыми на систему вращающихся направляющих валков и движущейся ленты из нитей, и омывает нити ленты, отдавая ей остатки нефтяных осадков. Нити, насыщенные нефтью, поступают с помощью направляющего валка 15 в люк с фланцем 14, расположенный в верхней части цистерны, в лентопротяжную систему с валками отжима 19, расположенными над поддоном для сбора нефтяного осадка с мелкодисперсными частицами. Блок доочистки благодаря своему устройству не препятствует потоку движению поступающей воды, а так как скорость движения ленты сравнима со скоростью поступающего потока, то на процесс доочистки воды не влияет большая скорость потока воды. В процессе очистки воды проводят поочередное удаление шлама из приямников 18 при открытии заслонок в патрубках приямков, не останавливая работу отстойника. Через патрубок 20 на фланце 16 производится вывод нефтяного отстоя, образовавшегося на поверхности воды. С помощью системы гидротранспорта, 21 соединеного с патрубком 22, производится удаления шлама за счет гидросмыва с помощью системы форсунок 23 при подключении воды и воздуха, подаваемых под давлением. Для проведения профилактических работ по очистке очистных блоков модуля открывается крышка фланцевого люка 24, очистные блоки транспортируются по нижним силовым направляющим 26 для производства демонтажа этих блоков наружу из модуля и для последующего монтажа этих блоков в корпус. Все перечисленные положительные характеристики конструкции свидетельствуют о новизне и эффективности заявляемой конструкции отстойника.