Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ХРАНЕНИИ ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Бусарев А.В. 1 Селюгин А.С. 1 Хисамеева Л.Р. 1 Шинкарев Н.О. 1
1 ФГБОУ ВПО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»
Очистка мазутосодержащих сточных вод из резервуаров-хранилищ топливного мазута котельных машиностроительных предприятий является актуальной задачей. При строительстве локальных очистных сооружений перспективным является применение напорных гидроциклонов и гидроциклонных установок. В статье приведены результаты исследований очистки мазутосодержащих сточных вод в напорных гидроциклонах, проведенных на экспериментальной гидроциклонной установке, включающей испытываемый напорный гидроциклон, успокоительную емкость, емкости для приема воды из верхнего и нижнего сливов гидроциклона. В ходе исследований испытано семь модификаций напорных гидроциклонов диаметром от 40 до 100 мм с различными диаметрами патрубков верхнего и нижнего сливов. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что эффективность очистки сточных вод в напорных гидроциклонах по нефтепродуктам составила 54–77 %, а по взвешенным веществам 49–67 %. Установлено, что гидроциклоны диаметром 40 мм имеют высокую эффективность очистки НСВ, но небольшую производительность, а гидроциклоны диаметром 100 мм имеют более высокую производительность, но для их эффективной работы требуется большее давление на входе в гидроциклон. Для очистки мазутосодержащих сточных вод, образующихся в резервуарах-хранилищах топливного мазута, рекомендован гидроциклон диаметром 75 мм. Результаты исследований были использованы при проектировании промышленной установки для очистки мазутосодержащих сточных вод.
мазутосодержащие сточные воды
очистка
гидроциклон
экспериментальная установка
исследования
промышленная установка
1. Селюгин А.С. Разработка и моделирование гидроциклонных установок очистки нефтесодержащих сточных вод: дис… канд. техн. наук. – Казань, 1995. – 180 с.
2. Адельшин А.Б. Использование гидродинамических насадок с крупнозернистой загрузкой для интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод. Монография [Текст] / А.Б. Адельшин, Н.С. Урмитова. – Казань: КГАСА, 1997. – 249 с.
3. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов / Е.А. Стахов [Текст]. – Л.: Недра, 1983. – 263 с.
4. Адельшин А.А. Гидродинамическая очистка нефтепромысловых сточных вод на основе применения закрученных потоков [Текст] / А.А. Адельшин, А.Б. Адельшин, Н.С. Урмитова. – Казань: КГАСУ, 2011. – 245 с.
5. Адельшин А.Б. Новые технологические и технические решения установок очистки нефтепромысловых сточных вод на основе применения закрученных потоков [Текст] / А.Б. Адельшин, А.А. Адельшин, Н.С. Урмитова // Известия КГАСУ. – 2010. – № 2. – С. 197–205.
6. Блочная установка очистки нефтесодержащих сточных вод на основе применения закрученных потоков для целей поддержания пластового давления [Текст] / А.А. Адельшин, А.Б. Адельшин, Л.Р. Хисамеева, И.Г. Шешегова // Известия КГАСУ. – 2007. – № 1. – С. 87–92.
7. Основные положения конструирования, проектирования и расчета блочных установок очистки нефтепромысловых сточных вод с использованием закрученных потоков. Часть 1. Основные исходные данные об аппарате очистки, о качественных и количественных параметрах нефтепромысловых сточных вод и требования к качеству их очистки [Текст] / А.А. Адельшин, А.Б. Алельшин, Н.С. Урмитова, В.А. Береговая // Известия КГАСУ. – 2013. – № 1. – С. 159–168.
8. Полноблочная установка гидродинамической очистки нефтепромысловых сточных вод с использованием закрученных потоков [Текст] / А.А. Адельшин, А.Б. Алельшин, Н.С. Урмитова и др. // Известия КГАСУ. – 2013. – № 4. – С. 192–202.
9. Бусарев А.В. Исследование процессов очистки нефтесодержащих стоков машиностроительных предприятий с применением напорных гидроциклонов [Текст] / А.В. Бусарев, А.С. Селюгин, Я.В. Ягин // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 8–2. – С. 190–194.

На многих промышленных предприятиях Российской Федерации имеются котельные, обеспечивающие производство тепловой энергией, горячей водой или острым паром. Основным топливом для них обычно служит природный газ, а в качестве резервного топлива применяется мазут. Кроме того, имеются котельные, которые используют мазут в качестве основного топлива. Прежде всего, это характерно для районов крайнего Севера и Дальнего Востока. В процессе транспортировки мазута, его перекачки и хранения образуются мазутосодержащие сточные воды, загрязненные частицами мазута и механическими примесями. Перед их утилизацией необходима очистка на локальных очистных сооружениях.

Казанским государственным архитектурно-строительном университетом (КГАСУ) проведены исследования очистки мазутосодержащих сточных вод котельной Донецкого экскаваторного завода (г. Донецк). На территории котельного цеха расположены четыре резервуара-хранилища топливного мазута объемом по 1000 м3 каждый. При перекачке мазута из железнодорожных цистерн в резервуары для подогрева мазута подают водяной пар, который, попадая вместе с мазутом в резервуары, конденсируется и образует мазутосодержащую сточную воду, собирающуюся в приямке объемом 10 м3. Сточная вода насосом перекачивается на очистку, а после очистки отводится в городскую канализацию. Количество сточных вод составляет 300 м3/сут. Существующая мазутоловушка не удовлетворяла требованиям как по пропускной способности, так и по степени очистки [1, 2].

Для очистки отстойных (подтоварных) сточных вод из продуктовых резервуаров, где они образуются в результате отстаивания обводненных нефтепродуктов, до остаточного количества загрязнений 10–50 мг/л в работе [3] рекомендуется технологическая схема, включающая песколовки, нефтеловушки и механические фильтры с возможностью доочистки в прудах дополнительного отстаивания. Для снижения концентрации загрязнений до 10–20 мг/л схема очистки подтоварных сточных вод включает песколовки, нефтеловушки и установку напорной флотации также с возможностью доочистки в прудах дополнительного отстаивания.

В Казанском государственном архитектурно-строительном университете (КГАСУ) в течение ряда лет ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по очистке нефтесодержащих сточных вод (НСВ) от нефтепродуктов и механических примесей в блочных гидроциклонных установках [4, 5]. Предварительная обработка НСВ в поле центробежных сил напорных гидроциклонов значительно интенсифицирует процесс последующего отстаивания, что привело к разработке различных конструкций аппаратов типа «блок гидроциклон – отстойник» (БГО), состоящих из напорных гидроциклонов и отстойников различных конструкций [6–8].

Для очистки мазутосодержащих сточных вод котельной Донецкого экскаваторного завода был разработан блок гидроциклон – отстойник БГО-300 производительностью 300 м3/сут [1, 2, 4]. Блочная гидроциклонная установка БГО-300 (рисунок) состоит из батареи 1, включающей два напорных гидроциклона диаметром 75 мм и емкость 2 для приема сливов гидроциклонов; двух отстойников нижнего 3 и верхнего 4 сливов гидроциклонов объемом по 14 м3, оборудованных коалесцирующими насадками 5, распределительными 6 и водосборными 7 устройствами, нефтесборниками 8 и 9, регуляторами межфазного уровня 10 типа РУМ-18, трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой [1, 2].

Коалесцирующая насадка 5 выполнена из гидрофобизированного керамзита с крупностью фракций 15–20 мм, зафиксированного сверху и снизу поддерживающими сетками. Распределительная система 6 представляет собой разветвленную систему перфорированных труб. Водосборная система 7 выполнена в виде перфорированной трубы.

bus1.tif

Блок гидроциклон – отстойник БГО–300

Блок гидроциклон – отстойник БГО–300 работает следующим образом. Мазутосодержащая сточная вода из приямка резервуаров-хранилищ топливного мазута насосом под избыточным давлением 0,3 МПа подается на предварительную обработку в напорные гидроциклоны 1, в которых под действием центробежного поля происходит разделение потока: вода с небольшой примесью мазута выносится через нижние сливные отверстия гидроциклонов и через емкость 2, распределитель 6 поступает в отстойник нижнего слива 3. Мазут с некоторым количеством воды выносится через верхние сливные отверстия гидроциклонов и через емкость 2, распределитель 6 поступает в отстойник верхнего слива 4. Отстойники 3 и 4 разделены на три отсека: предварительного отстаивания, коалесцирующую насадку и отсек дополнительного отстаивания.

В отсеке предварительного отстаивания удаляется капельный мазут и часть эмульгированного. Всплывший мазут удаляется через нефтесборник 8. Уровень раздела фаз «мазут – вода» поддерживается регулятором межфазного уровня 10. Из отсека предварительного отстаивания сточная вода с оставшимся мелкодисперсным мазутом через коалесцирующую насадку 5 поступает в отсек дополнительного отстаивания, в котором укрупнившиеся в коалесцирующей насадке частицы мазута всплывают и удаляются через нефтесборник 9. Очищенная вода собирается водосборной перфорированной трубой 7 и отводится по трубопроводу 12 в канализацию. Нефтепродукты из нефтесборников 8 и 9 по трубопроводу 13 отводятся в резервуары-хранилища мазута [1, 2]. Технические характеристики блока гидроциклон – отстойник БГО-300 приведены в табл. 1 [2].

Для определения геометрических характеристик напорного гидроциклона, входящего в состав установки БГО-300, были проведены исследования процессов очистки сточных вод, загрязненных топливным мазутом, на экспериментальной установке, состоящей из испытываемого гидроциклона, успокоительной емкости и напорных емкостей нижнего и верхнего слива, предназначенных для создания противодавления на сливах гидроциклона [9]. В табл. 2 приведены геометрические характеристики гидроциклонов, испытанных в ходе экспериментальных исследований. Методика проведения исследований приведена в работе [9].

В табл. 3 приведены результаты исследований по очистке дренажных стоков из резервуаров-хранилищ топливного мазута котельной Донецкого экскаваторного завода от нефтепродуктов и механических примесей. Установлено, что гидроциклоны диаметром 40 мм имеют высокую эффективность очистки НСВ, но небольшую производительность, а гидроциклоны диаметром 100 мм имеют большую производительность, но для их эффективной работы требуется большее давление на входе в гидроциклон. Гидроциклон ГЦ-80-I показал высокую эффективность очистки сточных вод от механических примесей, но имеет невысокую эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов По результатам исследований для очистки мазутосодержащих сточных вод рекомендован гидроциклон ГЦ-75-II.

Результаты данных исследований были использованы при расчете и проектировании установки БГО-300, предназначенной для очистки мазутосодержащих сточных вод, образующихся в резервуарах-хранилищах топливного мазута на территории котельной Донецкого экскаваторного завода. При проведении испытаний установки БГО-300 содержание нефтепродуктов снижалось с 6,5–912 мг/л до 0,8–9,1 мг/л. Содержание механических примесей снижалось с 100–316 мг/л до 20–30 мг/л [1].

Таблица 1

Технические характеристики установки БГО-300

Показатели

БГО-300

Производительность, м3/сут

300

Температура воды, поступающей на очистку, °С

+10…+60

Содержание загрязнений в воде, поступающей на очистку, мг/л:

нефтепродуктов (мазута)

до 10000

механических примесей

60–180

Содержание загрязнений в очищенной воде, мг/л:

нефтепродуктов (мазута)

не более 10

механических примесей

50

Рабочее давление на входе в батарею гидроциклонов, МПа

0,3–0,4

Габаритные размеры, м

8,0×10,0×5,47

 

Таблица 2

Геометрические характеристики гидроциклонов

Обозначение гидроциклона

Диаметр, мм

Угол конусности, α, град

Глубина погружения патрубка верхнего слива, hп, мм

Высота цилиндрической части Нц, мм

Общая высота гидроциклона, Н, мм

гидроциклона, D

входного патрубка dвх

патрубка верхнего слива, dв.сл.

Патрубка нижнего слива, dн.сл

ГЦ-40-V

40

15

15

10

5

48

15

525

ГЦ-40-III

40

15

8

5

5

20

15

470

ГЦ-75-II

75

15

20

18

5

48

15

730

ГЦ-75-III

75

15

20

10

5

48

15

730

ГЦ-80-I

80

20

20

10

5

50

20

745

ГЦ-100-I

75

20

20

15

5

48

20

1100

ГЦ-100-I

100

20

20

10

5

48

20

1155

 

Таблица 3

Результаты экспериментальных исследований

Тип гидро-циклона

Температура НСВ, °С

Давление на входе в гидроциклон, МПа

Противодавление на сливах гидроциклона, МПа

Концентрация нефтепродуктов в воде, мг/л

Эффект очистки по нефтепродук-там Эн, %

Концентрация

механических примесей, мг/л

Эффект очистки по мех. примесям Эм.п, %

Расход, л/c

Произ-водитель-ность гидроциклона, л/с

исход-ной

из верхнего слива

из нижнего слива

в исходной воде

в очищенной воде

из верх-него слива

из ниж-него слива

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

ГЦ-40-III

18,80

0,3

0,05

521

799

162

69

198

77

61

0,292

0,118

0,410

0,1

483

827

140

71

185

81

56

0,288

0,106

0,394

0,15

492

783

157

68

202

93

54

0,275

0,101

0,376

0,2

509

815

173

66

197

97

51

0,259

0,090

0,349

ГЦ-40-V

19,2

0,3

0,05

484

784

111

77

206

80

61

0,342

0,220

0,562

0,1

497

749

119

76

204

84

59

0,337

0,201

0,538

0,15

511

785

133

74

195

84

57

0,318

0,192

0,510

0,2

490

691

137

72

191

90

53

0,281

0,183

0,464

ГЦ-75-II

18,9

0,3

0,05

504

737

141

72

193

71

63

0,550

0,841

1,391

0,1

490

743

147

70

201

80

60

0,543

0,819

1,362

0,15

488

635

156

68

189

85

55

0,527

0,756

1,283

0,2

493

680

167

66

196

93

53

0,515

0,672

1,187

ГЦ-75- III

19,0

0,3

0,05

501

764

159

68

194

66

66

0,931

0,248

1,179

0,1

498

787

174

65

202

73

64

0,916

0,237

1,164

0,15

486

699

190

61

199

86

57

0,872

0,212

1,084

0,2

492

702

207

58

187

69

63

0,865

0,189

1,054

ГЦ-80-I

19,1

0,3

0,05

507

699

177

65

192

67

65

0,985

0,269

1,254

0,1

489

673

196

60

203

67

67

0,958

0,251

1,204

0,15

495

698

213

57

197

81

59

0,937

0,244

1,181

0,2

488

701

224

54

195

86

56

0,922

0,226

1,137

ГЦ-100-I

19,1

0,3

0,05

499

689

190

62

182

67

63

2,427

0,395

2,822

0,10

482

671

188

61

200

78

61

2,393

0,387

2,780

0,15

522

695

214

59

198

87

56

1,978

0,381

2,359

0,20

491

683

211

57

185

91

51

1,869

0,374

2,243

ГЦ-100-II

18,90

0,3

0,05

485

662

175

64

207

85

59

1,529

1,053

2,582

0,10

496

650

173

65

189

83

56

1,503

1,045

2,548

0,15

508

637

188

63

187

90

52

1,490

1,036

2,526

0,20

513

649

307

62

190

97

49

1,462

1,020

2,482

 

Блок гидроциклон – отстойник БГО-300 имеет высокую удельную производительность и эффективность очистки, автоматизированное поддержание уровня раздела фаз в отстойнике, высокую степень индустриализации изготовления и монтажа и может успешно применяться для очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей.


Библиографическая ссылка

Бусарев А.В., Селюгин А.С., Хисамеева Л.Р., Шинкарев Н.О. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ХРАНЕНИИ ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 12-2. – С. 223-227;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=12023 (дата обращения: 17.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074