НПЗ как источник загрязнения атмосферы

    Возникновение идеи отстаивания в слое жидкости небольшой высоты относят к моменту  открытия Байкоттом ускорения осаждения  красных кровяных телец при наклоне  трубки осаждения. Однако, несмотря на явные преимущества этого принципа, первые конструкции полочных отстойников  появились значительно позже, это  объяснялось отсутствием необходимых  строительных материалов, отвечающих условиям отведения шлама, осаждающегося  на полках.

    С появлением новых материалов (пластмассы, стеклопластики), обладающих высокой  коррозионной стойкостью и имеющих  достаточно гладкую поверхность, интерес  к полочным отстойникам значительно  возрос. Подтверждением этого являются многочисленные исследования и конструкторские  разработки последних 30 лет [9].

    Тонкослойные  отстойники по конструкции можно  разделить на трубчатые и пластинчатые.

    Трубчатые отстойники.

    Рабочий элемент трубчатого отстойника - труба  диаметром (2,5+5) см и длиной около 1 м. Последняя зависит от характеристики загрязнения и гидродинамических  параметров потока. Применяют трубчатые  отстойники с малым (10°) и большим (до 60°) наклоном труб.

    Отстойники  с малым наклоном труб работают по периодическому циклу: осветление воды и промывка трубок. Эти отстойники целесообразно применять для  осветления сточных вод с небольшим  количеством механических примесей. Эффективность осветления составляет от 80 до 85%. Гидравлические нагрузки на трубчатые отстойники зависят от характеристики загрязнения и составляют от 6 до 10 м³/ч на 1 м2 входного сечения трубок, что в 3 раза превышает нагрузки на горизонтальный или вертикальный отстойники.

    В крутонаклонных трубчатых отстойниках  расположение трубок приводит к сползанию  осадка вниз по трубкам, и в связи  с этим отпадает необходимость их промывки. Нефтепродукты при этом выносятся потоком вверх.

    Продолжительность работы отстойников практически  не зависит от диаметра трубок, но возрастает с увеличением их длины [3]. 

    Важным  фактором, определяющим параметры отстойника, является форма труб. Например, применение круглых труб не является оптимальным  вариантом, так как высота отстаивания  по ширине трубы неодинакова. Форма  труб должна обеспечивать возможность  их плотного контакта для обеспечения  максимальной величины «живого» сечения  трубчатого блока.

    Этому условию отвечают трубчатые блоки  сотовой конструкции. Предпочтительна  прямоугольная форма каналов, высота которых меньше ширины. Производство таких трубчатых блоков освоено  фирмами «Graver Water Conditioning)) и «Neptune Mikroflob) (США).

    Трубчатый отстойник представлен на рис. 5. Сточная вода через патрубок поступает  в камеру предварительного отстаивания, где отделяется основная масса механических примесей. В трубчатом блоке осаждается тонкодисперсная часть примесей. Осадок сползает по трубам и накапливается  в донной части отстойника, откуда периодически сгребается скребковым устройством  в шламовый приямок и отводится  через трубу, а очищенная вода отбирается через штуцер [9]. 

    

     

    1 - патрубок; 2 - трубчатый блок; 3 - скребковое  устройство; 4 -штуцер; 5 - труба

    Рисунок 5 - Схема трубчатого тонкослойного  отстойника 

    Стандартные трубчатые блоки изготавливают  из полихлорвинилового или полистирольного  пластика. Обычно применяют блоки  длиной около трех метров, шириной 0,75 м и высотой 0,5м. Размер трубчатого элемента в поперечном сечении составляет 5x5 см. конструкции этих блоков позволяют  монтировать из них секции на любую  производительность. Секции или отдельные  блоки легко можно устанавливать  в вертикальных или горизонтальных отстойниках [3].

    Трубчатые отстойники применяются преимущественно  для отделения из сточных вод  взвешенных веществ, чаще для уплотнения ила.

    Однако  широкое применение трубчатых отстойников  сдерживается несовершенством технологии производства трубчатых блоков. Кроме  того, еще не полностью решены вопросы  надежности работы, не найдены эффективные  меры борьбы с отложением осадка [9].

    Пластинчатые (полочные) отстойники.

    Пластинчатые  отстойники состоят из ряда параллельно  установленных пластин, между которыми движется жидкость [3]. 

    Известные в настоящее время конструкции  полочных отстойников можно условно  классифицировать по способу установки  и конструкции полок.

    По  первому признаку можно выделить отстойники:

    а) с горизонтальным расположением полок;

    б) с наклоном полок в продольном сечении;

    в) с наклоном полок в поперечном сечении.

    По  второму признаку различают отстойники с гладкими и гофрированными полками.

    Наиболее  выгодны с точки зрения обеспечения  минимальной высоты отстаивания  при равных условиях с другими  типами, отстойники с горизонтальным расположением полок. Однако из-за сложности  удаления осадка они не нашли применения.

    Отстойники  с размещением полок под углом  в продольном сечении отличаются самопроизвольным удалением осадка. Для этого типа полочных отстойников  возможны прямоточная схема движения осадка, когда направления движения осадка и потока совпадают (рис. 6 а), и противоточная, когда осадок движется навстречу потоку жидкости (рис. 6, б).

    

    а - прямоточная; б - противоточная

    1 - вход жидкости; 2 — полочный блок; 3 - сброс шлама; 4 - выход очищенной  жидкости; 5 - отвод нефтепродуктов 

    Рисунок 6 - Схемы полочных отстойников 

    При наклоне полок в поперечном сечении  движение осадка осуществляется по перекрестной схеме, т.е. вода движется перпендикулярно  к направлению движения осадка.

    В зависимости от типа отстойника достигается  различная степень отделения  взвешенных веществ. Считаются более  эффективными отстойники с наклоном полок в продольном сечении.

    В связи с внедрением полочных отстойников  для очистки коммунальных и производственных сточных вод проведен обстоятельный  анализ действующих очистных сооружений различного конструктивного исполнения. Рассмотрено несколько схем отстойников  с углами наклона полок 35, 45 и 55°  и расстоянием между ними от 50 до 400 мм. Предпочтение отдается отстойнику системы «Inka», работающему по прямоточной  схеме. Конструкцией отстойника (рис. 7) предусматривается раздельный отвод 
 

осадка  и очищенной воды, что обеспечивает высокий эффект очистки сточных  вод.

    Входной поток делится полками, установленными под углом 35°, на ряд потоков, при  прохождении которых в межполочных  каналах происходит осаждение механических примесей. Последние под действием  потока сползают по полкам в шламосборный бункер. Отстоявшаяся вода отводится  устройствами из водосборных камер, установленных с нижней стороны  полок. Шлам удаляется через патрубок.

     

    1 - входящий поток; 2 - полки; 3 - устройства  для отвода очищенной воды; 4 - патрубок

    Рисунок 7 - Полочный отстойник системы «Inka» 

    Преимущества  полочных отстойников способствует их применению при очистке нефтесодержащих  вод.

    Принципиальная  схема полочных отстойников фирмы  «С1В Process Ltd.» (Англия) аналогична приведенной  на рис. 6, причем отстойники при осаждении  механических примесей работают по схеме  а, а при очистке нефтесодержащих  вод - по схеме б.

    Голландская фирма «Pielkenrood - Vinitex Ltd.» используют компактные полочные отстойники, которые  по площади в 6 раз меньше обычных. Эти отстойники предназначены для  очистки вод, как от механических примесей, так и от нефтепродуктов.

    Достоинства трубчатых и полочных отстойников - их экономичность вследствие небольшого строительного объема, возможность  применения пластмасс, которые легче  металла и не корродируют в  агрессивных средах.

    Наряду  со строительством полочных отстойников  практикуется обустройство обычных  отстойников стандартными полочными  блоками [9].

    На  зарубежных нефтеперерабатывающих  заводах широкое распространение  получили нефтеловушки конструкции  фирмы «Shell» (США) с параллельными  пластинами (рис. 8), работающие по перекрестной схеме. 
 
 
 

    

 

    1 - трубопровод для подачи исходной  сточной воды; 2 - решетка; 3 -воздушник; 4 - нефть, собранная под колпаком; 5 - нефтесборный колпак; 6

    - уровень воды над колпаком; 7 - устройство для отвода собранной под колпаком нефти; 8 - перелив воды с колпака; 9 - лебедка; 10 - трубопровод отвода осветленной воды; 11 - пластины; 12 - трос; 13 - шланг для удаления осадка; 14 - песколовка

    Рисунок 8 - Схема многоярусной нефтеловушки конструкции фирмы «Shell» 

    Камера  нефтеловушки закрыта колпаком, который  охлаждается водой. Это позволяет  предотвратить испарение нефтепродуктов в атмосферу. Пластины изготовлены  из стали толщиной 1 мм и смонтированы под углом 45°. Расстояние между пластинами 100 мм. Оседающий шлам удаляется с  помощью специального шланга. Всплывающие  нефтепродукты собираются под колпаком. Длина отстойной части нефтеловушки - 8,5 м, ширина секции

    - 1,5 м, высота-2,1 м [2].

    Благоприятные гидродинамические условия в  потоке жидкости способствуют отделению  более мелких частиц нефтепродуктов, чем в обычных нефтеловушках. Сравнительные исследования нефтеловушек Американского нефтяного института (АНИ) и фирмы «Shell» показали преимущества последней (табл. 1.2) [9]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица   1.2  -  Сравнительные  данные   эффективности  работы

                       нефтеловушек Американского нефтяного  института (АНИ) и  

                       фирмы «Shell» (США) с параллельными  пластинами 
 

         

    На  рис. 9 представлена схема нефтеловушки с параллельными пластинами типа СРУ, работающая по противоточному принципу. 

    

 

    Рисунок 9 - Конструкция нефтеловушки типа СРУ 

    Особенность конструкции - гофрированные пластины, расположенные по направлению потока сточной воды под углом 45°. Секция нефтеловушки имеет поперечное сечение 100x11 см, длину 175 см. Число пластин  в одной секции равно 24 или 48 при  расстоянии между пластинами 4 или 2 см. Производительность по воде одной  секции составляет 15 м³/ч (расстояние между пластинами 4 см) и 30 м³/ч (расстояние - 2см). Каждая пластина имеет 5 впадин (желобов) и 6 выступов (колпаков). Осадок сползает по желобам (гофрам) в специальные вертикальные каналы, расположенные в торце отстойника, а всплывшие нефтепродукты собираются под колпаками (гофрами) и отводятся в вертикальные каналы, находящиеся в торце с противоположной стороны нефтеловушки.