Текст
я. А. КАРЕЛИН
ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ вод ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Допущено Управлением учебных заведений Министерства нефтяной промышленности в качестве учебника для техникумов
<|»ЙНЧ СК4>Й Чсаод > frX :«•!.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО НЕФТЯНОЙ И ГОРНО-ТОПЛИВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
М о с к'в а 1953 Ленинград
F
18—5—2
АННОТАЦИЯ
В книге рассматриваются основные вопросы проектирования, устройства и эксплуатации сооружений для очистки производственных сточных вод предприятий основных отраслей нефтяной промышленности (нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей).
Приводятся расчеты очистных сооружений, иллюстрируемые в необходимых случаях численными примерами.
Книга является учебником для учащихся нефтяных техникумов.
Рецензенты: гги^с. В В. Абрамов, инж. М. М. Толочко
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий учебник состоит из двух основных разделов: «Очистка производственных сточных вод» и «Эксплуатация очистных сооружений».
Последовательность изложения материала соответствует программе курса «Очистка производственных сточных вод», утвержденной Управлением учебными заведениями Министерства нефтяной промышленности.
В учебнике освещены только основные вопросы очистки производственных сточных вод нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих заводов в объеме утвержденной для данной дисциплины прсггаммы. Дополнительные сведения можно почерпнуть из технической литературы по этому вопросу.
При написании учебника автором были использованы новейшие литературные материалы, а также опыт научно-исследовательских и проектных институтов, строительных и эксплуатационных организаций.
Автор считает своим долгом выразить благодарность канд. техн, наук А. М. Конюшкову, взявшему на себя труд но редактированию книги.
Учебник по очистке производственных сточных вод издается впервые, и поэтому он, естественно, не лишен недостатков.
Автор с благодарностью примет все замечания и указания на недостатки, обнаруженные при чтении книги, и просит направлять их по адресу: Москва, Третьяковский проезд, д. 1/19, Гос-топтехиздат.
ВВЕДЕНИЕ
В директивах XIX съезда КПСС по пятому пятилетнему плану предусматривается значительное развитие нефтяной промышленности. Рост добычи нефти за пятилетие должен возрасти примерно на 85%.
В области переработки нефти нефтяники должны, как указано в директивах XIX съезда, увеличить за пятилетие мощности заводов по первичной переработке нефти, примерно, в 2 раза и по крекированию сырья — в 2,7 раза. Директивы партии, кроме того, обязывают обеспечить строительство новых заводов с приближением их к местам потребления нефтепродуктов. Это определяет задачи строительных организаций, обязанных обеспечить сооружение новых заводов в сжатые сроки, и эксплуатационников, обязанных заблаговременно подготовить кадры п обеспечить своевременный пуск новых заводов.
Задания пятого пятилетнего плана выполняются нефтяниками успешно.
Повышение уровня добычи и переработки нефти и грандиозное строительство предприятий нефтяной промышленности связано с значительным увеличением количества сточных вод, поступающих с нефтепромыслов и с заводов по переработке нефти.
На нефтеперерабатывающих заводах и на нефтепромыслах построены за последние годы более совершенные, чем ранее существовавшие, сооружения для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, — нефтеловушки с механизпрованным удалением из отстоенной воды нефти и осадка.
Над разрешением задач очистки производственных сточных вод работают наши многочисленные научно-исследовательские и проектные институты. Изучением и разработкой методов очистки производственных сточных вод и условий их спуска в водоемы успешно занимались и занимаются советские ученые: заслуженный деятель науки и техники П. С. Белов, проф. С. Н. Строганов, д-р техн, наук, проф. 3. Н. Шишкин, д-р техн, наук А. И. Жуков, член-корреспондент Академии медицинских наук СССР С. Н. Черкин-ский, проф. Н. А. Базякина, проф. М. М. Колабина и др.
В Советском Союзе борьба с загрязнением водоемов проводится в соответствии с общегосударственным планом развития народного хозяйства.
Советская наука и техника достигли больших успехов в области очистки сточных вод и во многом перегнали зарубежные науку и технику. Построены многочисленные технически совершенные очистные сооружения.
Однако еще более значительное строительство нефтеловушек и других сооружений для очистки производственных сточных вод предприятий нефтяной промышленности предстоит выполнить в ближайшие годы.
С целью устранения загрязнения водоемов производственными сточными водами Министерство нефтяной промышленности обязывает свои предприятия не допускать спуск нефти и нефтепродуктов в канализацию вместе с водой. Установлен порядок, согласно которому лица, допустившие спуск в канализацию и разлив нефти и нефтепродуктов, должны строго наказываться и лишаться премии, как за производственные упущения.
На каждом месторождении применительно к местным условиям должны быть разработаны мероприятия, обеспечивающие организованный отвод стоков.
Выбирать места для нефтяных скважин нужно с таким расчетом, чтобы загрязненные воды не попадали в водоемы. Территорию скважин следует обваловывать, а для приема сточных вод должны быть предусмотрены сборники.
На всех нефтеперерабатывающих заводах должны быть такие системы канализации, при которых возможно более широкое использование сточных вод с целью ограничения спуска их в водоем.
По эксплуатации технологических устройств, связанных с очисткой и спуском стоков в канализацию, разрабатываются инструкции, составляются перспективные планы комплексной реконструкции канализапионного и ловушечного хозяйства по каждому предприятию, чтобы сократить сброс сточных вод в открытые водоемы, допуская выпуск их только обезвреженными.
На предприятиях нефтяной промышленности, как и на других промышленных предприятиях, могут быть сточные воды следующих видов: 1) производственные, представляющие собой воды, использованные в процессе производства, а также пластовые воды нефтяных месторождений; 2) хозяйственно-фекальные или бытовые воды — от санитарных приборов административных зданий и бытовых помещений производственных зданий, а также от мытья полов этих зданий и помещений; из этой категории сточных вод следует выделять воды душевых, отличающиеся от прочих бытовых вод как по качественному составу, так и по режиму поступления (большими порпиями в короткие промежутки времени); 3) атмосферные или ливневые воды.
Производственные сточные воды характеризуются чрезвычайным разнообразием в отношении как количества и режима их поступления, так и их состава.
Производственные воды, участвующие непосредственно в технологических процессах, загрязняются специфическими для данного
производства веществами (например, нефтью или нефтепродуктами); воды же от охлаждающих устройств, от энергетических установок ТЭЦ, парокотельных и охлаждения компрессоров практически не загрязняются; такие воды называют условно чистыми производственными водами.
Эти воды чаще всего используются для оборотного или последовательного водоснабжения или могут быть спущены в водоем без очистки.
Спуск неочищенных производственных сточных вод в водоем (реку, озеро и др.) приводит к нарушению естественного режима водоема и ухудшению качества воды в нем. В водоеме увеличивается мутность воды, изменяется ее химический состав, уменьшается запас растворенного кислорода.
Особенно вредное влияние на водоем оказывают производственные сточные воды, содержащие нефть и нефтепродукты, так как в этом случае они вызывают образование пленки нефтепродуктов на поверхности водоема, вследствие чего прекращается поступление в воду кислорода из воздуха; при спуске в водоем сточных вод образуется осадок на дне водоема и вода приобретает запах и вкус нефти.
Загрязнение водоемов производственными сточными водами, содержащими нефть и нефтепродукты, может быть настолько велико, что водоемы оказываются не пригодными в качестве источников водоснабжения не только для хозяйственно-питьевых, но и производственных целей. В водоемах в результате отсутствия растворенного кислорода погибает рыба. При выпуске загрязненных сточных вод в море ухудшаются санитарные условия в прибрежной зоне.
Министерство здравоохранения СССР издает санитарные правила спуска промышленных сточных вод в общественные водоемы.
В соответствии с санитарными правилами 1 спускаемые сточные воды должны подвергаться очистке до такой степени, чтобы они не могли оказать вредного влияния на водоем.
Кроме того, целью очистки производственных сточных вод нефтяных предприятий должно являться выделение максимального количества содержащихся в них нефти и нефтепродуктов.
В производственных сточных водах нефтеперерабатывающих заводов содержится значительное количество и других вредных для водоема химических загрязнений, поступающих в воду в результате переработки нефти и очистки нефтепродуктов (сернистые щелочи, сероводород, серная кислота и др.). Недостаточное внимание к вопросам очистки сточных вод от этих загрязнений может привести к тяжелым последствиям. Этого можно избежать, если и для таких сточных вод запроектировать и построить соответствующие очистные сооружения и правильно их эксплуатировать.
1 Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий (НСП 101-51). Госстройиздат, 1951.
Весьма важным при очистке производственных сточных вод на сооружениях того или иного типа является вопрос удаления и обработки осадка, выделяемого из сточных вод.
Задача очистки сточных вод может считаться решенной, если правильно запроектированные и хорошо построенные очистные сооружения нормально эксплуатируются и обеспечивают необходимую степень очистки воды как для использования ее вновь в производстве, так и в случае спуска в водоем.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
СТОЧНЫХ вод
Глава I
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
§ 1. Количество, состав и свойства производственных сточных вод
Количество производственных сточных вод, поступающих в канализацию с тех или иных предприятий, определяется по данным технологических расчетов. Приблизительное количество сточных вод исчисляется по удельным расходам на единицу перерабатываемого сырья или получаемой продукции (1 т нефти, 1 т бензина и т. п.) или за единицу времени на агрегат.
Обычно составляют графическую схему водного баланса, показывающую: а) количество поступающей к каждому потребителю воды; б) количество воды, безвозвратно теряющейся в производстве; в) количество отработавшей (направляемой в канализацию) воды. Такая схема может быть составлена как в абсолютных количествах за единицу времени, так и в удельных расходах на единицу продукции.
Примерные значения удельных расходов воды для отдельных технологических установок нефтеперерабатывающих заводов и нефтепромыслов приведены в приложениях I и II.
Режимы поступления производственных сточных вод в канализацию на предприятиях нефтяной промышленности разнообразны.
На нефтепромыслах сточные воды при одновременном выпуске отстоенной воды из нескольких нефтяных резервуаров поступают в канализацию с большой неравномерностью.
На нефтеперерабатывающих заводах сточные воды от охлаждающих аппаратов (конденсаторов и холодильников) поступают в канализацию равномерно, т. е. коэффициент суточной и часовой неравномерности для этих вод равен единице: в других производствах эти коэффициенты больше единицы. Особенно резко колеблется приток сточных вод в канализацию от резервуарных парков, установок по защелачиванию бензинов и др.
Состав производственных сточных вод предприятий нефтяной промышленности очень разнообразен и зависит от природы содержащихся в них загрязнений.
По своей природе загрязнения сточных вод делятся на минеральные, органические и бактериальные.
К минеральным загрязнениям относятся песок, глинистые частицы, растворы солей, кислот и щелочей, а также многие другие вещества, поступающие в сточные воды при отделении их от сырой нефти и в процессе переработки нефти.
Органические соединения, являющиеся загрязнениями производственных сточных вод, очень разнообразны. Нефть является основным органическим загрязнением пластовых вод, извлекаемых на поверхность при эксплуатации нефтяных месторождений. Повышенное содержание органических вешеств в сточных водах получается также за счет попадания в них продуктов переработки нефти или реагентов, участвующих в технологическом процессе переработки нефти или газа.
Бактериальные загрязнения представляют собой живые микроорганизмы: дрожжевые плесневые грибы, мелкие водоросли и бактерии, в том числе и болезнетворные — возбудители брюшного тифа, дизентерии и др.
Последний вид загрязнений свойственен в основном бытовым сточным водам. Производственные сточные воды, содержащие нафтеновые кислоты, натриевые соли нафтеновых кислот, а также серную и соляную кислоты (обычные для сточных вод нефтяной промышленности загрязнения), в большинстве своем являются бактерицидными, т. е. обладают свойством убивать микробы [18].
По физическому состоянию загрязнения сточных вод делятся на: 1) нерастворенные примеси, состоящие из частиц песка, грунта, нефти и других веществ минерального и органического происхождения, находящиеся в воде во взвешенном состоянии; 2) растворенные вещества, находящиеся в виде истинного раствора; 3) эмульсии, представляющие собой смеси двух взаимно нерастворимых или не вполне растворимых жидкостей, в которых одна жидкость содержится в другой во взвешенном состоянии в виде микроскопических капель.
Частицы, взвешенные в виде капель малого размера, составляют дисперсную фазу, а вещество, окружающее микроскопические капельки, называется дисперсионной средой.
На фиг. 1 показана фотография капли сточной воды нефтеперерабатывающего завода, прошедшей нефтеловушку и представляющей собой нефтяную эмульсию, т. е. механическую смесь нефти и воды, причем нефть находится в воде в виде мелко раздробленных капелек. Эти капельки не сливаются друг с другом и поэтому не отделяются от воды. Ввиду того, что загрязнения в производственных сточных водах весьма разнообразны по их характеру и количеству и зависят не только от рода производства, но и от различных технологических процессов, дать какую-либо типовую характеристику этих вод не представляется возможным. В каждом отдельном случае состав производственных сточных вод необходимо определять: а) на действующих предприятиях — по результатам химических анализов сточных вод с установлением качественного и 10
количественного состава загрязнений; б) для вновь проектируемых предприятий — по данным, полученным от технологов производства о количестве и качестве загрязнений, подлежащих спуску в канализацию: в) для предварительных соображений при выборе площадок предприятий — по литературным источникам или по данным действующих предприятий, имеющих аналогичные технологические процессы. Количественный состав загрязнений определяется концентрацией их в единице объема сточных вод (в мг[л или г/м3).
Фиг. 1. Мпкрофотографичсскпй снимок капли сточной воды, содержащей 84 мг!л эмульгированных нефтепродуктов (увеличенный в 1800 раз).
Анализы сточных вод действующих предприятий производят для общего стока предприятия. В тех же случаях, когда предварительное ознакомление с технологией производства дает основание считать, что на предприятии образуются сточные воды, резко отличающиеся по своим свойствам (стоки условно чистые, весьма концентрированные, содержащие вредные и токсические вещества, и т. д.), необходимо исследовать не только обший сток, поступающий в водоем, но и стоки отдельных цехов. Это позволяет выявить наиболее вредные стоки и решить вопрос о целесообразности устройства местных (цеховых) очистных сооружений пли осуществления других мероприятий для обезвреживания сточных вод этих цехов.
При исследовании производственных сточных вод очень важно устанавливать и такие показатели, как осаждаемость и всплывае-
Фиг. 2. Цилиндр для определения нефти по объему.
мость примесей, коагулируемость и фильтруемость сточных вод, характеризующие свойства воды и обусловливающие выбор наиболее целесообразных методов очистки сточных вод.
Анализ производственных сточных вод производят по схеме, рекомендованной членом корреспондентом Академии медицинских наук СССР проф. С. Н. Черкинским [21] и одобренной Санитарным институтом им. Ф. Ф. Эрисмана. По этой схеме следует определять цвет, запах, прозрачность, активную реакцию, взвешенные вещества, всплывающие примеси, плотный остаток, окисляемость, количество осадка (после двухчасового отстаивания), влажность осадка.
Определения температуры, запаха и цвета воды должны быть произведены непосредственно на месте взятия пробы; при определении запаха должно быть указано, при каком разведении он исчезает.
Полный химический анализ сточных вод производят в лаборатории. Здесь определяют окраску сточной воды (качественно) и разведение, при котором окраска исчезает. Это определение производят в столбике жидкости высотой 20, 10 и 5 см.
Всплывающие примеси (нефть, масла и др.) определяют по объему при отстаивании в течение 15, 30, 45, 60 мин. и выражают в мл)л п затем пересчитывают в мг/л.
Прибор для определения объема всплывающей нефти (фиг. 2) представляет собой цилиндрическую трубку, суживающуюся к обоим концам, у которой верхний конец закрывается притертой пробкой, а нижний — краном. Узкая часть цилиндра градуирована с точностью до
0,05 мл. Переходная часть цилиндра калибрована от 1 до 10 мл. К нижнему концу узкой части цилиндра припаян кран, через который выпускают воду, отделившуюся от отстоявшейся нефти. Объем цилиндра рассчитан на 1 л воды.
Определение количества эмульгированных нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах, может быть произведено весовым или нефелометрическим методом.
Весовой метод исследования сточных вод с извлечением нефти разработан Санитарным институтом им. Ф. Ф. Эрисмана.
Для извлечения нефти из водного слоя 500 мл исследуемой, воды наливают в литровую делительную воронку, прибавляют 20 мл петролейного эфира (температура кипения 35—50°), взбалтывают несколько раз и дают отстояться. Затем воду переливают в ДРУГУЮ Делительную воронку, а эфирную вытяжку — в колбочку. Таким путем нефть извлекают из воды 4—5 раз, до тех пор, пока эфирная вытяжка не станет бесцветной. В эфирную вытяжку до-
бавляют около 5 г евежепрокаленного хлористого кальция и пробу оставляют на 12 час. Обезвоженную вытяжку фильтруют через обезжиренный фильтр во взвешенную колбочку объемом 50 мл. Эфир отгоняют через холодильник, соединенный с колбочкой.
пришлифованной отводной трубкой вают и взвешивают. Полученный вес рассчитывают в мг на 1 л воды, учитывая летучесть нефти при подсушивании.
Точность определения при весовом методе составляет +5%. Весовой метод можно применять в тех случаях, когда содержание нефтепродуктов в исследуемой сточной воде больше 100 мг/л. При меньшем содержании нефтепродуктов рекомендуется применять нефелометрический метод.
Нефелометрически и метод, разработанный в институте Водгео, применим при концентрации нефтепродуктов в пределах от 1 до 150 мг/л. Метод основан на сравнении при помощи нефелометра (фиг. 3) интенсивности светорассеивания коллоидного раствора исследуемой сточной воды п стандартного коллоидного раствора определенной концентрации при боковом их освещении.
Извлеченную нефть подсуши-
Фпг. 3. Нефелометр.
Приготовление растворов и определение концентрации эмульгированных нефтепродуктов в пробах сточной воды производятся следующим образом.
В тщательно вымытую и обезжиренную делительную воронку наливают пробу исследуемой сточной воды в количестве 500 мл и прибавляют сначала несколько капель концентрированной соляной кислоты, а затем 100 мл эфира. Соляная кислота необходима для уменьшения образования эмульсии воды в эфире \ Содержимое воронки осторожно перемешивают. Отделившийся при отстаивании водный слой сливают в другую делительную воронку, а эфирный слой в колбу, которую плотно закрывают пробкой. Экстракцию эфиром повторяют еще три раза, каждый раз прибавляя по 30 мл эфира. Соединенные эфирные вытяжки просушивают хлористым кальцием в течение 24 час. Затем эфирную вытяжку фильтруют через бумажный, предварительно промытый эфиром, фильтр и помещают в колбочку прибора для отгонки эфира (фиг. 4).
В колбочку бросают 3—4 капилляра для того, чтобы кипение эфира происходило равномерно. Эфир отгоняют на водяной бане при температуре 40—50° до объема 1,7 мл, равного объему маленькой колбочки. Затем содержимое колбочки обрабатывают 10 мл спирта-ректификата, вливают в мерный цилиндр, в который предварительно наливают 30—35 мл 0,1%-ного раствора желатина, а затем доливают его до объема 50 мл. Содержимое цилиндра
1 Кислота добавляется только при pH >7.
хорошо перемешивают и оставляют в покое 10 мие. Одновременно приготовляют раствор известной концентрации (стандартный раствор) для сравнения с исследуемым раствором.
После этого растворы сравнивают в нефелометре. Определив
толщины слоев стандартного и исследуемого растворов, при кото-
Фиг. 4. Прибор для отгонки эфира.
1 — колбочка для анализа сточной воды нефелометрическим методом; 2 — нолбочна для анализа воды весовым методом: J — дефлегматоры; 4 — термометры; 5 — холодильник; 6 — колба для эфира; 7 — закрытая электроплитка.
рых получается одинаковая интенсивность светорассеивания, производят расчет содержания нефтепродуктов в исследуемой сточной воде (в мг[л) по фор-
муле
_ ОСЛС1000
Си- huQ ’
где Сс — концентрация стандартного
одинаковой интенсивности
Q — объем сточной воды, взятой для Прозрачность воды определяют в цилиндре (фиг. 5) с плоским дном высотой 30 см из бесцветного стекла, градуированном по высоте в сантиметрах. Под плоское дно цилиндра кладут бумагу с напечатанным на ней стандартным шрифтом, а в цилиндр постепенно наливают испытуемую воду и через столб жидкости рассматривают шрифт. Высота столба жидкости (в см), при которой чтение шрифта еще возможно, и выражает прозрачность испытуемой жидкости. Расстояние цилиндра до шрифта должно 1—2 см.
К о л и ч е веществ,
воде, определяют анализом среднесуточных проб и выражают в мг/л подсушенного при температуре 105° вещества.
Количество осадка определяют в коническом сосуде емкостью 0,5—1,0 л, нижняя часть которого градуирована. Объем осадка замеряют через 15, 30, 60 мин. и результаты выражают в см3/л жидкости.
раствора;
/гси/ги—толщина слоев 1 стандартного и
исследуемого растворов при светорассеивания в см; анализа, в мл.
от дна быть
Фиг. 5. Прибор для определения прозрачности воды по шрифту.
с т в о взвешенных содержащихся в сточной
Объем осадка в зависимости от его влажности можно определять-по уравнению
С1>
где — объем осадка влажностью рг% в л или м3;
W2 — объем осадка влажностью р2 % в л или .w3.
Реакция сточных вод является очень важным показателем, характеризующим кислотность или щелочность этих вод. Реакцию определяют при помощи лакмусовой бумаги, но это не дает возможности определить степень кислотности или щелочности. Количественное определение кислотности или щелочности в настоящее время производится по концентрации в воде водородных ионов. Как известно, молекулы воды подвергаются в определенной степени диссоциации с образованием ионов водорода IP и ионов гидроксила ОН'. В чистой воде диссоциация эта весьма незначительна и концентрации в ней водородных и гидроксильных ионов равны, т. е., иначе говоря, количество ионизированного водорода в 1 л воды, равно одной десятимиллионной грамма (10~7 г/л). В воде, содержащей растворенные вещества, при кислой реакции концентрация водородных ионов больше, а гидроксильных соответственно меньше; при щелочной реакпии — наоборот. Таким образом, при повышении кислотности воды концентрация водородных ионов будет равна 10—6 а/л, 10~ь г 1л и т. д.; при переходе к щелочной реакции концентрация будет 10~8 г/л, 10~9 г/л и т. д.
Концентрацию водородных ионов обозначают через pH (потенциал водорода), а величину ее условно выражают логарифмом величины концентрации с обратным знаком. Таким образом, для нейтральной реакции pH =7, для кислой реакции pH < 7 п для щелочной pH > 7.
Установить кислотность или щелочность сточной воды можно также путем определения того количества щелочи или кислоты, которое необходимо для нейтрализации воды. Для этого пользуются нормальными растворами щелочей или кислот. Нормальным называется раствор, содержащий в 1 л 1 грамм-эквивалент растворенного вещества.
Производственные сточные воды в зависимости от рода производства и характера технологического процесса отдельных гсхов-могут иметь различную реакцию — от сильно выраженной кислой до сильно щелочной.
Кислые воды действуют разрушающе на материал сооружений. При сильно выраженной кислой реакции сточных вод приходится предварительно производить их нейтрализацию, после чего они могут быть направлены на очистные сооружения или спущены в водоем.
При анализе также определяют содержание в сточных водах сульфатов, хлоридов, сероводорода (свободного и связанного) и других характерных ингредиентов — иода, брома, б о р а, а также ядовитых веществ (нафтено-
Фиг. 6. Прибор для измерения поверхностного натяжения воды.
вых кислот, тетраэтилсвинца). Органические загрязнения сточных вод характеризуются окисляемостыо, выражаемой вмг/л кислорода.
Бактериологическое исследование сточных вод состоит в определении общего числа бактерий в 1 мл, числа кишечных палочек в 1 л (показателя фекального загрязнения) и характерной микрофлоры.
При изучении состава пластовых вод очень важно определять поверхностное натяжение, выражающееся в динах на 1 см2. Поверхностное натяжение является одним из показателей пригодности пластовой воды для обратной закачки в пласт при вторичных методах добычи нефти. Поверхностное натяжение воды можно измерять при помощи прибора, показанного на фиг. 6 !. Действие прибора основано на отрывании металлической пластинки от поверхности жидкости.
Прибор представляет собой пустотелый конус из нержавеющей стали, основанием которого служит круг диаметром 30 ел/; на вершине конуса имеется кольцо, к которому присоединяется максимальный динамометр.
Для измерения поверхностного натяжения основание конуса опускают на поверхность воды, затем за верхнее кольцо динамометра плавным движением поднимают прибор вверх (до отрыва его от поверхности воды) и отмечают показания динамометра.
Данные о составе, свойствах и количестве производственных сточных вод, а также об условиях спуска их в водоем являются основой для проектирования очистных канализационных сооружений и установления режима работы этих соору-
жений при их эксплуатации, поэтому изучение характеристики производственных сточных вод имеет самое серьезное значение.
§ 2. Сточные воды нефтепромыслов
Па нефтепромыслах приходится иметь дело с производственными, бытовыми и атмосферными сточными водами.
Производственные сточные воды могут быть подразделены на следующие виды:
1) пластовая вода, поступающая из недр земли вместе с нефтью и отделяемая от нее на обезвоживающих установках промысла:
2) вода от промывки эксплуатационных скважин;
3) отработавшая вода от компрессорных станций;
'Шулейкин В. В. Физика моря. Гостеоретпздат, 1933.
4) вода от котельных, гаражей и промышленных предприятий, расположенных в границах нефтепромысловой территории.
Производственные сточные воды первых двух видов содержат нефть в результате непосредственного соприкосновения с ней. Сточные воды третьего и четвертого видов, как правило, не содержат нефти, но вследствие того, что на нефтепромысловой территории устраивается общесплавная система канализации (см. § 6), эти сточные воды, попадая в общие каналы, также загрязняются нефтью. Сточные воды последних трех видов составляют незначительный объем — всего только от 0,5 до 1,5 .и3 воды на 1 т нефти.
Основную массу производственных сточных вод на нефтепромыслах составляют пластовые воды. Состав пластовых вод может быть самым различным и определяется анализом.
Приведем для примера характеристику пластовых вод одного из нефтяных месторождений.
Солевой состав пластовых вод в различных местах по высоте продуктивной толщи изменяется с определенной закономерностью. Наиболее минерализованные воды встречаются в верхнем отделе продуктивной толщи, где содержание солей доходит до 160—300 г/л. По мере увеличения стратиграфической глубины содержание солей уменьшается до 90—100 г/л. Солевой состав воды при этом характеризуется в основном наличием хлористого натрия и хлоридов щелочно-земельных металлов.
По мере дальнейшего увеличения стратиграфической глубины отмечаются дальнейшее уменьшение содержания солей и резкое изменение их * состава.
’Xi В еще более глубоких горизонтах появляются воды уже другого типа — ^’щелочные. Границы смены жестких пластовых вод верхних водоносных го-^ризонтов щелочными водами на отдельных площадях находятся на разной глубине. Обычно глубина залегания щелочных вод увеличивается в определенном направлении в соответствии с погружением пластов того или иного горизонта.
Ввиду того, что на нефтеносных площадях скважинами вскрывается весь разрез продуктивной толщи, имеется много скважин, из которых вместе с нефтью поступает вода из различных горизонтов.
Преобладание тех или других вод обусловливает характер сточных вод, поступающих с отдельных промысловых площадей.
Вместе с пластовыми водами в канализацию поступает значительное количество отработавшей производственной воды, состав которой зависит от состава воды в источнике водоснабжения.
В солевом составе пластовых вод отдельных нефтяных месторождений обнаружено наличие весьма малых количеств ряда соединений и элементов. В то же время эти микрокомпоненты вод придают им специфический характер. К числу их принадлежат иод, бром, бор, нафтеновые кислоты и др.
Распространение в водах нефтяных месторождений нафтеновых кислот мало изучено, хотя они и представляют собой характерный компонент этих вод. Систематические исследования показали, что нафтеновые кислоты имеются лИЩь: В'ццдах ограниченного числа месторождений. ., 1
2 3*к. Jft 1592. 5 ' ‘ • • • ’ " 17
Сложность определения нафтеновых кислот в ряде случаев приводит и к неверным результатам анализа вод.
Содержание нафтеновых кислот в водах нефтяных месторождений Советского Союза колеблется в широких пределах — от ничтожных количеств (следов) до сотен миллиграммов на литр.
Нафтеновые кислоты поступают в воды непосредственно из нефти. Наиболее богаты нафтеновыми кислотами бакинские и эмбен-ские нефти.
Среди многих других микроэлементов и соединений, специфических для вод нефтяных месторождений, могут быть отмечены барий, стронций и фтор. Закономерности распространения этих элементов в водах недостаточно выяснены.
В табл. 1 приведены характеристика и средний химический состав сточных вод (общего стока) одного из нефтепромыслов.
Таблица 1
Анализ сточных вод нефтепромысла
Показатели Результаты определений
среднее максимум минимум
Запах Нефти и сероводорода
Прозрачность, см Объемный вес сточной воды при 20°, 2,7 4,5 1,0
г)смл 1,00 1,05 0,998
pH • . - 7,65 8,40 6,50
Щелочность, градусы Окисляемость натуральной воды, 55,3 143,2 6,7
мг О2 на 1 л Окисляемость фильтрованной ноды, 230 870 110
мг Оа на 1 л 210 750 95
Аммиак солевой, мг[л 30,0 90,0 8,0
Углерод органический, мг/л .... 200 650 10
Нафтеновые кислоты » .... 200 800 20
Механические примеси » .... 1300 4000 500
Прокаленные вещества » .... 860 3740 150
Нефть (общее количество), мг/л . . В том числе: 1500 10000 800
всплывающая эмульгированная и растворен- 1450 — —
ная 50 — —
Объемный вес нефти, г/см* .... 0,90 0,99 0,85
Сероводород Кинематическая вязкость сточной 30% проб содержат сероводород
воды, дн/смг 0,0101 0,013 0,009
Цвет сточной воды зависит от того, какую нефть (светлую или темную) она содержит, а также от наличия взвешенных веществ, главным образом частиц глины.
Основными загрязнениями промысловых сточных вод, как это видно из табл. 1, являются нефть и механические примеси (глина,.
песок). Содержание нефти в сточных водах резко колеблется в течение суток от нескольких десятков миллиграммов до нескольких граммов в 1 л. Среднее содержание нефти в сточных водах составляет 1500 мг/л. Нефть в сточных водах в основном образует плавающую пленку.
Многочисленные исследования сточных вод главных промысловых канав одного из нефтяных районов показали, что содержание нефти в среднем слое проб воды после отделения нефти, всплывающей в результате трехчасового отстаивания, не превышает в среднем 50 мг/л. Такое содержание нефти в среднем слое стстоенных проб воды близко к количеству нефти, растворяющейся в воде, и свидетельствует о том, что количество эмульгированной нефти в сточной воде нефтепромыслов невелико.
Содержание механических примесей в виде песка, глины и т. п. в сточных водах нефтепромыслов зависит главным образом от характера грунта, а также от конструкции канализационной сети (открытая или закрытая сеть). Среднее количество этих примесей, можно считать 1300 мг/л.
Как обнаружено указанными выше исследованиями, в сточных водах нефтепромыслов образуются также агломераты из механических примесей, нефти и воды, представляющие собой комки неправильной формы. Эти комки имеют удельный вес меньше единицы, вследствие чего они всплывают в воде, оставаясь под слоем всплывшей нефти.
Сточные воды нефтепромыслов всегда в большей или меньшей степени жесткие. Реакция их всегда щелочная. На приморских промыслах они иногда сильно засолены вследствие разбавления, пластовых вод морской водой, расходуемой для технических нужд.
Большое практическое значение имеет состав донного осадка в канавах, отводящих сточные воды.
В результате осаждения взвешенных частиц из сточных вод на дне канавы постепенно образуется слой отложений взвеси.
Так как канавы н большинстве случаев открытые, то при сильных ветрах в них попадают пыль и песок с поверхности земли; это увеличивает количество осадка в канаве. Наблюдения показывают, что канавы, несмотря на значительную скорость протока воды в них, быстро заиливаются, причем осадок остается на дне и стенках канавы. Это объясняется тем, что в результате смешения вод различной жесткости в промысловых канавах выпадает углекислый кальций.
Выпадающий в виде осадка углекислый кальций может цементировать поверхностный слой донных отложений, и, постепенно наращиваясь, способствовать накоплению донных отложений и препятствовать их размыву. По мере движения воды по канаве происходят ее дегазация и разрушение бикарбонатов.
Цементация донного осадка может происходить также за счет процессов брожения, преимущественно за счет образования гидросульфида железа при связывании сероводорода, образующегося в процессе восстановления сульфатов.
Донный осадок обычно черного цвета, главным образом из-за нефти, которая захватывается осадком.
Бытовые сточные воды на нефтепромыслах, так же как и на всяких других промышленных предприятиях, содержат обычные для этого вида сточных вод загрязнения, хорошо изучены и достаточно подробно освещены в литературе.
Атмосферные воды образуются при выпадении на нефтепромысловую территорию атмосферных осадков. Возможным загрязнением этих вод является нефть, смываемая с поверхности земли вблизи эксплуатационных скважин. Загрязненные атмосферные воды отводятся вместе с производственными сточными водами. Кроме того, атмосферные воды должны быть отведены с обвалованных площадок резервуарных парков.
§ 3. Сточные воды нефтеперерабатывающих заводов
На территории нефтеперерабатывающих заводов, так же как и на нефтепромыслах, имеются производственные, бытовые и атмосферные сточные воды.
Производственные сточные воды образуются в результате обезвоживания и переработки нефти. Бытовые сточные воды поступают от умывальников, душей, уборных и смыва полов административных зданий и бытовых помещений. Атмосферные воды образуются вследствие выпадения атмосферных осадков на проезды, площадки технологических установок и резервуарных парков, а также на другие площади заводской территории.
Производственные сточные воды на нефтеперерабатывающих заводах разделяются на загрязненные и условно чистые, как это было указано выше.
Состав загрязненных производственных сточных вод весьма разнсобразан. По характеру основных загрязнений они могут быть разделены на воды, содержащие: а) нефть и нефтепродукты; б) серную кислоту и сульфаты; в) сернистые щелочи (сульфиды натрия); г) сероводород.
Производственные сточные воды, содержащие нефть и нефтепродукты, характерны для всех нефтеперерабатывающих заводов. Производственные же сточные воды, содержащие загрязнения других видов, образуются на заводах, перерабатывающих сернистую нефть.
Относительное количество сточных вод, загрязненных нефтью п нефтепродуктами, наиболее велико.
Эти воды распределяются следующим образом (в % от общего количества) [1]:
Содержащие нефть и нефтепродукты....................*'5
» серную кислоту и сульфаты............. 9,9
» сернистые щелочи ....................... 0,1
» сероводород ............................. 25
На заводах, где имеется своя ТЭЦ, возникает также необходимость в удалении шлама-осадка, выделяющегося из воды на водо-умягчительных установках, работающих по методу осаждения.
Условно чистые воды поступают от конденсаторов паровых турбин, компрессорных станций и пр.
Общее количество сточных вод зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются система водоснабжения (прямоточная или оборотная), температура воды, подаваемой на охлаждение, и глубина переработки нефти (совершенство технологической схемы завода).
Так, при прямоточной системе водоснабжения и температурном перепаде 25° удельный расход воды на 1 т нефти составляет (в at3):
на заводах прямой перегонки нефти..............10—15
на крекинг-заводах ............................15—35
на нефтеперерабатывающих заводах с переработкой
газа.......................................50—80
Указанные расходы даны без учета воды, расходуемой ТЭЦ, которые, как известно, являются потребителями больших количеств воды. С учетом же воды для ТЭЦ удельный расход воды на
крупных заводах достигает 120 л«3 на 1 т нефти. При оборотной системе водоснабжения количество потребляемой заводом воды составляет до 10% от указанных расходов.
Сточными водами, содержащими нефть и нефтепродукты, являются воды, образующиеся в результате отстаивания и деэмульсации нефти, отработавшие воды от охлаждения конденсаторов и холодильников, воды от промывки аппаратуры установок, аварийных стоков, переливов из аппаратуры, атмосферные воды, стекающие с площадок технологических установок и резервуарных парков.
Эти сточные воды имеют по-
Несяцы
Фиг. 7. График колебания температуры производственных сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты.
вышенную температуру, которая
зависит от технологического процесса отдельных установок. Наблюдается сезонное колебание температуры сточных вод, вызываемое в основном изменением температуры воды, подаваемой на производство. Теплообмен между сточной водой, протекающей по трубам, и окружающим грунтом несколько выравнивает температуру сточных вод. На фиг. 7 показаны колебания в течение года температуры сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, на нефтеперерабатывающих заводах [1].
На графике видно, что температура сточных вод колеблется от 12° в январе до 42° в августе и в среднем равна 20°.
Сточные воды этого вида загрязнены в основном нефтью, нефтепродуктами и механическими примесями в виде песка, мелких глинистых частиц, а также различного рода попадающими извне веществами.
Нефть и нефтепродукты в сточных водах находятся: а) в виде крупных шарообразных частиц, всплывающих и образующих нефтяную пленку; б) в виде эмульсии; в) в растворенном состоянии.
Для очистки сточных вод от нефти очень важно знать, в каком именно виде из указанных содержатся нефть и нефтепродукты в воде. Основные затруднения встречаются при очистке сточных вод от эмульгированной нефти, и они тем больше, чем выше стойкость нефтяной эмульсии, которая определяется степенью раздробленности капелек нефти и твердых частиц в воде. Мелко раздробленные капельки нефти труднее выделяются из воды, чем крупные. Устойчивость различных механических примесей в эмульсии также зависит от степени раздробленности — дисперсности их.
Чем меньше размеры частиц, тем легче они перемешиваются и распределяются в воде. В этом и заключается одна из причин повышения стойкости образующейся эмульсии при увеличении раздробленности капелек нефти и твердых частиц [14].
Общее количество нефти и нефтепродуктов в сточных водах может быть различно и зависит от технологического процесса производства, состояния аппаратуры и трубопроводов йот опытности и аккуратности обслуживающего персонала.
Количество нефти и нефтепродуктов, содержащееся в сточных водах действующих заводов восточных районов СССР, установленное на основании многочисленных анализов, составляет (в %) в среднем по отношению к перерабатываемому сырью [1]:
на заводах прямой перегонки нефти............0,5
на крекинг-заводах...........................1,0
на заводах с углубленной переработкой нефти и газа ......................1,25
Количество всплывающей нефти и нефтепродуктов в каждом
отдельном случае различно, но оно обычно составляет наибольший процент от общего количества нефти и нефтепродуктов, находящихся в сточной воде.
Количество эмульгированных нефтепродуктов в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов колеблется в широких пределах — от 50 до 500 мг/л, а в некоторых случаях и до 1000 мг/л. В среднем содержание эмульгированных нефтепродуктов в общем стоке заводов следует считать 60—100 мг/л.
Значительное повышение содержания эмульгированных нефтепродуктов в общем стоке происходит за счет сточных вод отдельных установок.
Так, например, сточные воды от установок по термохимической подготовке нефти к переработке, попадая в общую канализационную сеть, вызывают образование эмульсии типа «белая вода», ко-22
торая является очень устойчивой и препятствует выделению нефтепродуктов даже при большой продолжительности отстаивания, исчисляемой несколькими сутками.
Основное затруднение, возникающее при очистке сточных вод от нефтяных эмульсий, заключается в том, что эти эмульсии не могут быть выделены путем простого отстаивания.
Нефтепродукты в сточных водах содержатся и в растворенном состоянии, однако они слабо растворимы в воде. Так, по данным Уфимского нефтяного научно-исследовательского института (УфНИИ) в сточных водах нефтеперерабатывающего завода содержится до 25 мг/л растворенных нефтепродуктов (в среднем 15 мг/л). Однако и незначительного количества растворенных нефтепродуктов достаточно для того, чтобы вода получила керосиновые запах и привкус.
Количество минеральных механических примесей зависит от ряда факторов, основными из которых являются: наличие механических примесей в воде, сбрасываемой из сырьевых резервуаров, качество производственной воды, потребляемой заводом, а также степень благоустройства заводской территории, с которой поступают атмосферные воды.
Обычно сточные воды нефтеперерабатывающих заводов в отличие от сточных вод нефтепромыслов содержат незначительное количество механических примесей, колеблющееся в пределах 50— 250 мг/л. В среднем можно считать содержание механических примесей в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов 150 мг/л.
Песок и глинистые частицы составляют 95% механических примесей. Размер этих частиц 70—150/z. Они осаждаются на дно со скоростью 0,5—1,8 мм/сек, увлекая за собой нефть в осадок; другие же мелкодисперсные частицы размером 10—2Qfi благодаря наличию в них нефтяной пленки всплывают на поверхность и располагаются под слоем нефти.
Для характеристики состава производственных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов в табл. 2 приведены данные анализов сточных вод, содержащих нефтепродукты при оборотном водоснабжении.
Эти данные показывают, что количество нефтепродуктов в сточных водах колеблется от 0,04 до 1% и в среднем составляет 0,5%. Количество эмульгированных нефтепродуктов составляет 50—1000 мг/л.
Кроме нефтепродуктов, в этих сточных водах содержатся и другие загрязнения (например, сероводород). Количество их зависит от технологической схемы производства на данном заводе, сорта сырья, вырабатываемых продуктов.
Как видно из приведенных данных, основная масса сточных вод нефтеперерабатывающих заводов характеризуется повышенным pH, разнообразным солевым составом, большим содержанием всплывающих и эмульгированных нефтепродуктов и наличием небольшого количества нефтепродуктов в растворенном состоянии.
Таблица 2
Анализ производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты, нефтеперерабатывающих заводов
Показатели Результаты определений минимум | максимум'
Цвет Желтоватый
Запах Нефтепродуктов
Прозрачность, см 2,5
Объемный вес сточной воды, г!см3 0,998 1,000
Объемный вес нефтепродукта, г]см3 0,850 0,870
Температура, °C 20 37
рн .. 7,8 8,0
Общее количество нефтепродуктов, мг[л .... 400 10 000
В том числе:
всплывающих 335 8 975.
эмульгированных 50 1000
растворенных 15 25
Минеральные примеси, мг/л 50 250
Плотный остаток, Л(г/л:
общий 600 850
прокаленный 300 570
Окисляемость на холоде, мг)л 100 600
Сероводород, лг/л 0 10
Сульфаты, .мг/л 80 125
Абсолютная вязкость сточной воды г)см сек . . 0,01 —
Сточные воды, содержащие серную кислоту и сульфаты, получающиеся от сернокислотных очистных установок, характеризуются следующими данными.
Концентрация серной кислоты в отработавшей воде колеблется от 2,0 до 4,0 а/л; содержание нефтепродуктов достигает 2,5 г/л. Температура отработавшей воды 25°.
Режим спуска сточных вод из водяных отстойников равномерный в течение суток.
Из щелочных отстойников сернокислотных установок периодически (один раз в смену) сбрасывается отработавший раствор щелочи, содержащий главным образом сульфаты натрия и свободную щелочь (NaOH) до 1,5 г/л.
Нефтепродукты содержатся в отработавшем растворе щелочи в количестве до 4000 мг/л исключительно в эмульгированном состоянии.
На отдельных заводах обезвоживание и обессоливание нефти все еще производят термохимическим способом с применением деэмульгатора — нейтрализованного черного контакта (НЧК).
Сточные воды от промывки нефти нейтрализованным черным контактом сильно загрязнены серной кислотой и нефтяной эмуль
сией. Концентрация серной кислоты в стоках достигает 250 г /л. Нефтепродукты содержатся в них в меньшем количестве. Так, например, проба воды, отобранная на одном из нефтеперерабатывающих заводов, представляющая собой молочно-белую сточную воду, после трехсуточного отстоя содержала 1100 мг/л нефтепродуктов.
Сточные воды, содержащие сернистые щелочи, получаются от защелачивания бензинов при прямой перегонке нефти, а также от газофракционирующих и других установок. Примерный анализ сернисто-щелочных вод приведен в табл. 3.
Таблица 3
Анализ сернисто-щелочных вод от защелачивания бензинов прямой гонки
Показатели
Результаты определений
минимум максимум
Цвет ......................................
Запах .....................................
Прозрачность, см .............................
Объемный вес жидкости, г/см3..................
Общая щелочность, считая на NaOH, г/л . . . . Вещества, титруемые с иодом, считая на S, г/л . Сероводород, считая на S, г/л.................
Общая сера, непосредственно определяемая, г/л . Na2S2O3, считая на S, г/л.....................
Na2SO3, считая на S, г/л .....................
Окисляемость по Кубелю, г/л кислорода . . . . Осадок по.объему после двухчасового отстаивания, мл/л.....................................
Желто-коричневый Сероводорода н нефтепродуктов
2
1,098 1,16
70 150
12 32
10 42
10 50
1,0 10
0,10 0,20
75 140
Нет Взвешенные
170
2,5
хлопья
225
Плотный остаток после прокаливания, г/л . . . Количество нефтепродуктов (бензиновые фракции), г/л .... ..............................
Сточные воды, содержащие сероводород, поступают из конденсаторов смешения атмосферных трубчаток и от охлаждения барометрических конденсаторов атмосферно-вакуумных трубчаток, а также образуются за счет конденсации паров воды из этих аппаратов при переработке сернистых нефтей.
Содержание сероводорода в воде зависит от состава перерабатываемой сырой нефти и от глубины вакуума в барометрических конденсаторах. Так, например, при переработке туймазинских (девонских) нефтей среднее содержание сероводорода в воде, выходящей из конденсаторов смешения, составляет 50 мг/л с колебаниями от 30 до 150 мг/л.
Кроме сероводорода, эти воды загрязнены нефтепродуктами. Количество их в воде составляет в среднем 2500 мг/л.
В случае переработки нефти с большим содержанием серы коли
чество сероводорода в воде может быть более значительно и в от" дельных случаях, например при переработке ишимбайской нефти» достигает 400 мг/л.
Сточные воды, содержащие особый вид загрязнений. Если на нефтеперерабатывающих заводах имеются этилосмесительные установки, то следует считаться с возможностью разлива этиловой жидкости на этих установках и попадания ее в сточную воду. Кроме того, этиловая жидкость попадает в сточную воду в виде этилированного бензина при обеззараживании спецодежды, с подтоварной водой из резервуаров для хранения этилированного бензина, особенно на нефтебазах, и в некоторых других случаях.
Этиловая жидкость представляет собой опасный вид загрязнений вследствие содержания в ней тетраэтилсвинца (сокращенно ТЭС), являющегося ядовитым веществом, которое необходимо немедленно обезвреживать и удалять.
Тетраэтилсвинец представляет собой металлорганическое соединение — бесцветную тяжелую жидкость. Молекулярный вес ТЭС — 323,3. Удельный вес при 20° — 1,652.
Значительная летучесть ТЭС наблюдается даже при температурах, близких к нулю. В воздухе сравнительно быстро образуются значительные концентрации паров ТЭС, которые тяжелее воздуха в 11,2 раза. С водой ТЭС не реагирует. Растворимость его вводе незначительна — не превышает 30—60 мг 'л. В спирте, эфире, бензине, нефтяных маслах, ацетоне и в некоторых других органических соединениях ТЭС хорошо растворим.
Производственные сточные воды катали-заторных фабрик, входящих в состав нефтеперерабатывающих заводов, содержат до 3000 мг/л сернокислого алюминия. Эти воды представляют интерес с точки зрения возможности использования содержащегося в них сернокислого алюминия в качестве коагулянта при очистке сточных вод от эмульгированной нефти.
Атмосферные воды, стекающие с заводских проездов и площадей заводской территории, не загрязненных нефтепродуктами, считаются условно чистыми сточными водами.
Бытовые сточные воды на нефтеперерабатывающих заводах по своим физико-химическим свойствам, по количеству и характеру загрязнений не отличаются от обычных бытовых сточных вод.
§ 4. Использование производственных сточных вод и извлечение из них ценных веществ
Производственные сточные воды как нефтепромыслов, так и нефтеперерабатывающих заводов могут быть использованы на нужды производственного водоснабжения. На нефтепромыслах пластовые воды, содержащие иод, бром и другие ценные для промышленности и народного хозяйства вещества, являются в отдельных случаях промышленным сырьем для получения этих веществ.
Фиг. 8. Схема закачки воды в нефтяные пласты.
Такие пластовые воды выделяются из массы всех вод нефтепромыслов и направляются на переработку на соответствующие промышленные предприятия, созданные на их базе.
Во многих случаях пластовые воды после их очистки стано-* вятся пригодными для обратной закачки их в пласт через новую скважину (фиг. 8) с целью повышения давления в пласте, под действием которого нефть поступает к скважинам, т. е. для так называемого заводнения нефтяных пластов при вторичных методах добычи нефти.
Закачиваемая вода проникает в пористые породы, где она медленно разливается, продавливается сквозь лабиринт пор, трещин и вытесняет оттуда нефть. Она снимает с песчинок тончайшие пленки нефти. Так, например, на некоторых промыслах для закачки в пласты была использована от-
стоенная в нефтяных резервуарах пластовая вода. Содержащаяся в ней нефть, рассеянная в виде мельчайших частиц, при отстаивании в резервуарах всплывает наверх, а вода направляется в на
Фиг. 9. Схема очистки воды для закачки в пласты.
I — жидкость (вода и нефть) из скважин; 2 — вода после первичного отстаивания; 3 — вода после вторичного отстаивания; 4 — насос; 3 — вода к нагнетательным скважинам; 6—нефть.
гнетательные скважины.
Очистная установка весьма проста и состоит из трех резервуаров I, II, III (фиг. 9). Продукция скважин поступает через патрубки в верхней части резервуаров I и III, в которых происходит первичное отстаивание нефти. Из нижней части этих резервуаров вода перепускается в верхнюю часть резервуара II, где повторно отстаивается и отбирается снизу насосом, подающим воду в нагнетательные скважины.
Пластовая вода может быть также использована для промывки песчаных пробок при освоении нефтяных скважин.
Отработавшая вода компрессорных станций на нефтепромыслах, как правило, должна использоваться для оборотного водоснабже-
ния с предварительным охлаждением ее на градирнях или в брызгальных бассейнах.
На нефтеперерабатывающих заводах для повторного и оборот-.ного водоснабжения широко используются условно чистые воды. Например, для повторного водоснабжения может быть использована отработавшая вода, сбрасываемая из холодильников отдельных технологических установок, которая не загрязнена нефтепродуктами и имеет температуру около 27,5°. Для этого устраивают станции подкачки, которые подают воду, сбрасываемую с технологических установок в сеть охлажденной воды, где она перемешивается с основной массой охлажденной воды и вновь используется на производстве. В других случаях из отработавшей воды с целью оборотного ее использования должны быть выделены нефтепродукты, попавшие в нее вследствие неисправности охлаждающей аппаратуры. Выделяют нефтепродукты в нефтеотделителях. Кроме того, отработавшая вода должна быть охлаждена на градирнях.
Загрязненные нефтью и минеральными примесями производственные сточные воды после их очистки могут быть использованы также для производственного водоснабжения, например для целей гидрозолоудаления и др. Особенно важно извлекать из производственных сточных вод такие ценные вещества, которые попадают в сточную воду по ходу технологического процесса и могут быть возвращены в производство; это в основном относится к извлечению из сточных вод нефти и нефтепродуктов.
Сточные воды, получающиеся в результате выщелачивания и нейтрализации нефтепродуктов (содержащие сернистые щелочи), в заводской практике обычно называют щелочными отбросами. Однако наименование «щелочной отброс» уже устарело ввиду того, что этот «отброс» является в ряде случаев ценным продуктом.
По своей физико-химической природе щелочные отбросы представляют собой водные растворы нафтеновых мыл; растворы эти имеют коллоидный характер. Обычно щелочные отбросы содержат некоторое количество нефтепродукта (масла).
Качество щелочных отбросов значительно изменяется в зависимости от сорта выщелачиваемого дестиллата, химического состава применяемого реагента (каустическая сода, кальцинированная сода, аммиак) и его концентрации, от технологической схемы выщелачивающей установки и режима выщелачивания (температура, способ перемешивания, давление и пр.).
Щелочные отбросы можно разделить на три группы: к первой группе относятся отбросы, полученные при выщелачивании и нейтрализации бензинов прямой гонки и деструктивной перегонки; ко второй — отбросы, полученные при выщелачивании керосинов, дизельных топлив и газойлевых фракций; к третьей — отбросы, полученные при выщелачивании масляных дестиллатов или нейтрализации окисленных нефтяных масел.
В щелочных отбросах первой группы свободная щелочь содержится в незначительном количестве. Основная часть связанной
щелочи находится в виде сернистого натрия. Количество щелочных отбросов этой группы бывает невелико, и они в настоящее время почти не утилизируются.
За последнее время на нефтеперерабатывающих заводах изыскиваются пути использования этих щелочей.
Из сернистых щелочей от защелачивания бутан-бутеновой фракции, перекачиваемых на химический завод, путем повышения их концентрации добавкой крепкой NaOH и продувкой сероводородом, получаемым на том же нефтеперерабатывающем заводе, производится товарный продукт — гидросульфид натрия.
Эта операция избавляет заводы от значительного количества вредных сточных вод и дает ежегодно значительную экономию средств.
Сернистые щелочи от защелачивания бензиновых дестиллатов имеют очень слабую концентрацию, и для ее повышения требуется большое количество крепкой NaOH. Кроме того, они содержат значительное количество эмульгированных тяжелых углеводородов, не улетучивающихся при выпаривании и продувке сероводородом, а остающихся в получаемом гидросульфиде и загрязняющих его.
По указанным причинам эти щелочи не пригодны для получения гидросульфида натрия.
При наличии в отработавшем щелочном растворе значительного количества свободного NaOH его можно использовать для предварительного защелачивания нефти. Теоретически такое применение не может быть вполне оправдано вследствие увеличения содержания серы в защелачиваемой нефти за счет сернистых соединений используемой щелочи; однако, как показывает практика, значительного ухудшения качества нефти при использовании указанных растворов не происходит. При малом содержании свободного NaOH в отработавшем щелочном растворе они не могут быть использованы для предварительного защелачивания нефти.
Из указанного следует, что в настоящее время утилизация сернистых щелочей имеет в значительной степени случайный характер и зависит от благоприятных местных условий, например от наличия поблизости химического завода. В большинстве случаев сернистые щелочи не используют и сбрасывают в водоемы; они являются самым вредным загрязнением сточных вод нефтеперерабатывающих заводов.
Щелочные отбросы первой группы, если они содержат большое количество фенольных соединений, можно использовать как препарат для борьбы с вредителями сельского хозяйства и как дезин-фекг . чное средство.
В случае, если щелочные отбросы получены после выщелачивания бензинов кальцинированной содой, щелочь в щелочных отходах может быть регенерирована путем отдувки сероводорода из раствора при подогреве последнего до 50—70°.
Регенерация кальцинированной соды происходит по следующей реакции:
NaSH + NaHCO, NaaCOt+ H,S
Выделяющийся сероводород необходимо сжигать в специальных печах.
Щелочные отходы второй группы, получаемые при выщелачивании каустической или кальцинированной содой керосиновых дестиллатов, газойлевых фракций и дизельных топлив, имеют наибольшее значение, поскольку они являются хорошим сырьем для производства мылонафта, асидола и асидол-мылонафта.
Как известно, при деэмульсации в качестве деэмульгатора применяется нейтрализованный черный контакт, представляющий собой водный раствор натриевых солей сульфокислот.
В результате разбивки нефтяной эмульсии указанные сульфосоли почти полностью переходят в воды, полученные после деэмульсации. До последнего времени эти воды не использовали и спускали в заводскую канализацию. Как установлено проведенными работами [6], нагретые до температуры 45—50° деэмульсационные воды, содержащие сульфосоли, при добавлении их к нефтяным эмульсиям способствуют разбивке последних и этим снижают расход деэмульгатора.
Отбросы третьей группы, получаемые при выщелачивании масляных дестиллатов и нейтрализации окисленных масел, составляют значительную часть всех щелочных отбросов.
В состав масляных щелочных отбросов входят отбросы от щелочной очистки масел (свыше 20 наименований).
Щелочные отбросы этой группы отличаются по своему составу от отбросов второй группы сравнительно низким содержанием нафтеновых кислот и высоким содержанием минеральных масел.
Вопрос о рациональной утилизации масляных щелочных отбросов еще нельзя считать решенным.
Нафтеновые кислоты, содержащиеся в масляных фракциях нефтей, в значительной части теряются при кислотной очистке и в процессе сухого выщелачивания, а также вследствие уноса их с промывными водами при мокром выщелачивании. Но и те масляные нафтеновые кислоты, которые извлечены из дестиллатов и находятся в щелочных отбросах, используются по целевому назначению в очень незначительной степени; перерабатываются только щелочные отбросы от выщелачивания веретенных, трансформаторных и турбинных масел. При этом пелевым продуктом является так называемый асидол-мылонафт. Основная масса масляных щелочных отбросов применяется главным образом для нейтрализации кислых гудронов, в результате чего содержащиеся в отбросах смазочные масла и нафтеновые кислоты в дальнейшем переходят в деэмульгатор (НКГ), котельное топливо и др.
Глава II
СИСТЕМЫ И СХЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
§ 5. Системы и схемы канализации
Общесплавная канализация представляет собой единую канализационную сеть для сточных вод всех видов: бытовых, производственных и атмосферных.
Канализация, состоящая из двух (или нескольких) самостоятельных сетей, из которых по одной сети отводятся бытовые сточные воды, а по другим — производственные и атмосферные воды, называется раздельной.
Сеть, предназначенную для отведения атмосферных вод, называют водостоками или ливневой сетью.
Сеть производственной канализации, предназначенную для отведения производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты, и атмосферных вод, загрязненных нефтепродуктами, называют производственно-ливневой сетью.
Сети, по которым отводят производственные сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, соответственно называют сетью кислых вод или сетью щелочных вод.
На нефтепромыслах чаще всего применяют общесплавную систему преимущественно в виде открытых каналов, по которым отводятся загрязненные сточные воды всех видов, в том числе и хозяйственно-фекальные, однако с предварительной местной механической или биологической очисткой их перед выпуском в общую сеть в соответствии с требованиями санитарной инспекции. Условно чистые воды, а в отдельных случаях и пластовые воды, как уже было указано ранее, в случаях их использования для промышленного водоснабжения или для других целей выделяются из общей массы сточных вод и отводятся по назначению самостоятельными сетями.
На промыслах с крутым рельефом местности и незаболоченных или мало заболоченных атмосферные воды легко удаляются естественным путем по тальвегам и оврагам в водоем.
Искусственные каналы устраивают в этом случае лишь с целью предотвращения заболачивания отдельных участков. Производственные и бытовые воды после очистки в этом случае отводятся
кратчайшим путем открытыми лотками или трубопроводами малого диаметра в ближайшие водоемы или тальвеги, так как выпуски этих сточных вод в основном концентрируются на определенных участках нефтепромыслов: на нефтесборных пунктах, в резервуарных парках, у компрессорных. Таким образом, на нефтепромыслах может быть осуществлена и раздельная система.
На нефтеперерабатывающих заводах и других предприятиях нефтяной промышленности применяют раздельную систему канализации, состоящую из нескольких отдельных канализационных сетей.
При этом условно чистые воды, как правило, выделяют из общей массы производственных сточных вод и отводят самостоятельной сетью для повторного или оборотного,их использования на производстве. Лишь при незначительном количестве условно чистых вод их объединяют с атмосферными водами, не имеющими специфических загрязнений, и отводят по ливневой сети непосредственно в водоем.
Атмосферные воды, стекающие с площадок технологических установок, а также с обвалованных территорий резервуарных парков и загрязненные поэтому нефтью и нефтепродуктами, отводятся на очистные сооружения одной сетью вместе с производственными сточными водами, содержащими нефть и нефтепродукты.
Бытовые сточные воды на заводах нефтяной промышленности отводятся отдельно от производственных сточных вод и подвергаются самостоятельной очистке.
Во всех случаях система канализации должна решаться комплексно с системой водоснабжения предприятия и особенно в части использования производственных сточных вод. При выборе системы канализации предприятия предусматриваются четкое разделение сточных вод на отдельные виды и в соответствии с этим самостоятельное отведение стоков как внутрицеховой, так и наружной системой канализации.
При проектировании производственной канализации предприятий нефтяной промышленности необходимо учитывать особенности отведения и очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты.
Изучение состава сточных вод, содержащих нефтепродукты, показывает, что нефть и нефтепродукты, попадающие в канализацию, находятся там в виде: а) всплывающих частиц, которые составляют наибольший процент от общего количества нефти и нефтепродуктов; б) эмульгированных нефти и нефтепродуктов, которые при значительном разбавлении их водой в канализационной сети могут частично деэмульгироваться и также всплывать; в) растворенных нефтепродуктов (в незначительном количестве).
Отделение от воды нефти и нефтепродуктов при благоприятных условиях может происходить уже в канализационной сети. В связи с этим к устройству канализации на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих заводах, а также на других предприятиях, где имеются сточные воды, содержащие всплывающие примеси, должны предъявляться особые требования.
Учитывая, что турбулентный режим движения воды в сети повышает растворимость нефтепродуктов в воде и способствует образованию нефтяной эмульсии, следует проектировать канализационную сеть таким образом, чтобы в ней было обеспечено спокойное движение жидкости со скоростью 0,8—1,0 м/сек, при которой происходит самоочищение канализационных труб. Такая скорость называется самоочшцающей, так как при ней не только не происходит выпадения осадка из сточных вод, но смывается и осадок, выпавший в часы минимальных расходов. Не следует допускать резких изменений уклонов сети. Совершенно недопустимо резкое падение уровня воды (перепады) в колодцах коллектора, вызывающие турбулентность потока, так как при наличии перепадов коллектор не может быть использован как отделитель нефти от воды.
Недопустимо устройство станций перекачек до того, как из сточных вод будут выделены нефть и нефтепродукты. Не следует также допускать и резкого изменения направления потока. Повороты коллекторов следует делать возможно более пологими и плавными. Нельзя допускать присоединения боковых линий к коллектору, при котором получаются встречные потоки, т. е. под тупым углом к направлению движения воды в коллекторе. Перед очистными сооружениями должен быть прямолинейный участок коллектора длиной не менее 20—30 м, па продолжении оси которого следует располагать очистные сооружения. При выполнении указанных мероприятий снижается интенсивность перемешивания жидкости и создаются условия, при которых, на поверхности воды в коллекторе может образовываться нефтяная пленка, т. е. может начаться процесс отстаивания.
Для уменьшения живой силы потока и обеспечения плавного входа жидкости в нефтеловушку канализационная сеть на последнем участке перед нефтеловушкой должна прокладываться с уклоном не более 0,001—0,002. Только при этом условии создаются наиболее благоприятные условия отстаивания воды и отделения от нее нефти.
Канализационные системы необходимо проектировать в соответствии с нормами и техническими условиями (Н и ТУ-12-49) на проектирование наружной канализации.
Требования, предъявляемые к канализации, в основном сводятся к следующему.
1. Канализационные сеть и сооружения должны быть прочными и обеспечивать пропуск расчетных расходов сточных вод.
2. Строительные материалы для сооружений и трубопроводов должны применяться с учетом характера сточных и грунтовых вод и противостоять их коррозирующему влиянию.
3. Конструкции сооружений и оборудования должны обеспечивать надежную, удобную и экономичную эксплуатацию.
4. Оборудование насосных станций и других сооружений и узлов рекомендуется однотипное с взаимозаменяемыми деталями.
5. В тех случаях, когда прекращение работы того или другого объекта недопустимо по технологическим соображениям, нео<!Гхо-
3 Зан. -V 1592. 33
димо дублирование сооружений или использование резервных источников питания.
6. Канализационные сети должны иметь возможно малое протяжение.
7. Работа канализационных сетей должна быть вполне надежной.
Одним из приемов, обеспечивающих надежную работу канализационных сетей, является кольцевание их путем замыкания тупиковых участков или путем устройства соединительных линий между параллельными коллекторами. Замыкание дает возможность взаимного переброса сточных вод из одного участка в другой в случае аварии или засорения; по соединительным линиям между коллекторами можно перебрасывать сточную воду из верхней части одного коллектора в нижнюю часть другого коллектора.
§ 6. Особенности устройства канализации нефтепромыслов
Канализация современных нефтепромыслов имеет ряд особенностей, существенно отличающих ее от канализации других промышленных предприятий.
Основной особенностью является значительная площадь района нефтепромыслов, достигающая в ряде случаев десятков квадратных километров.
Объекты, от которых необходимо отвести сточную воду (объекты водоотведения), разбросанные на обширной территории нефтепромыслов, как уже отмечалось ранее, могут быть весьма разнообразны.
На нефтепромыслах в настоящее время, как правило, предусматривается закрытая эксплуатация скважин с герметизированной подачей нефти на один или два промысловых сборных пункта, состоящих из группы железных резервуаров. На обезвоживающих установках при сборных пунктах производится обезвоживание нефти, в результате которого отстаивается пластовая вода. Кроме того, нефть деэмульгируется. Полученная в результате обезвоживания и деэмульсации нефти пластовая вода должна быть отведена в канализацию.
При наличии на нефтепромыслах обессоливающих установок промывные производственные воды от этих установок должны быть удалены посредством канализации.
Сточные воды отводят не только от сооружений, предназначенных для добычи, транспортирования, обработки п хранения нефти, но и от многих подсобных предприятий п жилых поселков, расположенных в границах нефтепромыслов. Атмосферные осадки дают значительное количество сточных вод. Должно быть обеспечено удаление сточной воды от нефтяных скважин, из которых вода поступает периодически при промывке и ремонте скважин, а также атмосферных вод с территории скважины (площадью около 200 м2), огражденной канавами или валиками.
При проектировании и устройстве канализации промыслов всегда следует учитывать развитие нефтедобычи и совершенствова
ние системы сбора нефти. Так, например, нужно учитывать, что номере разбуривания скважин возникают новые нефтесборные пункты с резервуарными емкостями. Нужно предусматривать также последовательный перевод скважин с одного метода нефтедобычи на другой, в частности с газлифтного на глубиннонасосный, что связано с ликвидацией компрессорных станций и, следовательно, уменьшением количества сточных вод.
Особенно важное значение при устройстве канализации на нефтепромыслах имеет нефтеулавлпвание, задачей которого являются максимальное снижение потерь нефти со сточными водами и предохранение водоемов от загрязнения нефтью.
Должны быть также решены вопросы, связанные с использованием сточной воды и с утилизацией содержащихся в воде ценных веществ: брома, пода и различных солей.
Все это указывает на сложность выбора схемы нефтепромысловой канализации.
В большинстве случаев спуски производственных сточных вод (от мерников, наземных нефтяных резервуаров, отстойников, компрессорных станций, обессоливающих и деэмульсационных установок и т. д.) бывают расположены на поверхности земли или на небольшой глубине, что позволяет устраивать неглубокую канализационную сеть, которая может быть открытой пли закрытой.
Следует отметить, что на нефтепромыслах, где атмосферных вод обычно намного больше, чем производственных вод, устройство закрытой сети приводит к удорожанию канализации, поскольку требуется укладка труб большого сечепия.
Кроме того, для сбора атмосферных вод при закрытой сети потребовалось бы большое количество лпвнеприемнпков и соединительных веток. Устройство закрытой канализационной сети нецелесообразно еще и потому, что она прп эксплуатации загрязняется твердым осадком, который из закрытой сети удалять значительно труднее, чем из открытой. Закрытая сеть может оказаться более экономичной лишь в тех случаях, когда необходимы противофиль-трапионные экраны или специальная облицовка поверхности открытых каналов в целях защиты водоносных горизонтов от проникновения в них сточных вод. Закрытые коллекторы целесообразно также устраивать на тех отдельных участках, где по условиям рельефа местности требуется большое заглубление.
Стоки, образующиеся периодически при промывке эксплуатационных скважин, а также атмосферные воды с площадок практически не оказывают влияния на загрязнение территории, если осуществлены мероприятия, предотвращающие загрязнение территории нефтью. Для этого площадки действующих скважин должны быть изолированы от промысловой территории путем ограждения их канавами пли небольшими валиками. Сточные воды от огражденной площади скважины должны отводиться в этом случае в водонепроницаемые сборники емкостью 5—10.w3, откуда они вывозятся автоцистернами на ближайшие очистные сооружения. Устройство
канализационной сети от каждой скважины экономически невыгодно вследствие большой протяженности линий.
На решение схемы канализации группы нефтепромыслов существенное влияние оказывают взаимное расположение отдельных промыслов и рельеф местности.
Для промыслов, значительно удаленных друг от друга, целесообразно применение схемы децентрализованной канализации с самостоятельным отведением сточной воды от отдельных промысловых площадей непосредственно в водоем. В этом случае не требуется устройства магистральных каналов большой протяженности, поэтому такая схема является наиболее экономичной.
Чаще всего канализация нефтепромыслов осуществляется по следующей схеме.
От объектов водоотведения производственные сточные воды всех видов направляют по сети самотечных промысловых каналов в магистральные каналы, по которым их отводят на очистные сооружения и затем в водоем.
Если по местным условиям самотек невозможен, то приходится строить станции перекачки. При этом для атмосферных вод надо устанавливать регулирующие емкости с целью уменьшения мощности насосов (в нормальных условиях эти насосы используются для перекачки только производственных вод) п диаметров напорных трубопроводов.
Очистные сооружения на промыслах нужно размещать таким образом, чтобы были максимально уменьшены потери нефти со сточными водами. Для этой цели необходимо устраивать местные и центральные очистные сооружения.
Местные очистные сооружения предназначаются для задержания нефти непосредственно у объектов перед выпуском сточных вод в канализацию во избежание потери нефти вследствие испарения ее при транспортировке стоков по открытым каналам на большое расстояние. Местные очистные сооружения располагают при нефтесборных пунктах или резервуарных парках. Рассчитывают их на прием сточных вод от нескольких ближайших объектов.
Центральные очистные сооружения устраивают на главных магистральных каналах, отводящих сточные воды от большого нефтепромыслового района перед выпуском сточных вод в водоемы. На центральные очистные сооружения наряду со сточными водами, уже прошедшими первичное нефтеулавливание, поступает большое количество неочищенных вод, притекающих из присоединенных к главному магистральному каналу коллекторов, на которых по каким-либо причинам не предусмотрено нефтеулавливание; кроме того, поступают и атмосферные стоки с загрязненных нефтью площадей.
В качестве примера на фиг. 10 показана одна из возможных схем канализации нефтепромыслов.
Сточные воды нефтепромысла в соответствии с рельефом местности отводятся в юго-западном направлении. В северо-восточной части территорпи размещен узел центрального нефтеулавливания
с регулирующей емкостью и перекачкой воды в центральный магистральный канал. Отвод сточной воды со средней части территории промысла производится самотеком через узел центрального нефте-улавливания. В юго-западной части территории промысла расположен другой узел нефтеулавливания и самостоятельный спуск сточной воды в водоем (море). При устройстве канализации промысла обеспечивается также осушение территории.
Фиг. 10. Схема капализацип нефтепромысла.
1 — ливнесброс; 2 — нефтеловушка; 3 — регулирующая емкость; 4 — насосная станция; 5 — очистные сооружения хозяйственно-фекальной канализации; в — северный канал; 7 — нижний канал; 8 — верхний канал.
Противопожарные требования, предъявляемые к нефтепромысловой канализации, приводятся в противопожарных нормах строительного проектирования предприятий нефтедобывающей промышленности. В соответствии с этими нормами:
1) канализационные сооружения (каналы, лотки, нефтеловушки, резервуары, здания насосных станций и т. д.) должны быть выполнены из несгораемых материалов;
2) во избежание распространения огня при пожаре должны быть установлены гидравлические затворы с водяной подушкой не менее 0,25 м-.
а) на магистральных линиях канализации через каждые 400 .и;
б) на выпусках от мерников, групповых установок, нефтяных насосных, котельных и др.;
в) на канализационных линиях до и после нефтеловушки;
г) на ответвлениях от группы резервуаров или одного резервуара за пределами ограждения (обвалования);
3) узлы нефтеулавливания при наличии наземных нефтяных резервуаров (для хранения и разделки нефти) должны иметь пеносливные камеры или трубы с водораспылителями;
4) резервуарные емкости следует ограждать земляным валом высотой не менее 1 м или несгораемой стеной с таким расчетом, чтобы объем, образуемый ограждением, соответствовал объему одного резервуара;
5) должна быть организована надлежащая охрана канализационной системы;
6) узлы нефтеулавливания необходимо оборудовать приборами пожарной сигнализации и телефонами;
7) на канализационных узлах должен быть устроен противопожарный водопровод;
8) систему нефтепромысловой канализации во всех случаях следует согласовывать с органами противопожарной охраны.
§ 7. Особенности устройства канализации нефтеперерабатывающих заводов
Производственные сточные воды нефтеперерабатывающих заводов, спускаемые в канализацию, сначала поступают в приемники, устанавливаемые в производственных помещениях технологических установок, цехов или в резервуарных парках, насосных станциях, сливных и наливных эстакадах и др.
Приемниками производственных сточных вод служат трапы, воронки, лотки, трубы пт. д., располагаемые в полу помещений, у технологических аппаратов (холодильников, конденсаторов и пр.) и машин (компрессоров, насосов и пр.).
Из приемников сточные воды поступают в трубы внутренней канализационной сети, называемой внутрицеховой канализацией. По трубам внутрицеховой канализации производственные сточные воды отводятся через один или несколько выпусков в наружные канализационные сети.
Для того чтобы воздух и газ из наружной канализационной сети не попадали внутрь зданий и во избежание распространения огня в случае пожара по сети производственной канализации на выпусках внутрицеховой канализации устанавливают колодцы с гидравлическими затворами (фиг. 11).
При проектировании системы канализации, как уже указывалось, следует предусматривать четкое деление сточных вод на отдельные виды ввиду их различного качественного состава и отведение их по самостоятельным сетям как внутрицеховой, так и наружной канализации, т. е. по раздельной системе.
Это позволяет правильно использовать сточные воды и обеспечивает возможность извлечения из них ценных веществ. Кроме того, это позволяет правильно выбирать материал труб для канализационных сетей в зависимости от устойчивости их против химического воздействия на них тех или иных загрязнений. Главным же образом применение раздельной системы канализации облегчает 38
очистку производственных сточных вод, позволяя применять наиболее эффективные методы очистки.
С этой целью для отдельных видов производственных сточных вод устраивают самостоятельные очистные сооружения.
При решении схемы канализации основной задачей является осуществление самотечного отведения всех сточных вод завода к очистным сооружениям и в водоем, так как устройство и эксплуатация станций перекачек в условиях нефтеперерабатывающих заводов доставляют много затруднений вследствие особого характера загрязнений производственных сточных вод.
При перекачке сточных вод, содержащих нефтепродукты, повышается растворимость нефтяных веществ и облегчается образование эмульсий, вследствие чего затрудняется отстаивание нефти от воды в нефтеловушках. Содержащиеся в производственных сточных водах сероводород и серная кислота вызывают коррозию насосного оборудования и напорных трубопроводов. При эксплуатации станций перекачки производственных сточных вод, содержащих указанные химические ’загрязнения и особенно сероводород, необходимы особые меры предосторожности, что также связано с большими затруднениями.
Все это делает менее надежной работу станций перекачки и, следовательно, всей системы канализации.
При неизбежности по местным условиям перекачки насосную станцию следует располагать после нефтеловушки.
При выборе системы канализации возникает важный вопрос о числе канализационных сетей на заводской площадке.
На нефтеперерабатывающих заводах, где сырьем является не сернистая нефть, обычно принимают раздельную систему канализации, состоящую из двух канализационных сетей: одна — для отвода производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты, и загрязненных нефтепродуктами атмосферных вод (производственно-ливневая сеть) и другая — для отвода бытовых и душевых сточных вод (бытовая или хозяйственно-фекальная сеть).
Ливневые (атмосферные) воды, не загрязненные нефтью или нефтепродуктами, отводятся с территории завода сетью открытых или закрытых водостоков.
Фиг. И. Колодец с гидравлическим затвором.
1 — бетонные кольца; 2 — чугунная двухраструбная муфта; 3 — чугунные сливные трубы; 4 — набивная часть колодца; 5 — 32L-глушка.
Условно чистые производственные воды (от конденсаторов паровых машин, охлаждения компрессоров и др.), как правило, в канализацию не поступают, а используются для оборотного водоснабжения завода. Эти воды поступают самотеком к насосной станции по сети условно чистых вод, называемой часто сетью горячей воды, откуда они подаются насосами на градирню для охлаждения. После этого они вновь поступают в систему производственного водоснабжения.
Для оборотного водоснабжения используются также производственные воды от охлаждения на технологических установках завода,' для этих вод укладывается своя сеть горячей воды. Эти сети обычно относят не к системе канализации, а к системе водоснабжения завода. Если же условно чистые воды не используются для водо-
----/ -- —Д -----ш
Фиг. 12. Схема канализации завода, перерабатывающего несернистую нефть.
1 — комбинированная установка (прямая перегонка, крекинг мазута, крекинг бензинолигроиновых фракций и газовый блок): 2 — сернокислотная очистка; 3 — вторичная перегонка; 4 — административные здания; 5 — силовая станция; 6 — резервуарные парки; 7 — нефтеловушка; 8 — очистные сооружения для бытовых вод; 9 — шламо-отстойник; 10 — сооружения для очистки производственных стоков; 1 — сеть условно чистых вод; II — сеть вод, загрязненных нефтью (производственнс-ливневая канализация); III — сеть бытовых вод; IV — сеть шламовых вод (напорная линия).
снабжения, а отводятся в водоем (самостоятельно или вместе с атмосферными незагрязненными водами), то такие отводящие линии относят к системе канализации завода.
На заводах, где имеются установки для умягчения воды (хим-водоочистка), устраивают отдельную сеть для отведения шламовой воды от этих установок. Отводят шламовую воду обычно под напором насосов, устанавливаемых в помещении химводоочистки.
Все сточные воды после их очистки поступают в общий канал, отводящий их в водоем.
Схема канализации завода, перерабатывающего несернистую нефть, показана на фпг. 12.
На заводах, перерабатывающих сернистую нефть, система канализации значительно сложнее, чем на заводах, перерабатывающих несернистую нефть. Число канализационных сетей здесь больше и определяется не только технологией производств, при которых образуются те или иные загрязнения, но и рядом других факторов,
главным из которых является правильное объединение производственных сточных вод по видам загрязнений для совместной их очистки с целью ее облегчения.
Сточные воды: а) содержащие нефть и нефтепродукты, попадающие от технологических установок, из сырьевых и товарных резервуаров и др., б) ливневые воды с площадок, загрязненные нефтью, и в) воды от промывки площадок и лотков технологических трубопроводов, объединяются в производственно-ливневой сети и отводятся на самостоятельные очистные сооружения.
Сточные воды, содержащие серную кислоту, сульфаты (Na2SO4) и не прореагировавшие щелочи (NaOH), подвергаются взаимной нейтрализации путем смешения кислых стоков со щелочными. При получении нейтральной реакции такие воды могут быть спущены в сеть производственно-ливневой канализации.
Если путем смешения и усреднения нейтральная реакция стоков не достигается (см. § 22), то на заводе укладывается отдельная сеть для сернокислых сточных вод и производится самостоятельная их очистка (нейтрализация с предварительным выделением нефтепродуктов в нефтеловушках). Эта сеть укладывается из керамических труб с кислотоупорной заделкой стыков; смотровые колодцы и колодцы с гидравлическими затворами также должны быть из кислотоупорных материалов.
Имеющие кислую реакцию, загрязненные сероводородом (В 2S), сточные воды от барометрических конденсаторов атмосферно-вакуумных трубчатых установок прямой перегонки пефтп отводятся также отдельной сетью (сеть сероводородных вод) на самостоятельные очистные сооружения, где производится выделение нефтепродуктов и сероводорода. Сеть для сероводородных сточных вод устраивается также из керамических труб с кислотоупорной заделкой стыков.
В колодцах на этой сети не следует применять металлических скоб и крышек во избежание образования пирофорного железа вследствие соединения сероводорода с железом. При таком соединении выделяется большое количество тепла, что может вызвать взрыв и воспламенение паров бензина в сети.
Смотровых колодцев должно быть возможно меньше. Обслуживающему персоналу категорически запрещается спускаться в колодцы без противогазов.
Объединение стоков, при котором получаются химические реакции с выделением ядовитых газов, не допускается. Нельзя, например, смешивать сернисто-щелочные воды с кислыми водами, так как при этом выделяется сероводород по уравнению
2NaHS+ H2SO4 = Na2SO4 + 2H2S
Сернисто-щелочные сточные воды, содержащие сульфид натрия (Na2S) и кислый сульфид натрия (NaHS), имеют, как было указано, очень высокую концентрацию загрязнений, достигающую 100 г/л, поэтому для них также требуются самостоятельная очистка и отве-
дение к очистным сооружениям отдельной сетью из керамических труб (для выделения нефтепродуктов и нейтрализации щелочей).
Нельзя допускать объединения стоков, при котором образуется большое количество осадка, могущего засорять трубопроводы, например при спуске шламовых вод в производственно-ливневую сеть. Лишь при небольшом абсолютном количестве этих стоков и равномерном их поступлении сооружение отдельной сети необязательно. В этом случае они могут быть приняты в производственноливневую сеть.
Бытовые сточные воды завода отводятся отдельной канализационной сетью, объединяемой, если возможно, с сетью бытовой канализации жилого поселка для совместной очистки или использования па полях орошения.
Условно чистые воды здесь так же, как и на заводах, перерабатывающих несернистую нефть, используют для оборотного водоснабжения. Если их не используют на заводе, то отводят с установок по самостоятельной сети условно чистых вод в ближайший водоем и спускают без очистки. Каждая технологическая установка или отдельные резервуарные парки должны иметь самостоятельную канализационную сеть, присоединяемую непосредственно к заводским сетям, отводящим стоки к очистным сооружениям.
После очис t ки все производственные сточные воды, а также бытовые воды могут быть объединены в общем канале, отводящем их в водоем за пределы заводской площадки.
При устройстве канализации следует руководствоваться противопожарными техническими условиями строительного проектирования предприятий нефтегазоперерабатывающеп промышленности.
В соответствии с этими техническими условиями производственная канализация должна удовлетворять следующим требованиям.
1. Пропускная способность канализации должна быть рассчитана на прием производственных стоков, ливневых вод, отводимых в производственную канализацию, и 50% пожарного расхода воды, если последний больше расчетного ливневого расхода.
2. Канализационная сеть должна быть закрытой и выполнена из несгораемых материалов.
3. Во избежание распространения огня по сети производственной канализации во время пожара на ней должны быть установлены гидравлические затворы в специальных колодцах. В каждом гидравлическом затворе слой воды, образующий затвор, должен быть высотой не менее 0,25 м.
4. Гидравлические затворы должны быть установлены на всех выпусках от цехов с технологической аппаратурой, площадок технологических установок, групп резервуаров, помещений узлов задвижек, групп аппаратов, насосных, котельных, сливно-наливных эстакад, нефтеловушек и т. д.
5. Все производственные сточные воды, отводимые сетью производственной канализации и содержащие нефтепродукты, должны направляться для очистки в нефтеловушки. Вдоль сети должны 42
быть установлены гидравлические затворы на расстоянии не более 250 м друг от друга, а также до и после нефтеловушек на расстоянии не менее 10 м от них. В случаях, если при нескольких нефтеловушках имеется общий коллектор для отвода уловленных нефтепродуктов, то на каждом присоединении к коллектору должен быть установлен гидравлический затвор.
6. Нефтеловушки можно устраивать индивидуальные (местные) для каждого объекта или центральные — для всего предприятия в зависимости от схемы производственной канализации и характера отводимых стоков.
На градирню или В бодоен
----I -------------Ш --- Р ----------------------И7 *
----В ------------В -------------£7
Фиг. 13. Схема полной раздельной системы канализации завода, перерабатывающего сернистую нефть.
I — обессоливающая установка; 2 — атмосферно-вакуумная трубчатка, крекинг мазута, крекинг бензино-лигроиновых фракций и газовый блок: 3 — горячая сернокислотная очистка; 4 — холодная сернокислотная очистка; 5 — вторичная перегонка; 6 — административные здания; 7 — силовая станция: 8 — резервуарные парни: 9 — нефтеловушка и аэротенк; 10 — нефтеловушка и нейтрализатор; 11 — нефтеловушка; 12 — установка для обезвреживания отработавшей щелочи; 13 — очистные сооружения для бытовых вод; 14 — шламоотстойник; 15 — сооружения для доочистки производственных стоков; I — сеть условно чистых вод; II — сеть сероводородных вод; Ш — сеть вод, загрязненных нефтью (производственно-ливневая канализация); IV — сеть сернистых вод; V — сеть сернокислых вод; VI — сеть бытовых вод; VII — сеть шламовых вод (напорная линия).
Очистные сооружения, как правило, строят из железобетона, бетона, кирпича или бута с изоляцией в необходимых случаях поверхностей от коррозии.
На фиг. 13 показана схема полной раздельной системы канализации нефтезавода, работающего на сернистой нефти.
В последнее время на нефтеперерабатывающих заводах начали применять несколько иную схему канализации, при которой предусматривается использование для водоснабжения или для других целей водного хозяйства производственных сточных вод, не только условно чистых, но и некоторых из загрязненных.
В этом случае условно чистые воды собирают и отводят на градирни так же, как и при обычно применяемой схеме. Загрязнен
ные же сточные воды разделяют на такие, которые после очжстки от нефтепродуктов и минеральных примесей могут быть использованы вновь в производстве, и на содержащие большое количество солей и других примесей, оказывающих вредное влияние на технологическую аппаратуру, вследствие чего они не могут быть использованы вновь в производстве.
К загрязненным сточным водам, которые не могут быть использованы в производстве, относятся стоки от сырьевых резервуарных парков, электрообессоливающих установок, кислые и щелочные отходы производства. Эти сточные воды отводятся отдельной сетью на очистные сооружения с последующим выпуском в водоем.
Преимущество этой схемы канализации заключается в том, что сводится к минимуму количество сточных вод, спускаемых в водоем, благодаря чему водоем предохраняется от загрязнения.
Глава III
ВЛ
[Е ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД НА ВОДОЕМ
§ 8. Загрязнение водоемов сточными водами
При рассмотрении влияния на водоемы сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, следует учитывать как следствие этого влияния загрязнение и отравление водоемов. В то же время эти сточные воды часто содержат нафтеновые кислоты, которые обладают обеззараживающей способностью.
Загрязнение водоема нефтью и нефтепродуктами
Загрязнение водоема производственными сточными водами, содержащими нефть и нефтепродукты как в виде пленки, так и в виде эмульсии, выражается в образовании пленки нефтепродуктов на поверхности водоема, уменьшении количества растворенного кислорода, образовании отложений тяжелых нефтяных остатков на дне водоема и появлении у воды нефтяных запаха и привкуса.
Эмульсия нефтепродуктов, поступающая со сточной водой в водоем, сильно в нем разбавляется; при этом изменяется состав ее дисперсионной среды, вследствие чего происходит разрушение эмульсии. Частицы эмульгированных нефтепродуктов сливаются друг с другом и, всплывая, образуют на поверхности водоема пленку даже при очень небольшом количестве нефтепродуктов, попадающих в водоем.
Одна капля нефти может образовать на поверхности водоема пленку площадью примерно 0,25 .и2. Отсюда можно подсчитать, что одна тонна нефти может покрыть пленкой около 500 га поверхности водоема.
По опытным данным установлено, что сплошная плавающая пленка может образоваться при нагрузке 75—100 л нефти на 1 к.и2 спокойной водной поверхности. Образование пленки (не сплошной) начинается уже при нагрузке 15—20 л нефти на 1 к.и2 водной поверхности; разрушается такая пленка через 4—5 час. Сплошная пленка почти полностью исчезает за 24 часа.
Выпуск даже в большие водоемы неочищенных сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты в более или менее значительном количестве является недопустимым.
В табл. 4 дана зависимость между толщиной пленки и количеством нефти, необходимым для ее образования.
Таблица 4
Зависимость между толщиной пленки и количеством нефти, необходимыми для ее образования
„ Количество нефти. Приблизительная j необходимое для толщина пленки, образования пленки, Внешний вид пленки
0,02 20 0,0375 1 38 0,075 : 75 0,15 150 0,3 300 1.0 1000 2,0 2000 Появление отдельных пленок Видна при особо благоприятных условиях В виде серебристого блеска на поверхности воды На пленке заметпы первые следы цвета Видны блестящие цветные полосы Цвет тусклый Цвет становится темным
Образование на поверхности водоема пленки из нефтепродуктов оказывает сильное влияние на качество воды в водоеме.
Так, в воде небольшой реки на участках с малыми скоростями течения, покрытых сплошной плавающей пленкой, содержание растворенного кислорода и pH бывают ниже, чем на открытых местах (свободных от нефтяной пленки).
В текучих водоемах влияние пленки выражается слабее, так как волнение и течение воды разрывают пленку.
Уменьшение запаса растворенного кислорода происходит вследствие нарушения нормального процесса реаэрацип и потребления кислорода при окислении нефтепродуктов, попавших в водоем. Снижение pH воды водоема объясняется присутствием в нефти кислот и накоплением углекислоты, получающейся в результате окисления нефтепродуктов.
Прп понижении запаса растворенного кислорода и нарушении процесса реаэрации происходит ухудшение качества воды водоема, что отрицательно отражается на жизнедеятельности организмов, населяющих водоем, и в особенности на рыбах (ослабление дыхания, сильное исхудание и гибель рыбы). Кроме того, пленка нефтепродуктов убивает животный и растительный планктон, служащий пищей для рыбы.
Пленка нефтепродуктов, находящаяся на поверхности водоема, распространяется вниз по течению его, причем часть пленки механически увлекается на дно водоема, а часть находится во взвешенном состоянии.
Легкие фракции нефти испаряются. Оставшиеся при разрушении пленки тяжелые фракции погружаются на дно, вследствие чего на дне водоема образуется осадок.
Образование отложений нефтепродуктов на дне водоема происходит также вследствие осаждения твердых взвешенных веществ, сначала собирающихся на границе нефть—вода вместе с другими попавшими на поверхность воды загрязнениями; при осаждении они увлекают с собой нефтепродукты.
Количество нефти, оседающей на дно водоема, составляет в среднем 30—40% от общего ее содержания.
В результате образования осадка из нефтепродуктов на дне bs -доема происходит отравление его донного населения.
Нефтепродукты придают воде водоема нефтяные запах и привкус, вследствие чего вода может стать не пригодной для водоснабжения населенных пунктов, расположенных ниже выпуска сточных вод.
Рыба также приобретает запах и привкус нефтепродуктов. Нефтяные загрязнения отмечаются на значительных расстояниях ниже выпуска сточных вод.
Вода приобретает нефтяные запах и привкус при содержании нефти 0,3—0,5 мг/л, причем это не устраняется при хлорировании. с.
Загрязнение водоемов нефтепродуктами весьма стабильно, особенно если учитывать загрязнение дна и поверхностного слоя воды.
Осевшие на дно водоема нефтепродукты окисляются в 10 раз медленнее, чем находящиеся в поверхностных слоях. Для иллюстрации степени и стабильности загрязнения водоема сточными водами, содержащими нефтепродукты, в табл. 5 приведены анализы сточной воды, прошедшей нефтеловушку, выпускаемой в реку, а также воды для водоснабжения поселка, забираемой из реки ниже спуска сточной воды.
Из табл. 5 видно, насколько сильно влияют нефтепродукты па качество воды. Даже после обработки на фильтровальной станции вода не освобождается полностью от нефтяных загрязнений.
Поэтому даже в тех случаях, когда в спускаемых водах нет ядовитых веществ или они после разведения водой водоемов содер жатся в незначительных дозах, вода может оказаться не пригодной для питья.
Вода, содержащая нефтепродукты, не может быть использована для орошения сельскохозяйственных культур пз-за вреда, причиняемого растениям [9]. Нефтепродукты, оставшиеся на поверхности почвы после паводков, также причиняют вред сельскому хозяйству [11]. Сильно ухудшается внешний вид водоемов п ограничиваются возможности использования их в спортивных целях вследствие отложения нефтепродуктов на берегах, набережных, сооружениях и бортах пароходов и лодок.
Таблицам
Загрязнения (нефтепродукты), содержащиеся в речной воде, используемой для водоснабжения
Показатели Сточная вода, прошедшая нефтеловушку Вода из реки до фильтров Вода из реки после фильтрования
Цвет Желтобурый Бесцветная
Запах Сильный запах Ясный запах Нефтепро-
Прозрачность, см . . . нефтепродуктов 2 нефтепроду ктов 18 дуктов "24
Вкус — Нефтепродуктов Хлорфенола
Взвешенные вещества при 110°, мг/л .... 37,8 34,8 7,6
Окисляемость нефильтрованной воды, мг/л О2 295,0 8,9 8,1
Сернистая кислота (SO3), мг/л 198,0 89,0 80,0
Хлориды (С1), мг/л . . 50,0 27,8 29,0
Аммиак солевой (NH3), мг/л 0,307 Нет Нет
Нефтепродукты .... Слой п 2 мм — —
Фенолы, мг/л 2,77 Следы
Использование воды, содержащей нефтепродукты, на электростанциях может привести к засорению конденсаторов, паровых турбин и снижению теплопередачи.
Образующийся на поверхности водоема слой нефтепродуктов при определенцой толщине его может загореться и создать угрозу возникновения пожара по берегам водоема.
Отравление водоемов сточными водами
Установлено, что выпускаемая непосредственно в водоемы сточная вода, содержащая нефтепродукты, может отравлять рыб, ракообразных и другие виды населения водоемов.
Отравляющее действие на животный и растительный мир водоемов оказывают не только нефтепродукты, но и другие вещества, входящие в состав производственных сточных вод предприятий нефтяной промышленности (нафтеновые кислоты, сернистые соединения и Др.).
Влияние нефтепродуктов на рыбу может быть прямым, вызывающим гибель ее, и косвенным — связанным с губительным действием нефтепродуктов на насекомых, личинки которых живут в воде и составляют один из видов пищи для рыбы.
Влияние продуктов разложения нефти складывается из суммарного действия легких предельных углеводородов, незначительного количества кислот и фенолов и особенно нафтеновых кислот, токсичных (смертельных) для рыбы уже в концентрации 3—5 мг/л. Исследования показали, что нефть и ее продукты ядовиты для плотвы, ершей, окуней. Вредное действие керосина на рыб сказы-48
вается через сутки или двое суток. Предел вредности нефти для рыб наступает при разведении 1 : 10 000.
Нафтеновые кислоты в значительных концентрациях являются смертельным ядом для рыб и раков. К нафтеновым кислотам и их солям наиболее чувствительны осетровые породы рыб. Особенно губительно нафтеновые кислоты действуют на икру рыб. На различные бактерии нафтеновые кислоты и их соли действуют по-разному.
Предел вредности нафтеновой кислоты для рыб наступает при разведении 1 : 1 000 000.
Наиболее вредное влияние оказывают нефтепродукты на рыбное население водоемов при спуске в них нефтяных загрязнений весной во время паводка, т. е. в то время, когда большинство рыб нерестится. Икра пропитывается нефтепродуктами и, облепляясь взвешенными веществами, находящимися в это время в большом количестве в воде, оседает на дно в тихих местах и погибает.
Все сказанное Выше свидетельствует о безусловной необходимости тщательной очистки сточных вод от нефтепродуктов не только всплывающих, но и эмульгированных.
»
Обеззараживающие свойства нафтеновых кислот, содержащихся в сточных водах
Нафтеновые кислоты, входящие в состав сточных вод, в некоторой степени оказывают обеззараживающее действие на эти воды.
Нафтеновые кислоты обладают высокими дезинфицирующими свойствами по отношению к холерным вибрионам, стафилококкам, бактериям сибирской язвы, тифа и к кишечной палочке [18].
Как показывают исследования, нафтеновые кислоты при концентрации 1 : 1000 оказывают на патогенные (болезнетворные) бактерии такое же действие, как 3%-ный раствор карболовой кислоты.
В то же время нафтеновые кислоты могут оказывать вредное влияние па жизнедеятельность населяющих водоем организмов, особенно на микрофлору, что может отразиться на способности водоема самоочищаться.
По данным обследований концентрация нафтеновых кислот в сточных водах в отдельных случаях достигает в среднем 40 мг/л.
§ 9. Установление степени очистки производственных сточных вод
Степень очистки производственных сточных вод при спуске их в общественные водоемы определяется в каждом случае в соответствии с «Санитарными правилами спуска промышленных сточных вод в общественные водоемы» (НСП 101-51) применительно к категориям водоемов.
Согласно этим правилам сточные воды после спуска их в водоем и смешения с его водой не должны увеличивать концентрацию взвешенных веществ в водоемах, используемых для централизованного
4 Зак. № 1592.
49
водоснабжения, больше чем на 0,25 мг/л, в водоемах, используемых для неорганизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, больше чем на 0,75 мг/л и в водоемах внутри населенных мест, не используемых для питьевого водоснабжения, больше чем на 1,5 мг/л.
Сточные воды после разбавления их водой водоема не должны сообщать ей непосредственно или при последующем хлорировании никаких специфических запахов и привкусов.
Содержание растворенного кислорода должно быть не ниже 4 мг/л, считая по среднему суточному содержанию кислорода в летнее время, а для водоемов рыбохозяйственного значения — по суточному минимуму в тот же период.
Сточные воды не должны изменять активную реакцию pH воды в водоеме ниже 6,5 и выше 8,5; они не должны также содержать ядовитых веществ, способных после разбавления прямо или косвенно оказывать вредное действие на человека, животных или рыб.
Не допускается содержание в сточных водах масел, жиров, нефтепродуктов и других плавающих веществ в количествах, способных вызывать в водоеме- образование сплошных плавающих пленок.
Требования санитарных правил относятся к участкам водоемов в местах водопользования.
В связи с требованием отсутствия в воде водоема специфических запахов и привкусов Институтом общей и коммунальной гигиены Академии медицинских наук и Санитарным институтом им. Ф. Ф. Эрисмана были проведены исследования, результаты которых даны в табл. 6 А
Спускаемые сточные воды не должны содержать никаких ядовитых и вредно действующих на человека, животных и рыб веществ. Хозяйственно-фекальные воды обычно не содержат таких веществ, но производственные воды в зависимости от характера производства могут содержать в себе загрязнения, которые оказывают вредное действие на человека, животных, рыб, на микроорганизмы и растения. Они влияют также на физико-химические процессы, происходящие в водоеме. Вредность загрязнений снижается и может совершенно прекратиться при понижении их концентрации, т. е. при достаточном разбавлении сточных вод водой водоема. Лишь некоторые вещества даже и при сильном разбавлении оказывают вредное действие, поэтому они должны быть выделены из сточных вод перед спуском их в водоем. К таким веществам относятся синильпая кислота, анилин, фенол, бензол, сероуглерод, пикриновая кислота, древесный спирт, соли тяжелых металлов — меди, свинца, ртути, хрома и др.
Одни из этих веществ, попадая в водоем, довольно быстро испаряются или разлагаются (синильная кислота, анилин, бензол), Другие адсорбируются нерастворенными веществами и вместе с ними
1 Чернявский С. Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. Изд. Мин. коммун, хоз. РСФСР, 1951.
Таблица 6
Концентрации, соответствующие порогу ощущения по запаху
Название вещества
Порог ощущения 1 по запаху, мг!л
Фенол-карболовая кислота..........I
Четыреххлористый углерод..........I
Бензол ............................
Ксилол ............................
Камфора ...........................
Керосин ...........................
Сероуглерод .......................
Бензин ............................
Этилацетат ........................
Этилбензол ........................
Амиловый спирт ...................i
Бутилксантат.......................
Нефть (разная) ....................
Сероводород (сульфиды) ............
Нитробензол........................
Хлорбензол ........................
Хлорфенол..........................
Дивинил .................. ........
Этплмеркаптан .....................
20—30
10,0
6,5
2,7
1,8
1,0-2,0
1,0
0,08—0,1
0,9
0,87
0,4
0,25
0,1—0,3
0,1—0,3
0,15
0,1—0,2 0,02—0,005
0,004 6,10—7
1 Порогом ощ\'щ<Ч1ия называется предел, при котором начинает ощущаться запах.
оседают на дно (соли тяжелых металлов), а некоторые могут очень долго находиться в растворенном состоянии, не подвергаясь разложению (пикриновая кислота, древесный спирт).
Допустимая концентрация dcr ядовитых веществ в спускаемых сточных водах определяется по формуле
Я ___d Q
U-CT — ^пр >
где с?пр — предельно допустимая концентрация ядовитых веществ в воде водоемов;
Q— количество воды в водоеме;
q — количество спускаемых сточных вод;
Q е.
------разбавление сточных вод в водоеме в расчетном пункте.
Предельно допустимые концентрации ядовитых веществ в водоемах устанавливаются Государственной санитарной инспекцией на основании экспериментальных исследований научно-исследовательских учреждений и местных наблюдений санитарных органов. Министерством здравоохранения СССР в качестве ориентировоч
ных установлены следующие предельно допустимые концентрации некоторых ядовитых веществ [21]:
Свинца (РЬ)........................ 0,1 мг/л
Фтора (F).......................... 1,5 »
Мышьяка (As)....................... 0,05 »
Ртути (Hg) ........................ 0,005»
Меди (Си).......................... 0,1 »
Цинка (Zn) ........................ 5,0 »
Никеля (№)......................... 1,0 »
Кадмия (Cd)........................ 0,1 »
Цианидов (CN)...................... 0,1 »
Хлора свободною ................... Следы
Сероуглерода ...................... 0,1 мг/л
Нефти и нефтещ эдиктов.............0,1—0,3»
Пикриновой кислоты ................0,5 »
При решении вопросов, касающихся спуска сточных вод в водоемы, следует учитывать так называемый коэффициент смешения а, который показывает, какая часть потока воды в водоеме смешивается с поступающими в него сточными водами.
Пример определения необходимой эффективности нефтеулавливания
Требуется определить необходимую эффективность работы нефтеловушки при среднем количестве производственных стоков 20 м3/час, содержании нефтепродуктов в стоках 0,2%, ширине реки, куда выпускаются стоки, 20 м, средней скорости течения реки 0,6 м/сек.
По местным условиям допустимая нагрузка на водоем по согласованию с Госсанинспекцией составляет 150 л/км- (при толщине пленки 0,15 и'. см. табл.4). Время, в течение которого происходит полное исчезновение пленки, по опытным данным равно 8 час., что допустимо, так как время протока воды в реке до ближайшего пункта водопользования больше 8 час.
Количество нефтяных загрязнений, которое может быть выпущено со сточными водами, на 1 к.и2 водоема, составляет
п = 150 : 8 = 18,8 л/час км3.
Расчетная площадь водоема
20 х 0,6_х 3600_ = 1000 х 1000
= 0,043 км-.
Количество нефтяных загрязнений, которое может быть допущено к сбросу в водоем при коэффициенте смешения а = 0,5, составит
А = 0,5 X 18,8 X 0,043 = 0,4 л/час.
Количество нефтепродуктов, содержащихся в сточной воде:
20 X 1000 X 0,002 = 40 л/час.
Следовательно, эффект улавливания нефтепродуктов должен быть 100 — ^51—- = 99%.
-ю
Для достижения такого высокого эффекта задержания нефтепродуктов требуется не только выделение их из сточных вод в нефтеловушке, но и дополнительная очистка под от эмульгированных нефтепродуктов в фильтрах или химическим способом с последующим длительным отстаиванием ее в буферных прудах.
При решении вопроса о спуске кислых сточных вод должна быть учтена нейтрализующая способность водоема. В некоторых случаях благодаря нейтрализующей способности водоема можно обойтись без специальной обработки этих вод.
Вода водоемов содержит двууглекислые соли (бикарбонаты) кальция Са(НСО3)2 и магния Mg(HCO3)2, обусловливающие ее карбонатную жесткость и наличие углекислоты. Поступающие в водоем вместе с производственными сточными водами кислоты взаимодействуют с бикарбонатами, вытесняя из них углекислоту, в связи с чем количество бикарбонатов в воде (т. е. ее щелочность) уменьшается, а количество свободной углекислоты увеличивается.
Реакция нейтрализации (например, серной кислоты) в водоеме за счет бикарбонатов кальция протекает по следующей формуле:
Са (НСО3)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2Н2О + 2СО2
Поступление в водоем вместе со сточными водами щелочей приводит к взаимодействию их со свободной углекислотой, что увеличивает щелочность водоема. Реакция в этом случае может протекать по следующей формуле:
2NaOH + С02 = Na2CO3 + Н20
Зависимость между активной реакцией воды и содержанием в ней бикарбонатной и свободной углекислоты выражается уравнением
' СО
pH = 6,52-lg . (2)
ьи2 Ок
Пример. Требуется определить, какое количество серной кислоты может быть нейтрализовано за счет естественной щелочности воды реки, если в нее предполагается спускать 360 л]сек (максимальный расход) производственных сточных вод с содержанием 2 г/л серной кислоты. Минимальный расход реки 158 м3/сек. Сточные воды смешиваются с 0,10 этого расхода (а = 0,10).
По данным анализа минимальная карбонатная жесткость воды в реке 6,35°, а pH = 7,22. Уменьшение pH в реке согласно санитарным правилам допускается до 6,5.
Количество серной кислоты, которое должно быть нейтрализовано, считая по максимальному расходу, составляет
2 X 360 = 720 г/сек.
Содержание бикарбонатной углекислоты в водоеме при карбонатной жесткости 6,35° составляет
СОгбк = 6,35 X 15,72 s; 100 мг/л, где 15,72 — содержание бикарбонатной углекислоты в мг/л на 1° карбонатной жесткости.
Содержание свободной СО 2 в воде реки до спуска в нее кислых сточных вод определяется из уравнения (2), исходя из данных о pH воды водоема и о содержании бикарбонатной СОг:
7,22 = 6,52 — 1g —-2 своС- , 6 100
откуда СО2св, 0 =- 20 .иг,'.г.
При нейтрализации серной кислоты бикарбонатами реакция протекает по формуле
Са (НСО3)2 . H2SO4 _ CaSO4 2Н2О . 2СО2 162 + 98 - 136 + 36 + 88 *
При этой реакции часть углекислоты переходит из бикарбонатной в свободную, а именно: на каждые 98 весовых частей нейтрализуемой серной кислоты образуется 88 весовых частей свободной СО2, переходящей из бикарбонатов.
Следовательно, при образовании 1 весовой части свободной С02 происходит нейтрализация:
98 ===1,11 весовых частей H2SO4.
00
Количество свободной СО2, вновь образующейся в процессе нейтрализации, определяется по закону действующих масс из уравнения:
РНкон = 6>52 ~~ 100 —г' ’
где х — количество углекислоты в ме/л, перешедшей при реакции нейтрализации серной кислоты из бикарбонатного в свободное состояние; в соответствии с санитарными правилами рНкон должна быть не менее 6,5. Следовательно,
20 -I- х 6,50= 6,52-lg-100±^
или
0 02 = 1g 20+* g 100 —г
Потенцируя это уравнение, получим inO.02 . 20 + * 100 - х
откуда х = 41,4 мг[л.
Это количество вновь образовавшейся свободной углекислоты может нейтрализовать, как указано выше, 41,4 X 1,11 = 46 мг'л H2SO4.
При использовании для смешения 0,10 всего расхода реки, т. е. 15,8 м3/сек, всего может быть нейтрализовано серной кислоты
46 X 15,8 = 727 г[сек,
что больше 720 г /сек, содержащихся в сточных водах. Следовательно, вся кислота нейтрализуется за счет щелочности воды реки, поэтому предварительной нейтрализации сточных вод реагентами не требуется.
Метод расчета по допустимому изменению реакции применим при спуске в водоем минеральных кислот. Проверенной методики аналогичных расчетов при спуске органических кислот еще не имеется. Поэтому при спуске сточных вод, содержащих сероводород, расчет следует производить исходя из окислительной способности водоема, а не из изменения реакции воды, учитывая при необходимости предельно допустимую концентрацию сероводорода в воде как ядовитого вещества.
На основании проведенных опытов и теоретических выводов можно считать, что сероводород и сульфиды в водной среде не являются стабильными соединениями — они окисляются до сульфатов, теряя при этом свои вредные свойства. Химическое окисление
свободного и связанного сероводорода до тиосульфатов (первая стадия) идет за счет реакции с растворенным в воде кислородом. Этот процесс интенсивно развивается в первые часы и длится обычно не более суток даже при высокой начальной концентрации загрязнений. Биохимическое окисление тиосульфатов (вторая стадия) идет за счет жизнедеятельности тионовых бактерий и длится в течение нескольких суток.
Скорость процесса окисления сульфидов в воде зависит от ряда факторов: концентрации этих соединений в воде, температуры воды, pH и др. Эти факторы имеют особенно важное значение при решении вопроса о скорости возможного самоочищения естественных водоемов от сернистых соединений при спуске производственных сточных вод.
Допустимая концентрация р сероводорода в сточных водах, спускаемых в водоем, может быть определена из соотношения
“ '7ст "оЗз’ = т’ (3)
где Q — расчетный расход речной воды, участвующей в разбавлении стоков, в л /сек;
а — концентрация растворенного кислорода в воде водоема в мг[л\
Чет — расход сернисто-кислых стоков в л/сек;
р — концентрация сероводорода в стоке;
0,53 — количество сероводорода, которое может быть окислено до сульфатов 1 мг кислорода1, в мг\
т — остаточное количество растворенного кислорода согласно требованиям санитарных правил в .мг/л.
Пример
Требуется определить, исходя из окислительной способности водоема, допустимую концентрацию сероводорода в сточных водах, спускаемых в водоем в количестве 7СТ = 400 м3 ;час или 111 л/сек. Расчетный расход речной воды, участвующей в разбавлении стоков, Q = 6000 л/сек. Концентрация растворенного кислорода в воде водоема а = 9 мг/л.
Содержание в воде остаточного количества растворенного кислорода т = 4 мг/л согласно требованиям санитарных правил.
Подставляя в уравнение (3) цифровые значения, имеем
6000 х 9 — 111 х -7ДГ = (6ООО + 1И) х 4,
откуда р = 139 -иг/л.
‘Черкинский С. Н. и Купер А. И. Санитарные условия спуска сернистых сточных вод в водоемы. Сб. «Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами». Медгиз, 1949.
Глава IV
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод
§ 10. Классификация методов очистки производственных сточных вод
Можно различать три основных метода очистки производственных сточных вод: механическую, химическую и биологическую.
Для очистки производственных сточных вод предприятий нефтяной промышленности могут быть применены как эти основные, так и другие методы очистки.
Чаще всего применяются методы механической очистки.
При механической очистке из сточной воды выделяются содержащиеся в ней нерастворенные загрязнения (нефть, нефтепродукты, минеральные примеси и крупные плавающие вещества) путем процеживания, отстаивания и фильтрования.
Для задержания крупных случайных загрязнений применяется процеживание — грубое осветление сточной воды путем пропуска ее через решетки.
Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, которые имеют больший удельный вес, чем вода (например, песок), или, напротив, меньший удельный вес (нефть и нефтепродукты), применяется отстаивание, т. е. выделение из воды взвешенных в ней частиц путем осаждения их на дно или всплывания на поверхность.
Минеральные примеси, главным образом песок, из сточных вод выделяются в сооружениях, называемых песколовками.
Выделение из сточных вод основной массы нефти и нефтепродуктов, как упоминалось выше, производится нефтеловушками.
Тяжелые взвеси выделяются из сточных вод в отстойниках.
Кроме того, освобождение сточных вод от взвеси осуществляется в осветлителях, в которых сточная (осветляемая) вода проходит через слой накапливаемого взвешенного осадка.
Наконец, для полного освобождения сточных вод от мельчайших частиц нефти или другой взвеси, находящихся в виде неустойчивой эмульсии и суспензии, применяют фильтрование сточных вод через слой зернистого или пористого материала, на поверх-56
ности и в толще которого задерживается выделяемая из воды взвесь.. Сооружения, в которых происходит фильтрование, называется, фильтрами.
Методы химической обработки заключаются в том, что в очищаемую воду добавляют какое-либо вещество — реагент, которое, входя в химическую реакцию с находящимися в воде растворенными и нерастворенными веществами, способствует ее осветлению — усиливает выделение нерастворенных веществ, разрушает эмульсии, поглощает часть растворенных веществ, уменьшая их концентрацию в сточной воде, переводит растворимые соединения в нерастворимые или в растворимые же, но безвредные, изменяет реакцию сточных вод, в частности нейтрализует их, обесцвечивает окрашенную воду и пр.
Методы химической обработки сточной воды могут быть применены как самостоятельные, например для нейтрализации сточных, вод, содержащих кислоты или щелочи, так и для доочистки сточных вод, прошедших нефтеловушку, содержащих оставшиеся в них эмульгированные нефтепродукты. В последнем случае применяется коагулирование — обработка воды реагентами (коагулянтами) с целью укрупнения взвешенных и эмульгированных веществ в хлопья с последующим выделением хлопьев в отстойниках или в осветлителях.
Коагулирование, нашедшее применение и оказавшееся целесообразным при улучшении качества воды, идущей для питьевого водоснабжения, может быть с успехом использовано и при коагуляции примесей сточных вод г.
Для выделения из сточных вод взвешенных веществ удельного веса, близкого к единице, находит применение флотация. Этот способ основан на принципе использования реагентов (смеси из животного клея, глинозема и др.) и воздуха, способствующих всплыванию загрязнений на поверхность воды, откуда они непрерывно удаляются.
Методы биологической очистки основаны на микробиальных процессах распада (под воздействием микробов) и минерализации находящихся в сточных водах коллоидальных и растворенных органических веществ.
Биологическая очистка производственных сточных вод возможна: а) при наличии в этих водах органических веществ, способных легко окисляться в результате биохимических процессов, в количестве, допускающем биологическую очистку; б) при наличии в водах питательных веществ (азота, фосфора, калия и др.) в количестве, достаточном для жизнедеятельности микроорганизмов при очистке сточных вод; в) при отсутствии в сточных водах ядовитых веществ или содержании их в таком количестве, при котором не-нарушается жизнедеятельность микроорганизмов.
1 Лапшин М. И. Разработка способов очистки сточных вод. Изд. АН СССР, 1952.
Далеко не все производственные сточные воды удовлетворяют перечисленным требованиям, поэтому для биологической очистки необходима предварительная обработка их.
Так, многие производственные сточные воды в большинстве случаев содержат вещества, препятствующие жизнедеятельности микробов. Для биологической очистки эти воды должны быть разбавлены бытовыми водами. К таким производственным водам относятся, в частности, сернисто-щелочные стоки нефтеперерабатывающих заводов.
Опытными данными установлено, что очистные сооружения всех типов, предназначенные для биологической очистки бытовых вод, могут быть использованы и для совместной очистки этих вод с сернисто-щелочными сточными водами, т. е. для этого могут быть использованы:
а) поля орошения, поля фильтрации (методы почвенной очистки);
б) биофильтры обычного типа, высоконагружаемые биофильтры;
в) аэротенки на полную и неполную очистку.
Кроме того, для очистки производственных сточных вод применяются методы физико-химические: 1) сорбция; 2) экстракция; 3) испарение; 4) аэрация; 5) газоудаление (дегазация).
Сорбция — удаление из сточной воды находящихся в ней примесей при контактировании сточных вод с соответствующе подобранным твердым телом (сорбентом).
Экстракция — удаление примесей, находящихся й сточных водах, путем обработки последних каким-либо не смешивающимся с водой растворителем (экстрагентом), в котором примеси, загрязняющие воду, растворяются лучше, чем в воде. В качестве экстрагента применяется бензол для растворения фенола и др.
Испарение — отгонка с водяным паром загрязняющих сточную воду веществ, например фенола.
Аэрация — очистка сточных вод путем окисления загрязнений кислородом воздуха.
Газоудаление (дегазация) — процесс выделения из воды растворенных в ней газов.
Проведенные институтом Водгео исследования1 показывают, что для очистки производственных сточных вод от загрязнений путем сорбции можно использовать котельную золу и шлак.
Зола и шлак, получающиеся от сжигания различными методами топлива (каменного угля, бурого угля, торфа и древесины), значительно отличаются друг от друга по своим физико-химическим свойствам и поэтому по-разному взаимодействуют с теми или иными загрязнениями производственных сточных вод.
Зола способна удалять из сточных вод определенные загрязнения. Любые зола и шлак, имеющие щелочную реакцию водной вытяжки, пригодны для нейтрализации кислых сточных вод.
1 Указания по использованию золы и шлака для очистки сточных вод. Изд. Водгео, 1952.
Зола и шлак могут применяться также для доочистки производственных сточных вод от сероводорода.
Простым и вполне целесообразным способом обезвреживания загрязнений, позволяющим в некоторых случаях спускать производственные сточные воды без полной очистки, является разбавление сточных вод.
В § 9 было показано, что все водоемы способны к самоочищению, причем количество загрязнений, которое может быть спущено в водоем без вредного влияния на него, зависит от степени разбавления сточных вод водой водоема и от использования воды водоема ниже места спуска сточных вод.
Степень разбавления сточных вод в данном пункте водоема в случае решения вопроса о спуске в него сточных вод от действующих предприятий надежнее всего определять путем непосредственных наблюдений за изменением электропроводности, концентрации хлоридов, а для некоторых сточных вод — за изменением концентрации загрязнителей сточных вод.
При очистке сточных вод образуется осадок вследствие выпадения в очистных сооружениях, главным образом в песколовках и нефтеловушках, нерастворенных веществ. Осадок состоит из твердых веществ, сильно насыщенных водой.
Для уменьшения влажности осадка сточных вод применяются иловые площадки для подсушивания осадка. В отдельных случаях при благоприятных местных условиях устраивают накопители осадка.
Выбор того или иного метода очистки обусловливается количественной и качественной характеристикой производственных сточных вод с учетом местных условий. Во всех случаях следует выбирать наиболее простые и дешевые способы обработки сточных вод, например методы механической очистки с последующей доочисткой стоков на золоотвалах или обезвреживание их за счет разбавления в водоеме. Только при полной невозможности ограничиться этими простейшими способами можно переходить к более сложным и дорогим методам химической обработки сточных вод.
При решении этих вопросов учитывается возможность использования очищенной воды вновь в производстве.
§ И. Схемы очистки производственных сточных вод (состав очистных сооружений)
После определения необходимой степени и метода очистки производственных сточных вод выбирают схему и состав очистных сооружений.
Сооружения для очистки сточных вод располагают таким образом, чтобы вода проходила их кратчайшим путем последовательно одно еа другим.
Сначала вода проходит через сооружения, где производится грубая очистка — выделение из воды наиболее тяжелых и крупных примесей; затем она поступает в сооружения, где выделяется основ
ная масса загрязнений (механическая, химическая или другая очистка).
На нефтепромыслах, как уже было указано ранее, могут быть применены: местная очистка пластовых сточных вод, спускаемых в канализацию от обезвоживающих установок на сборных пунктах или очистка общего стока, включая атмосферные воды, на центральных очистных сооружениях.
При местной очистке в состав сооружений входят решетка и песколовка, нефтеловушка, резервуар для сбора нефти, насосная станция для перекачки уловленной нефти, иловые площадки для подсушивания осадка или накопители осадка.
Фиг. 14, Схема местной установки для очистки сточных вод нефтепромысла.
1 — сточная вода; 2 — колодцы с гидравлическими затворами; 3 — решетка и песколовка; 1 — нефтеловушка; 5 — нефтепровод; в — сборный резервуар для нефти; 1 — насосная станция для откачки нефти; S — нефтепровод в емкость нефтепромысла; 9 — ило-провод; 10 — иловые площадки; 11 — дренаж; 12 — выпуск сточных вод; 13 — противопожарный водопровод с пожарными гидрантами.
Откачка осадка из нефтеловушки на иловые площадки для подсушивания или в накопители производится насосом или водоструйным эжектором; в последнем случае к нефтеловушке должен быть подведен водопровод и обеспечен необходимый напор воды в трубах, подающих ее к эжектору.
Схема местной установки для очистки сточных вод нефтепромысла приведена на фиг. 14.
В состав центральных очистных сооружений нефтепромыслов входят решетка и песколовка, центральная нефтеловушка с механизированными устройствами для удаления осадка, сооружения для химической доочистки сточных вод после нефтеловушки, буферный пруд, если он необходим по санитарным требованиям (фиг. 15).
Кроме того, имеется регулирующая емкость, используемая для приема нефти при неполадках в работе промысловых резервуаров, а также как дополнительная емкость для отстаивания воды во время ливня. Для сбора уловленной нефти в схеме сооружений предусматривается резервуар (из двух отделений), а при от-
-----------Коллектор гточныт Sod
===== Открытые лотки -----к----- Нефтепровод самотечный -----v----- Нефтепровод всасывающий. -----I -— Нефтепровод напорный.
-О------- Трубопровод осадка самотечном -Трубопровод осадка напорный ---------Дренажный трубопровод ----- х — Ограждение
----------Водопровод
Фиг. 15. Схема центральных очистных сооружений нефтепромыслов.
1 — сточная вода; 2 — колодцы с гидравлическими затворами; 3 — ливнесброс; 4 — решетка и песколовка; 5 — нефтеловушка; в, 7 и 8 — сооружения для химической доочистки сточных вод; 9 — выпуск очищенной воды в буферный пруд; 10 — регулирующая емкость (аварийный амбар); 11 — сборный резервуар для нефти; 12 — насосная станция для откачки нефти в емкости нефтепромысла; 13 — площадки для подсушивания осадка; 14 — водомерная установка; 15 — водопровод; 16 — дороги.
сутствии поблизости нефтепромысловых резервуаров также резервуары (не менее двух) для отстаивания воды из уловленной нефти. Для обработки осадка служат иловые площадки, где происходит подсушивание осадка, или накопители, в которых производится накапливание осадка.
На территории центральных очистных сооружений устраивается ливнесброс для отведения во время ливня большей части
Фиг. 16. Схема механической очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты.
1 — коллектор ст завода; 2 — ливнесброс; 3 — песколовка с решеткой; 4 — нефтеловушки; 5 — колодцы с гидравлическими затворами: 6 — водомерный лоток; 7 — парк разделочных резервуаров; 8 — аварийный амбар; 9 — ловушечная насосная; 10 — сборный резервуар при ловушечной насосной; 11 — на иловые площадки; 12 — в буферный пруд; 13 — нефтепровод к резервуарам завода; I — сеть производственно-ливневой канализации; II — трубопроводы с нефтепродуктами; III — илопроводы; IV—ливнеотвод; V — самотечная линия от резервуарной разделки; VI — напорная линия к резервуарам.
стока в регулирующую емкость.
Для измерения расхода воды, поступающей на очистные сооружения, предусматривается водомерная установка.
Устройство отдельной песколовки перед центральной нефтеловушкой необходимо потому, что в сточной воде содержится крупная минеральная взвесь (частицы размером 0,20—0,25 .«.м и крупнее) в количестве более 8—10% от общего объема осаждающейся взвеси. Как показывает практика эксплуатации, предварительное устранение крупных фракций песка облегчает перекачку осадка из нефтеловушек, значительно снижает износ их оборудования и облегчает условья эксплуатации очистных сооружений.
Применяемая на нефтеперерабатывающих заводах схема механической очистки для выделения из сточных вод основной массы нефти и нефтепродуктов (при отсутствии устойчивых нефтяных эмульсий), примесей песка, а также других крупных взвешенных веществ приведена на фиг. 16.
Первым очистным сооружением в этой схемо является решетка,
предназначаемая для задержания крупных взвешенных веществ и случайных загрязнений, попадающих в канализацию (обтирочных материалов, концов и др.).
Затем вода поступает в песколовку для выделения тяжелых примесей, главным образом песка.
Очень часто решетку и песколовку конструктивно объединяют в одно сооружение, что является наиболее экономичным решением и вполне применимо для небольших заводов. На крупных заводах следует устанавливать решетку отдельно и с механическими граблями для непрерывного удаления задерживаемых отбросов.
Основную массу нефти и нефтепродуктов, как отмечалось выше, выделяют при помощи нефтеловушек; для выделения же оставшейся нефти могут быть устроены пруды для длительного отстаивания (буферные пруды).
После прудов вода может быть использована вновь для производственных целей пли спущена в водоем.
Осадок из песколовки и нефтеловушек отводится на площадки для обезвоживания или в накопители (на схеме эти сооружения не показаны).
В состав сооружений очистной станции входят также насосная станция для перекачки нефти из нефтеловушек, а в отдельных случаях и насосная станция для перекачки осадка, резервуары для сбора и обезвоживания (разделки) нефти и аварийная емкость, (амбар), предназначаемая для приема нефти или нефтепродуктов, поступающих в большом количестве в канализацию в случае неполадок в работе сырьевых или товарных резервуаров завода, а также и в качестве дополнительной емкости для отстаивания ливневых вод.
Для перепуска сточных вод во время ливня в аварийный амбар в схеме предусматривается устройство ливнесброса.
В составе сооружений должна быть также водомерная установка.
Как показывают опыты, для снижения содержания нефтепродуктов в сточной воде, прошедшей нефтеловушку, на 15—25% необходимо дополнительное отстаивание в течение 5 час., на 30—33% — в течение 24 час. и на 36—38% — в течение 5 суток.
Поэтому для выделения эмульгированных нефтепродуктов применение буферных прудов даже при длительном отстаивании в них сточных вод не дает нужного эффекта. Тем не менее их приходится применять ввиду простоты устройства.
При высоких требованиях к степени очистки следует применять механико-химическую очистку.
Схема механико-химической очистки представлена па фиг. 17.
Решетка, песколовка и нефтеловушка расположены в той же последовательности, что и в предыдущей схеме. Сточная вода, прошедшая нефтеловушку, поступает в смеситель, где в нее добавляются реагенты: известь, сернокислая закись железа, сернокислый алюминий (глинозем) или отходы производства, содержащие эти вещества, с которыми и производится наиболее быстрое и полное смешение обрабатываемой воды. Затем сточная вода направляется в отстойник или в осветлитель; после этого она содержит незначительное количество нефтепродуктов (в среднем 15—20 мг/л) и может быть вновь использована для производственного водоснабжения или спущена в водоем.
При химической обработке сточных вод образуется большее количество осадка, чем при механической. В этом случае также рекомендуется применять площадки для подсушивания осадка, а в отдельных случаях при благоприятных местных условиях накопители для осадка.
Вспомогательные сооружения в этой схеме такие же, как и в предыдущей схеме. Дополнительными сооружениями являются.
здание для приготовления раствора реагентов и склад для них.
Для очистки производственных сточных вод, содержащих химические загрязнения, на нефтеперерабатывающих заводах применяют различные схемы очистки в зависимости от состава сточных вод и условий спуска их в водоем.
•Фиг. 17. Схема механико-химической очистки производственных сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты.
В тех случаях, когда производственные сточные воды, имеющие кислую реакцию, нельзя полностью нейтрализовать путем использования щелочного резерва водоема (см. § 9), применяют реагентную нейтрализацию.
На фиг. 18 приведена схема такой установки с усреднителями «точной воды и последующим выделением осадка в контактных резервуарах-отстойниках.
Установка, предназначенная для нейтрализации кислых производственных сточных вод путем ввода реагента, в основном состоит из двух отделений. В первом отделении, которое носит название
реагентного хозяйства, сосредоточены устройства для приготовления раствора реагента. Второе отделение включает в себя усреднители (нейтрализаторы) и контактные резервуары —- отстойники. В реагентное хозяйство входят: склад для хранения извести, транспортеры и подъемники для подъема извести на гашение, аппараты для гашения извести и приготовления известкового молока, дозировочные насосы (или в случае применения сухого дозирования дозировочные аппараты) и пр.
К усреднителям подводится сжатый воздух для перемешивания смеси. Там же целесообразно устанавливать аппараты для контроля pH. Стенки резервуаров футеруются кислотоупорным кирпичом.
Нейтрализация с применением реагентов, особенно при больших количествах кислоты, сбрасываемой со сточными водами, имеет ряд существенных недостатков, главнейшие из которых — громоздкость установки, необходимость в сложном механическом оборудовании для дозировки и смешивания реагента, а также неэкономичность процесса. Кроме того, при нейтрализации сточных вод таким путем не исключена возможность проскоков кислоты даже в случае малейшего перебоя в подаче реагента при неустойчивом в течение суток режиме поступления сточных вод.
Более экономичной является схема нейтрализационной установки, работающей с использованием в качестве реагента отходов производства,
в частности шлама от содово-известкового способа химводоочистки ТЭЦ. Схема такой установки приведена на фиг. 19.
По этой схеме кислая вода сначала поступает в усреднительный резервуар для выравнивания пиковых концентраций кислоты, а затем направляется в смеситель, куда дозировочными насосами подается шлам. После смешения с реагентом сточная вода идет в контактные резервуары, откуда направляется в отстойники для осветления. Из отстойников нейтрализованную воду выпускают в водоем, а осадок в виде шлама возвращают вновь на нейтрализацию. По мере использования нейтрализующей способности, что устанавливается лабораторией, шлам откачивают на шламовые площадки для подсушивания.
5 Зак. .V. 1592. 65
Фиг. 18. Схема расположения нейтрализационной установки с усреднителями и контактными резервуарами.
I — сточная вода; 2 — усредните* ли; 3 — помещения для приготовления, дозирования реагента; 4— контактные резервуары; 5 — узкоколейный путь для удаления отходов извести (при мокром дозировании); 6 — нейтрализованная вода в водоем; 7 — выпуск осадка на иловые площадки; 8 — сброс воды от промывки баков (при мокром дозировании) и смыва полов; 9 — склад реагента; 10 — железная дорога.
Специальная обработка производственных сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий предусматривается в целях снижения концентрации или полного устранения токсичных ингредиентов, в частности сероводорода, сернистых щелочей (сульфидов).
Удаление сероводорода может быть произведено физико-химическими или химическими методами.
К первым относятся естественная аэрация (выветривание) сероводорода с поверхности воды, продувка сточной воды воздухом, разбрызгивание воды на градирнях или брызгальных бассейнах.
Фиг. 19. Схема установки с использованием для нейтрализации шлама от ТЭЦ.
1 — кислая вода; 2 — усреднительный резервуар; 3 — смеситель; 4 — контактный резервуар; 5 — отстойник; 6 — выпуск; 7 — насосы; 8 — шламовая площадка; 9 — вывоз подсушенного шлама; 10 — дренаж; 11 — возврат шлама в резервуар; 12 — шлам от ТЭЦ; 13 — шламовый резервуар; 14 — насосы; 15 — перемешивание шлама; 1в — расходные баки; 77 — дозировочные насосы; 18 — подача шлама в сток.
Во всех этих случаях происходит не только удаление сероводорода, но и частичное окисление его до серы.
Из методов химической очистки наибольшее практическое значение имеет обработка сероводородных стоков гидратом окиси железа и фильтрование их через природную двуокись марганца — пиро-лизит (МпОа).
Естественная аэрация является наиболее простым способом удаления сероводорода. Наиболее интенсивное выветривание происходит при небольшой глубине воды (0,2 л»); при больших глубинах оно практически захватывает лишь поверхностный слой. В проточных каналах процесс идет интенсивнее, чем в бассейнах. Кроме того, на интенсивность процесса оказывают влияние температура 66
воды, ветер, колебание атмосферного давления и другие факторы.
Обработка сульфидных сточных вод изучена сравнительно мало. Возможны обработка их сернистым газом, кислым гудроном и биологическая очистка смеси хозяйственно-фекальных и сульфидных вод. Источником сернистого газа на нефтеперерабатывающих заводах является кислый гудрон.
Для сокращения количества сбрасываемой отработавшей сульфидной щелочи на заводе необходимо организовать регенерацию щелочи. Для этого следует применять реагенты, легко и многократно регенерируемые. Если же, как это имеет место в настоящее время, применяются натровые щелочи, то для уменьшения степени вредного влияния отработавшей сульфидной щелочи на водоем часто предусматривается устройство регулирующих резервуаров, в которые поступают периодически сбрасываемые из цехов сернистощелочные воды. Воды эти затем малыми количествами равномерно выпускаются в канализацию в течение одних или нескольких суток в зависимости от режима поступления (в регулирующий резервуар из цехов сернистых щелочей).
Регуляторы сброса (накопители) для сточных вод, содержащих химические загрязнения, могут быть применены при выпуске сточных вод в недостаточно мощные водоемы, когда требуемое санитарными правилами разбавление этих вод не обеспечивается в течение всего года, а методы очистки их еще мало изучены или эти воды не поддаются очистке.
В этом случае сточная вода из накопителя выпускается непрерывно только в таком количестве, которое допустимо по санитарным нормам в соответствии с мощностью водоема. Остальное количество сточной воды аккумулируется в накопителе и сбрасывается в водоем в период паводков. При этом также должны быть соблюдены требования о допустимых концентрациях загрязнений в воде водоема и особенно в водоемах рыбохозяйственного значения.
Большой интерес представляют способы обработки производственной сточной воды золой или шлаком, заключающиеся в следующем.
1. Фильтрование производственных сточных вод через золу или шлак на золоотвалах.
Золоотвалы разбивают на участки, на которые сточная вода напускается после засыпки на них свежих порций золы или шлака. Дренаж золоотвалов осуществляется путем применения иглофильтров или закладкой дренажных труб.
2. Механическое перемешивание сточных вод с золой или шлаком с последующим отстаиванием.
В мешалку, через которую пропускают сточные воды, загружают золу или шлак в количестве не более 300 кг на 1 мй воды, затем перемешивают в течение 30 мин. и после 2 час. отстаивания использованные золу или шлак выгружают на золоотвал обычным порядком.
3. Объединение сточных вод с водой для гидрозолоудаления и транспортирования пульпы на золоотвал. При этом обеспечивается наиболее полное перемешивание золы или шлака со сточной водой. Последующее отстаивание на золоотвалах также способствует доочистке сточных вод от вредных загрязнений.
Однако следует учитывать, что в пульпе само по себе отношение золы к воде составляет от 1 : 1 до 1 : 3, а после добавления сточных вод оно изменяется в еще более невыгодную сторону, так как относительное количество золы будет меньше. Оптимальные же условия для очистки бывают при отношении золы или шлака к воде примерно 1:3.
Поэтому с целью увеличения отношения золы или шлака к воде рекомендуется применять для гидрозолоудаления сточную воду вместо свежей воды.
В некоторых случаях целесообразно увеличение сорбирующей способности используемой золы путем удаления из нее неактивного балласта. Например, в случае использования торфяной летучей золы можно применить просеивание ее через сито с отверстиями диаметром 0,5—1,0 мм и для очистки сточных вод использовать оставшийся на сите торфяной (активированный) уголь.
Активированный уголь загружают в механические мешалки в количестве 10—20 кг на 1 м’ воды и затем поступают так же, как в случае с золой или шлаком, как было описано выше.
При очистке этим способом сточных вод, содержащих наряду с химическими загрязнениями нефтепродукты, следует иметь в виду, что нефтяные частицы прилипают к частицам золы или шлака. Поэтому может произойти последующее вымывание нефтяных частиц дождевой водой или свежими порциями сточной воды. В этом случае зола или шлак должны удаляться только на такие золоот-валы, от которых не имеется стока в водоем.
Сочетание гидрозолоудаления с очисткой производственных сточных вод позволяет в некоторых случаях получить большую экономию в капиталовложениях, так как при этом значительно уменьшаются затраты на строительство сооружений для очистки сточных вод. Кроме того, упрощается технологическая схема очистки, что позволяет снизить также и эксплуатационные расходы.
В каждом случае схему очистки сточных вод следует решать комплексно с системой водоснабжения и выбирать на основе технико-экономического сравнения различных вариантов с учетом местных условий и требований Госсанинспекции.
На крупных заводах ввиду разнообразия технологических процессов приходится применять более сложные схемы, представляющие собой комплексное решение с использованием различных упомянутых выше способов очистки сточных вод.
В качестве примера такого комплексного решения на фиг. 20 приведена схема очистки производственных сточных вод завода, перерабатывающего сернистую нефть.
По этой схеме условно чистые воды от охлаждения компрессоров, из парокотельной и от поверхностных конденсаторов и холодильников отводятся отдельной сетью в систему оборотного водоснабжения завода или спускаются в водоем.
На случай попадания нефтепродуктов в условно чистую воду из-за неисправности аппаратуры схемой предусматривается устройство аварийного нефтеотделителя с отводом отстоенных в нем нефтепродуктов в заводскую нефтеловушку.
Отстоеиная от нефти вода из резервуаров и установок по обессоливанию и обезвоживанию нефти подвергается сначала местной очистке в песколовке и цеховой нефтеловушке, где выделяется основ-
Фиг. 20. Принципиальная схема очистки производственных сточных вод завода, перерабатывающего сернистую нефть.
1 — от охлаждения компрессоров; 2 — из поверхностных охлаждающих устройств; 3 — от барометрических конденсаторов; 4 — отстоенные от нефти воды (от сырьевых резервуаров установок по обессоливанию); 5 — от промывки лотков, охлаждения сальников и др.; <5 — из газосепараторсв и газовых скрубберов; 7 — отработавшие щелочи с очистных установок; 8 — отработавшие кислоты с деэмульсионной установки; 9 — отходы содо-мышьяковых солей (газоочистные установки); 10 — регенерация щелочи; 11 — аэрация и выделение серы; 12 — сера; 13 — цеховая ловушка и песколовка; 14 — деэмульсация ловушечного продукта; 15 — обезвреживание стока; 16 — мышьяковистые соединения на повторное использование; п — аварийный нефтеотделитель; 18 — в систему оборотного водоснабжения или в водоем; 19 — заводская нефтеловушка; 20 — химическая доочистка воды; 21 — в водоем; 22 — шлам; 23 — иловые площадки; 24 — дренаж;
25 — ловушечный продукт на нефтепереработку; 26 — выделение сероводорода.
Местная очистка сточных вод путем аэрации их с выделением серы предусматривается также для производственных сточных вод, отводимых из газосепараторов и газовых скрубберов. Для подкисления воды, способствующего улучшению аэрации, на эту же установку поступает отработавшая кислота с деэмульсационных установок.
В схеме предусматривается регенерация отработавшей щелочи.
Отходы содо-мышьяковистых солей от газоочистных установок завода обезвреживаются на специальной установке с повторным использованием мышьяковистых соединений.
После местной очистки сточные воды очищаются в заводской нефтеловушке, откуда они поступают на химическую доочистку, а затем сбрасываются в водоем.
Использование очищенной сточной воды для производственных целей (водоснабжения, гидрозолоудаления и пр.) по этой схеме легко может быть осуществлено путем подачи этой воды в систему производственного водоснабжения вместо спуска в водоем.
Глава V
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ § 12. Решетки
Как уже указывалось, решетки применяются для задержания крупных загрязнений сточных вод. Решетка представляет собой металлическую раму, внутри которой установлен ряд параллельных стержней (прутьев). Для удобства очистки решетка ставится не вертикально, а с наклоном под углом 60—70° к горизонту (фиг. 21).
Фиг. 21. Схема расположения решетки простейшего типа.
1 — решетка; 2 — жолоб с дырчатым дном для отбросов.
Решетка стесняет живое сечение потока, поэтому канал или камера, в которых устанавливается решетка, должны быть несколько расширены по сравнению с основными лотком или каналом.
Для предупреждения образования вихревого потока канал перед решеткой плавно расширяется путем изменения направления стенок на угол <р = 20°. Если ширина подводящего канала В, общая ширина решетки 5Р, то длина расширяющейся части канала перед решеткой
_ Вр-В _ (Вр-В)
1 2tgy ~ 0,73
Длина суживающейся части канала после решетки принимается
На фиг. 22 показан общий вид решетки простейшего типа, схема которой представлена на фиг. 21. Такие простейшие решетки и применяются главным образом на канализационных очистных станциях предприятий нефтяной промышленности. Ширину прозоров между стержнями решеток следует принимать 15—20 мм. Стержни могут быть применены разной формы в поперечном сечении (фиг. 23). Стержни из квадратной (фиг. 23, а) и круглой
Фиг. 22. Общий вид решетки.
(фиг. 23, б) стали наиболее просты и дешевы. Круглая форма стержней имеет преимущество и в гидравлическом отношении, так как вследствие правильного сжатия струи такие стержни оказывают меньшее сопротивление. В эксплуатационном же отношении они менее удовлетворительны, так как поступающие на решетку крупные загрязнения заклиниваются в зазорах и закупоривают решетку.
Чаще всего применяются стержни прямоугольного сечения (фиг. 23, в) из полосовой стали 10 х 50 мм, хотя такие стержни оказывают несколько большее сопротивление при входе воды в решетку. Сопротивление можно уменьшить, если придать поперечному сечению стержней закругленную форму с входной стороны (фиг. 23, г) или даже с обеих сторон, но изготовление таких стержней более затруднительно.
Решетки устанавливают в пазах, сделанных в боковых стенках, чтобы можно было их снимать и в случае необходимости заменять-другими.
Размеры решетки определяются по расходу сточных вод, по принятой ширине прозоров между стержнями решетки и ширине самих стержней, а также по скорости прохождения воды через ре-
шетку. Во избежание пропуска отбросов через решетку скорость протока воды через прозоры решетки следует назначать не более 0,8—0,9 м/сек. Кроме того, большие скорости увеличивают подпор
перед решеткой, хотя это и не имеет существенного значения, так как абсолютная величина подпора невелика. Скорость движения
воды в канале у решетки (до и после нее) принимают равной 0,60— 0,80 м/сек во избежание выпадения перед решеткой осадка. Определение точной величины подпора, вызываемого решеткой, очень затруднитель-
но, так как она зависит не только от степени стеснения живого сечения, но и от других факторов: от величины
трения воды о стержни, от соотношения между толщиной стержней и шириной прозоров, от формы стержней, от угла наклона решетки.
Величину подпора /гр перед решеткой принимают обычно 5—10 см.
При необходимости в более точных подсчетах величина подпора может быть определена по формуле
Фиг. 23. Формы поперечных сечений стержней решеток.
где vp — скорость движения воды в решетке в м/сек;
t — коэффициент сопротивле-
ния, принимаемый:
для квадратных стержней (фиг. 23, а)
для круглых стержней (фиг. 23, б)
для прямоугольных стержней (фиг. 23, в)
£ = 2,42(4-
’ \ ь
*/з
, 4'з
s — ширина стержня в м;
b — ширина прозора между стержнями в м;
g — ускорение силы тяжести в м/сек2;
е = 0,64 при расположении стержней гранью по направлению’ потока (фиг. 23, а)
Институт Водгео [2] предлагает следующую формулу для определения подпора, создаваемого решеткой:
где к — коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней, а именно: при прямоугольных стержнях (фиг. 23, в) к — 0,504; при прямоугольных стержнях с закругленными краями (фиг. 23, г) к = 0,318;
$ — толщина стержня в мм;
Ъ — ширина прозора в мм;
I — ширина стержня по направлению течения в мм;
— скорость течения до решетки в м/сек;
а — угол наклона решетки к горизонту.
Приведенные формулы для определения величины подпора не учитывают загрязнения решетки отбросами. Поэтому вычисленную по этим формулам величину подпора следует увеличивать в 2—Зраза.
Дно камеры решеток должно быть понижено по отношению к дну подводящего канала на величину Лр, т. е. должен быть устранен перепад по дну.
Число прозоров (а следовательно, и число стержней решетки) может быть найдено из соотношения
bnhi q Vsin а
q = cwD = ——— vv или n = -----
4 p /sin a p bh^p
где q — максимальный расход сточных вод в м3/сек;
со — площадь живого сечения камеры решетки в м2;
vp — скорость движения воды в решетке в м/сек;
п — число прозоров;
а — угол наклона решетки;
b — ширина прозора в м;
— глубина воды у решетки в м.
По правилам тригонометрии в формулу следовало бы ввести ein а, а не /sin а, однако опытные данные показывают большую сходимость результатов при введении именно V sin а.
При числе стержней (n -f-1)1 общая ширина решетки будет
Bv = s (п 4-1) 4- Ьп, где s — толщина стержня.
Пример
Требуется определить размеры решетки для очистной станции и подпор, создаваемый решеткой, при максимальном расходе сточных вод q — = 0,208 м3/сек.
Ширина подводящего канала перед решеткой Вкан = 0,6 м и уклон *кан = 0,001. При этих условиях наполнение Лкац = 0,45 .и и средняя скорость гкан = 0,77 м/сек.
1 Рама решетки рассматривается как стержни решетки.
Решетка неподвижная, установлена под углом 60° к дну канала.
Принимаем прозоры решетки Ъ = 0,016 м. Стержни решетки из полосовой стали si — 10x50 мм. Скорость движения воды в решетке приникаем 1Гр = 0,8 м/сек.
Глубина воды у решетки
= ^кан = Л45 м-
Число прозоров решетки
Iosina __ 0,208x0,93 _ „
П~ bh1Vp ~ 0,016x0,45x0,8 Ж
Следовательно, общая ширина решетки
Вр = s (га +1) + Ъп = 0,010 (36 +1) + 0,016 X 36 = 0,95 м.
Принимаем Вр=1,0л<.
Скорость течения до и после решетки при глубине протока 0,45 м
°.208 :
У1 = К2= 1,00x0,45 =°-46-“/сек-
Длина расширенной части канала перед решеткой при <р = 20° (фиг. 21)
7 ^кан) 1,0 — 0,6 „ __
*1= — = 0,55 м.
2 tg <р 0,73
Длина суживающей части канала после решетки . 0,55
= — —g— =0,275 м.
При проходе воды через решетку создается подпор, величина которого определяется специальным расчетом и в среднем составляет 10 см.
На эту величину нужно понизить дно камеры решетки по отношению к дну подводящего канала, т. е. устроить перепад по дну высотой 0,10 м.
Общая строительная высота камеры решетки
Н = Л, + Лр + h2 = 0,45 + 0,05 + 0,3 = 0,80 м,
где hi = 0,3 м — возвышение бортов камеры над уровнем воды в ней.
Общая строительная длина канала решетки
L = I + Zj -|- 12, где
z=1+’tgT = 1+TT3=1'45 м (Фиг-!21)-
Отсюда
L = 1,45 + 0,55 + 0,275 = 2,275 =* 2,30 м.
Очень часто решетку совмещают с песколовкой в одном сооружении, устанавливая ее в головной части песколовки. Расширение канала до решетки в этом случае такое же, как и при устройстве отдельной решетки. Изменения ширины канала после решетки в этом случае не требуется, так как сразу же за решеткой начинается камера песколовки.
§ 13. Песколовки
Как указывалось, песколовки предназначаются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей, главным образом песка с диаметром частиц более 0,2 мм.
В зависимости от гидравлического режима работы канализационной сети песок и другие тяжелые примеси могут находиться в трубах или каналах во взвешенном состоянии или передвигаться по дну их подобно речным наносам. В обоих случаях наличие большого количества этих примесей вызывает заиливание труб, каналов и сооружений. Поэтому песколовки целесообразно устраивать не только в месте расположения очистных сооружений, но и на отдельных участках сети, где неизбежно попадание песка в канализационную сеть, особенно в открытой части сети нефтепромыслов.
Действие песколовки основано на том, что при движении сточной воды (в канале, отстойнике) каждая находящаяся в ней не-растворенная частица движется горизонтально вместе со струей воды (с такой же скоростью, как и струя) и одновременно осаждается вниз под влиянием силы тяжести со скоростью, соответствующей крупности и удельному весу частицы. Кроме того, вследствие турбулентности потока возникают вертикальные движения воды (вертикальные скорости), направленные вниз или вверх, вызывающие пульсацию взвешенных частиц. Вертикальные движения, направленные вверх, препятствуют осаждению песка и способствуют выносу его вместе с водой. Чем больше турбулентность потока, тем более крупные частицы будут выноситься вместе с водой (из канала, отстойника) и, наоборот, чем медленнее течение, тем более мелкие и легкие частицы будут выпадать в осадок.
Песколовка представляет собой отстойник непрерывного действия, рассчитанный таким образом, чтобы в нем выпадал песок и другие тяжелые частицы.
На предприятиях нефтяной промышленности чаще всего применяют песколовки с горизонтальным движением воды (горизонтальные песколовки).
Скорость движения воды в песколовке не должна выходить из определенных пределов. По существующим нормам для горизонтальных песколовок скорость движения воды при максимальном притоке следует принимать не более 0,3 м/сек и при минимальном притоке не менее 0,1 м/сек.
При этих скоростях продолжительность пребывания воды в песколовке должна быть от 30 сек. до 1 мин.
Для нормальной работы песколовок очень важное значение имеет своевременное удаление отложившегося в них песка.
При количестве песка, выпадающего в песколовке, до 0,5 м3 в сутки может быть принято удаление осадка вручную, однако при этом необходимо устройство в песколовке дренажа для обезвоживания осадка.
При задержании осадка более 0,5 м3 в сутки должно применяться, как правило, механизированное удаление осадка.
Рекомендуется предусматривать отмывку нефти от песка, удаляемого из песколовок.
Во избежание выноса песка из песколовки при изменении расхода, или, что то же самое, для поддержания в песколовке все время одинаковых скоростей, целесообразно снабдить ее таким устрой-
ством, чтобы при изменении расхода соответственно изменялась и
площадь живого сечения.
Автоматическая регулировка скорости протока в горизонтальных песколовках обеспечивается установкой водослива с широким
порогом или так называемого пропорционального водослива А
Песколовку устраивают не менее чем из двух отделений.
На фиг. 24 показана песколовка горизонтального типа из трех рабочих отделений.
Размеры песколовки могут быть определены из следующих выражений.
Длина проточной части песколовки (в м)
L = VXSLKCt, (б)
Фиг. 24. Схема горизонтальной песколовки простейшего типа.
где «макс — скорость протекания жидкости при максимальном притоке, принимаемая не более 0,3 м/сек-,
t — продолжительность протекания при максимальном притоке, принимаемая от 30 сек. до 1 мин.
Общая площадь поперечного (живого) сечения песколовки
Q
^макс
1 маис
где 9макс — максимальный приток сточных вод в .и3/сек.
Определив Q, устанавливают число п рабочих отделений, задаваясь рабочей глубиной h± и шириной Ь. Глубину /гх назначают в соответствии с глубиной потока в подводящем канале, но она не должна превышать 1 м. Ширину Ъ принимают от 0,6 до 2,0 м в зависимости от общего размера песколовки.
Площадь поперечного (живого) сечения со одного отделения при максимальном притоке (в .и2):
^макс ^макс
(6)
а> = кгЪ
К глубине /гх проточной части должна быть прибавлена глубина h2 осадочной части. Эта глубина зависит от количества выпадающего песка и от времени между его выгрузками. Общий объем
1 Шишкин 3. Н., Карелин Я. А., Колобанов С. К., Яковлев С. В. и Зак Г. Л. Канализация, стр. 300. Гос. изд. ли-терат. по строит, и архитект., 1951.
(в л3) осадочной части для песколовок производственно-ливневой канализации составляет:
0,0864 qpTz^
0С~ Уп(1и0_2вл) ’
где q — расход сточной воды, протекающей через песколовку, в л/сек;
р — количество выпадающего осадка в г /л;
Т — время между выгрузками осадка в сутках;
0,0864 — коэффициент для перевода объема в м3;
— влажность осадка в %;
Уп — объемный вес песка (осадка).
Характеристику осадка, задерживаемого в песколовке, следует принимать в соответствии с табл. 7.
Таблица 7
Характеристика осадка, задерживаемого в песколовках
Показатели Сточные воды
нефтепромыслов нефтеперерабатывающих заводов
Количество задерживаемого осад- 0,5 0,05
ка, г/л Влажность осадка, задерживаемого
в песколовках гвл, % 80 80
Удельный вес осадка 2,65 2,30
Объемный вес осадка (песка) уп, кг!л 1,35 1,25
Время Т между выгрузками можно допускать от 1 до 2 суток. Более двух суток его назначать не следует, так как при большом промежутке времени между выгрузками увеличивается объем осадочного пространства, что сильно отражается на скорости протекания сточной воды в начале работы песколовки после очистки.
Из полученного объема осадочной части можно определить глубину ее:
Общая глубина песколовки
Н = h1-^-h2-\-h3,
где h3 — расстояние от уровня воды до верха стенок песколовки, принимаемое от 0,15 до 0,30 м.
При входе воды в песколовку и при выходе из нее происходит потеря напора, которая определяется специальным расчетом; в среднем для горизонтальной песколовки она составляет 10—20 см.
Пример
Требуется определить размеры горизонтальной песколовки для очистной станции нефтеперерабатывающего завода с максимальным расходом 9макс= 208 л/сек или 0,208 м3\сек при среднем суточном расходе (? = = 10000 м3.
Необходимое сечение канала, подводящего сточные воды к песколовке, находим по таблицам 1 при уклоне канала i = 0,002 и скорости течения воды в нем v = 1,0 м]сек. Ширина канала 0,5 м и наполнение при макси» мальном расходе Лкан = 0,42 м. Скорость движения воды в песколовке при максимальном расходе принимаем ггмакс = 0,3 м!сек. Продолжительность протекания сточных вод в песколовке t = 30 сек.
Длина песколовки
L = ггм„„„ t = 0,3 х 30 = 9 м.
Расчетное поперечное сечение песколовки
й = .^ = ^08 =0,693 ^0,7 м*.
MdnC >
Принимаем два отделения, работающие одновременно. Очистка отделений песколовки производится без их выключения.
Живое сечение отделения песколовки
Q ^-=0,35 м2.
со — — п
Расход сточных вод мальном притоке
па одно
рабочее отделение составляет при макси-
^макс
7макс ^2
-’|С-= 0,104 м3!сек.
Сечение песколовки принимаем по схеме фиг. 25 со следующими размерами: ширина песколовки внизу Ъ = 0,6 м, ширина песколовки вверху fej = = 0,9 jh.
Глубина проточной части при максимальном расходе
^макс = — й/ = 0,2-f-0,22 — 0,42 м,
что соответствует наполнению в канале перед песколовкой.
Глубина осадочной части h2 = 0,35 м.
Живое сечение одного отделения песколовки при максимальном расходе ш = h\+bxhf = -,6+-^9. 0,2 + 0,9 х 0,22 = 0,348 м3,
что^соответствует необходимому.
Песколовка проектируется с дренажем. Количество осадка при норме р~= 50 мг/л и времени между выгрузками 2 суток составляет
W _ °,0864 4PTzwi _ 0,0864x 208x 0,05 x2x80 3
общ- уп(100 — гвл) 2,3(100 — 80) -3.1л».
Количество осадка в одном рабочем отделении
W . 1 »
W — общ________— 1 55 м3
^отд- 2 — 2 1,00
ЧЛ'укиных А. А. и Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. И. Н. Павловского. Стройиздат, 1949.
Объем осадочной части песколовки при принятых размерах равен bLhi = 0,6 X 9,0 X 0,35 = 1,9 .и3,
т. е. достаточен для хранения выпавшего осадка.
Общее количество удаляемого из песколовки осадка в сутки при объемном весе его ~/ц = 1,25 т/ж3
W « Q 1 ГТ
РР'вес = °2 “ Гп = -у1 х 1,25 2,0 т/сутки.
Приведенный метод расчета не учитывает минимальные размеры частиц песка, которые должны быть задержаны песколовкой, между тем как скорость осаждения зависит от размеров частиц. Поэтому
Фиг. 25. Поперечное сечение горизонтальной песколовки (к примеру).
такой расчет не является полным и отражающим действительные условия работы песколовки, хотя в большинстве случаев им продолжают еще пользоваться.
Метод расчета горизонтальных песколовок по заданному проценту задержания песка определенной крупности предложен А. А. Карпинским1. Ход расчета по этому методу заключается в следующем.
1. Определяется необходимая площадь зеркала воды песколовок (в .и2) по формуле
F=1000-^,
и
где (/макс—максимальный расход сточных вод в м3/сек;
и — средняя скорость (в мм /сек) осаждения частпц песка, которые должны быть выделены в песколовке, определяемая в зависимости от гидравлической величины 2 частиц и0 и вертикальной составляющей w продольной скорости в песколовке, возникающей вследствие турбулентности потока.
Величину и А. А. Карпинский рекомендует определять по формуле
w=Vru02 — «V- (7)
где и0 — принимается по опытным данным (табл. 8);
w0 = 0,05ц (ц — горизонтальная скорость движения воды в песколовке).
1 Ш и г о р и н Г. Г. и Демидов Л. Г. Канализация, ч. 2. Изд. Мин. коммун, хоз. РСФСР, 1951.
F» 3 Гидравлической величиной («гидравлической крупностью») частицы называют среднюю скорость ее осаждения (или всплывания) в мм/сек при температуре воды 10°.
Таблица 8
Средняя скорость осаждения (гидравлическая величина) частиц песка различного диаметра
Размер частиц песка, ММ 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,50
Гидравлическая величина, мм/сек . 18,7 24,2 29,7 35,1 40,7 51,6
2. Определяется ширина Ъ отделений песколовки из соотношения
макс
откуда
____7макс
тумаке71
где h — глубина проточной части песколовки в м, принимаемая не больше 1 м;
п — число рабочих отделений песколовки.
Скорость имакс следует принимать не более 0,3 м/сек.
3. Определяется длина песколовки L, необходимая для обеспечения выпадения частиц песка минимально принятого при расчете размера d =0,2 мм, по формуле*
Глубину осадочной части h2 рекомендуется определять по количеству задерживаемого осадка по приведенному выше расчету. Минимальный размер частиц песка, которые должны быть задержаны, принимается в зависимости от типа очистных сооружений, устраиваемых за песколовкой. Если на очистной станции имеются нефтеловушки, осадок пз которых удаляется механическими скребками (см. § 14), то минимальный размер задерживаемых частиц песка должен быть 0,20—0,25 мм. В других случаях этот размер может быть несколько увеличен, например при устройстве песколовок па нефтепромыслах с целью предохранения каналов от заиливания песком.
Пример
Для условий, приведенных в предыдущем примере, определить размеры горизонтальной песколовки.
Минимальный диаметр частиц песка принимаем равным 0,2 мм. Гидравлическая крупность этих частпц равна 18,7 мм) сек (табл. 8), а вертикальная составляющая продольной скорости w = 0,05 X 300 = 15 мм /сек. Средняя скорость осаждения частиц песка по ранее приведенной формуле (7) составит
и = }418,72 — 152 = 11,2 мм/сек.
6 Зак. 1592.
81
Необходимая площадь зеркала воды песколовки
О 9OR
F=1000 ~г-= 18,61 м2.
11,2
Общая ширина песколовки прямоугольного поперечного сечения при принятой глубине проточной части hr = 0,4 м (в соответствии с наполнением в канале) будет
В = -^ак°— = = 1,73 s 1,8 м.
гмаксй1 °’4 х °>3
Принимаем два рабочих отделения песколовки шириной 0,9 м каждое. Длина песколовки
г F 18,6 п
£= в- = -1Ж=10’3^10’5л‘-
Продолжительность протбка воды в песколовке при принятой глубине проточной части hx — 0,4 м составит
, 0,4 „
i=T = W = 36 сек”
что допустимо, так как по нормам требуется не менее 30 сек.
Объем осадочной части песколовки
т„ 0,0864 x 208 x 0,05 x 2 x 80 ,
Жос =------2Ж0-80)-----------= 34 М •
При очистке один раз в 2 суток и при равномерном распределении осадка по дну песколовки высота его слоя будет
, ^ос 3,1 .„
^ = -^-=-^ = 0,16 м;
принимаем 0,2 м.
Приняв высоту бортов Л3 = 0,3, получим общую глубину песколовки (без дренажного слоя):
Н = Й! + hi + h3 = 0,4 + 0,2 + 0,3 = 0,9 м,
а с учетом дренажного слоя Н = 0,9 + 0,3 = 1,2 м.
На фиг. 26 приведена горизонтальная песколовка, совмещенная с решеткой.
Песколовка с удалением осадка путем откачки его насосамп показана на фиг. 27.
Песколовка имеет прямоугольную в плане форму и должна состоять из двух или более секций. Передняя часть песколовки представляет собой канал (лоток), в котором установлена предохранительная решетка 1. В песколовке, в начале и в конце, пмеются деревянные шиберы 2.
Дно песколовки должно быть устроено с двусторонним уклоном к середине, где расположен приямок 3 для откачки осадка. Минимальный угол наклона дна на основе опытных данных принимается 45°.
Бетонное дно песколовки оштукатурено слоем цемента и церезита толщиной 1 см. Насосы 4 расположены в специальной камере, примыкающей к песколовке.
Фиг. 26. Горизонтальная песколовка, совмещенная с решеткой.
1 — решетка из полосовой стали 10 х х40 мм 'с ’.проворами 16 лш; 2 — деревянные шиберы; 3 — дренажные трубы диаметром 100 ли; 4 — швеллер; 5 — чугунная труба; в — щебень; 7 — железобетонная плита; 8 — основание из тощего бетона.
К50
Разрез по I-I
Разрез no П~П
И
Фиг. 27. Песколовка с насосом для откачки осадка.
1 — решетка; 2 — шиберы с винтовым механизмом; 3 — приямки; 4 — насос; 5 — напорный трубопровод.
Для перекачки осадка обычно применяют насосы типа 21/2 НФ с напором от 6 до 30 м производительностью 36 м3/час.
Для удобства эксплуатации насоса над камерой целесообразно
устраивать павильон.
Насосы устанавливают под заливом. Всасывающая труба пропущена сквозь стену в приямок. Промывают эту трубу путем подключения к ней напорного трубопровода от п/ насоса.
' Пуск и остановку насоса производят свер-
ху, со специального пульта.
у !;> При чрезмерном содержании осадка в сточ-ной воде могут быть применены более мощные Й» насосы — 4НФ.
Фиг. 28. Песколовка горизонтального типа с гидро элеваторами для удаления песка.
1 — насосная установка для гидроэлеваторов; 2 — напорный трубопровод, подающий воду к гидроэлеваторам; 3 — напорный трубопровод, подающий воду для размыва песка;
4 — отделения песколовки; 5 — всасывающий трубопровод насосной установки; 6 — гидроэлеватор; 7 — резервуар для замера песка; пульпа, направляемая на песковые площадки.
На фиг. 28 показана горизонтальная песколовка с гидроэлева-торами (водоструйными эжекторами) для удаления песка. Эта песколовка состоит из двух отделений. Под проточной частью расположены осадочные камеры в виде усеченных пирамид. В целях поддержания постоянных глубины проточного слоя и скоростей протока по всей длине песколовок осадочные камеры отделяют от проточной части треугольными железобетонными балками или деревянными брусками (колосниками).
Входное и выходное устройства в песколовках выполняют в виде раструбов, что обеспечивает работу песколовок всем сечением.
Отводящие каналы соединяются в общий канал, подводящий воду к измерителю расхода.
Для работы гидроэлеваторов при отсутствии поблизости водопровода высокого давления устанавливают высоконапорный че-тырехколеспый центробежный насос марки КСМ-150 с электродвигателем.
Из этой песколовки песок удаляется вместе с большим количеством воды. Поэтому требуются обезвоживание п подсушка песка для уменьшения его объема, что облегчает его удаление. Для этой цели устраивают площадки, располагаемые вблизи песколовки.
Схема гидроэлеватора показана на фиг. 29. К гидроэлеватору по напорному трубопроводу диаметром 100—150 мм, оканчивающемуся соплом диаметром
Фиг. 29. Схема гидроэлеватора.
1 — трубопровод для выгрузки осадка; 2 — камера смешения; 3— сопло; 4 — всасывающий раструб;
5 — напорный трубопровод; 6 — Диффузор.
40 мм, насосом указанной выше марки подается сточная вода под давлением 10 ат. При выходе воды из сопла происходит засасывание осадка, который поднимается затем через диффузор по трубе диаметром 150— 200 мм в специальный отводной песковой канал.
Соотношение количеств подаваемой сточной воды и осадка составляет от 1 : 1 до 3 : 1. К. п. д. гидроэлеваторов не превышает 0,1—0,2 [22]. Для размыва слежавшегося осадка предусматривают специальный трубопровод от насоса гидроэлеватора.
На фиг. 30 показаны гидроэлеватор другой конструкции и его установка в песколовке.
Гидр о элеваторы могут быть сравнительно легко изготовлены в местных мастерских или по специальному заказу на заводе.
На фиг. 31 изображена круговая песколовка. Она состоит из отстойной части в виде кругового жолоба 1, в нижней части которого имеется щель шириной 0,10—0,15 м. Через эту щель выпадающий в песколовке осадок попадает в осадочную часть 2 жолоба, устроенную в виде усеченного конуса. Боковые грани нижней части жолоба должны находиться под углом к горизонту в 50—60°.
Из круговых песколовок осадок удаляют водоструйным эжектором, не выключая песколовок. В связи с удобством удаления песка из круговых песколовок они начинают получать распространение, хотя процент задержания в них песка меньше, чем в обычных горизонтальных песколовках.
Иногда применяют щелевые песколовки. При движении сточной воды по канализационному каналу песок и другие тяжелые (главным образом минеральные) примеси перемещаются по дну канала наподобие речных наносов.
Если в дне канала устроить поперечную щель, то перемещающиеся по дну тяжелые частицы будут проваливаться в нее, а более легкие будут проноситься мимо. На этом и основан принцип действия щелевой песколовки.
Для усиления выпадения осадка могут быть сделаны две или три последовательно расположенные щели.
Щелевая песколовка представляет собой колодец, устроенный на канале сточных вод. В пределах колодца в нижней части канала имеются две или три поперечные щели. Длина каждой щели равна
Фиг. 30. Гидроэлеватор Мосводоканалпроекта.
1 — днр{>узор; 2 — патрон; 3 — горловина гидроэлеватора; 1 — приемная вставка: □ — входная часть; 6 — сопло; 7 — крышка; 8 — балки крепления; 9 — подача воды;
10 — осадок; 11 — бетон.
т/4 окружности канала, а ширина Ь = 7—10 см (фиг. 32). Проваливающийся в щель песок поступает в приямок, откуда периодически удаляется при помощи эрлифта или другим способом. Как показали наблюдения [10], такая песколовка задерживает преимущественно крупные фракции песка — более 1 мм и отчасти 1,0— 0,5 мм. Мелкий же песок (меньше 0,5 мм) проходит через песколовку, не задерживаясь в ней.
Для создания наиболее благоприятных условий, обеспечивающих выделение мелких фракций песка, необходимо, чтобы скорость движения воды в канале песколовки была в пределах от 0,7 до 1,1 м[сек без резких колебаний.
Разрез т 1-1
.3
Фиг. 31. Круговая песколовка.
1 —’круговые желоба; 2 — осадочная часть; з — железобетонные плитки; 4 — Паровая труба диаметром 32 мм с уклоном 0,003; 5 — трубопровод для выпуска осадка на иловые площадки; 6 — трубопровод для отведения воды к нефтеловушке; 7 — шиберы; 8 — трубопровод, подающий воду от насосной станции.
Фиг. 32. Схема расположения щелей в песколовке.
Щелевые песколовки занимают очень немного места, просты по своей конструкции, удобны в эксплуатации, поэтому их целесообразно иногда устраивать в канализационной сети и перед насосными станциями с целью предохранения насосов от попадания в них крупного песка. При перекачке сточных вод, не содержащих крупного песка, значительно увеличивается продолжительность работы уплотнительных колец в насосах.
Песок, выделенный в песколовках, после обезвоживания может быть использован для планировки местности или в дорожном строительстве.
§ 14. Нефтеловушки
Теоретические основы отстаивания воды
Отстаивание является простым и наиболее часто применяемым способом выделения из сточных вод не растворенных в них примесей. Этим способом выделяют как всплывающие (нефть и нефтепродукты), так и тонущие (песок и др.) вещества.
В зависимости от требований к степени очистки сточных вод отстаивание применяется как предварительная обработка их перед очисткой на других, более сложных сооружениях или как окончательная очистка, если по местным санитарным условиям требуется выделить из сточных вод только нерастворенные примеси.
Нефть, нефтепродукты и другие нерастворенные вещества, содержащиеся в сточной воде, как уже указывалось, улавливаются в нефтеловушках, в которых сточные воды отстаиваются.
При отстаивании каждая частица нерастворенных примесей, имеющая удельный вес, больший или меньший, чем удельный вес воды, находится под действием двух сил: силы тяжести и силы, результирующей сумму сопротивлений, которые возникают при движении частицы в воде. Соотношение этих сил определяет величину той скорости, с которой данная частица может опускаться вниз или подниматься вверх.
Величина силы тяжести зависит от удельного веса частицы и ее объема (диаметра); для частиц с меньшим удельным весом, чем удельный вес воды, она будет
P = V(yB — yH)g,
где V — объем поднимающейся частицы;
ув — удельный вес воды, в которой поднимается частица;
Ун — удельный вес нефтяной частицы;
g — ускорение силы тяжести, равное 981 см /сек2.
Величина сопротивления Рг зависит от формы частицы, вязкости сточной воды и скорости движения частицы:
Px = kfun, (9)
где к — коэффициент сопротивления, зависящий от вязкости и формы частицы;
/ — площадь поперечного (перпендикулярного направлению подъема) сечения частицы;
и — средняя скорость движения (всплывания) частицы в воде;
п — показатель, зависящий от скорости движения частицы.
Скорость всплывания каждой отдельной частицы можно считать постоянной во все время подъема (если частица при этом не изменяет своих размеров), так как ускорение силы тяжести уравновешивается сопротивлением среды.
Общее выражение величины равномерной скорости всплывания нефтяных частиц в воде, находящейся в покое, определяется из условия равенства действующих на частицу сил Р и Pv т. е.
V(yB-Ун) § = откуда
»= (W)
Для мелких шарообразных частиц, к которым близки по форме нефтяные частицы в воде, сопротивление движению их в воде пропорционально скорости всплывания и равно
Р± а ЗлЦИС?
ИЛИ
V (ув — Ун) g = STtfiud, откуда
_ V (Ув —
К З.тд<7
Выразив объем частицы через ее диаметр
V = — v 6 ’
получим известную формулу Стокса:
где и — скорость всплывания в см/сек;
d — минимальный (расчетный) диаметр нефтяной частицы в см;
р, — коэффициент абсолютной вязкости сточной воды в з/с.и сек.
Остальные обозначения прежние.
Эта формула может быть применена при наличии частиц диаметром менее 100 /z (0,01 с.и).
А. Г. Касаткин 1 считает, что предельный диаметр в данном .случае не должен превышать даже 10/г (0,001 см). Для частиц диа-
1 Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Госхимиздат, 1948.
(11)
(12)
метром более 10/z А. Г. Касаткин рекомендует пользоваться следующей эмпирической формулой:
1. = 5,45|/*1>~у-1 ,
(13)
где размерность входящих в формулы величин остается прежней.
Для частиц диаметром от 125/z и больше проф. В. Т. Турчино-вич предлагает использовать формулу Стокса, но с показателем степени у диаметра (d) частицы равным единице.
Проф. Д. Я. Соколовым на основе соответствующих исследований предложена эмпирическая формула
_ / v (Ув — Ун)2 2s и ~ |/ с/
(14)
лс/3
где V — -д----объем отстаиваемой частицы в см3;
/ = -----поперечное сечение этой частицы в см;
8,54 /Л32 Г -— —’---—--------
и°,32^0,32
коэффициент сопротивления осаждению.
Остальные обозначения и размерность величин прежние.
Подставляя значенпя параметров в формулу Д. Я. Соколова, после соответствующих преобразований приводим ее к следующему виду:
.0,785
U = 21,6(ув — ув) (15)
№
Следует отметить, что большинство указанных формул предназначается для определения скорости осаждения в воде твердых взвешенных частиц. Однако физический характер процессов осаждения и всплывания по существу одинаков. Поэтому скорость всплывания нефтяных шариков с некоторыми допущениями можно определять по аналогпп с определением скорости отстаивания твердых частиц.
На основе приведенных формул построен на полулогарифмической сетке график зависимости скорости всплывания от крупности нефтяных шариков (фиг. 33). На этом же графике помещены опытные данные института Водгео.
Численные параметры в формулах при вычислении по ним приняты следующие:
ув = 1, ун = 0,87, ц — 0,0131 г[см сек.
Анализируя кривые и сравнивая их с результатами наблюдений Водгео над всплыванием нефтяных шариков в статических условиях, можно считать, что для шариков крупностью в 70—200/z к данным наблюдений более всего подходит формула проф. Д. Я. Соколова. Квадратическое уравнение Стокса дает несколько занижен
ные значения скоростей всплывания нефтяных шариков, особенно в левой части кривой.
Однако практически, как правило, приходится иметь дело с выделением нефтяных частиц крупностью от 100 до 200/г. В этих пределах формула Стокса дает значения, приближающиеся к полученным в результате наблюдений.
Формулы В. Т. Турчиновича и А. Г. Касаткина, как видно из графика, дают результаты, значительно отличающиеся от данных наблюдений. В настоящее время преимущественно пользуются формулой Стокса с указанными далее поправочными коэффициентами.
Фиг. 33. График скорости всплывания нефтяных шариков в зависимости от их диаметра (в статических условиях).
1 — формула В. Т. Турчиновича; 2 — формула А. Г. Касаткина; 3 — по опытным дан-ным Водгео; 4 — формула Д. Я. Соколова; 5 — формула Стокса.
Теоретически в формулу Стокса для скорости всплывания должен быть включен коэффициент деформации нефтяного шарика, зависящий от относительной вязкости нефти и воды- Однако ввиду того, что величина этого коэффициента близка к единице, практически его можно не учитывать.
Кроме того, формула Стокса в приведенном виде применима к всплыванию нефтяных шариков в чистой воде. Как показывают исследования, в мутной воде взаимодействие между всплывающими и находящимися во взвешенном состоянии нефтяными частицами снижает скорость их всплывания. Вследствие большого разнообразия состава сточных вод и количества твердых частиц, которые могут в них содержаться, не представляется возможным точно определить величину уменьшения скорости всплывания нефтяных шариков в мутной воде. В результате лабораторных опытов было уста
новлено, что коэффициент уменьшения скорости в мутной воде может быть выражен следующим образом:
о_ 4х 104 + 0,8Ла nR.
р 4+104-М2 ’
где А — мутность производственных сточных вод в мг /л.
Для производственных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов среднее значение коэффициента ft может быть принято равным 0,95.
Наконец, формула Стокса относится только к жидкости, находящейся в таких идеальных условиях, когда она движется только в горизонтальном направлении равномерно по всему сечению при отсутствии вертикальных потоков. При наличии определенного соотношения в размерах отстойника можно создать условия, приближающиеся к идеальным. Однако для этого нужно обеспечить равномерное распределение потока в нефтеловушке путем тех или иных конструктивных улучшений, устранив причины, вызывающие завихрение потоков. Но все эти конструктивные улучшения все же не гарантируют равномерного распределения и полного устранения пульсации потока. Поэтому в формулу приходится вводить поправочный коэффициент ср, равный по опытным данным 1,35—1,50.
Следовательно, формула для определения скорости всплывания нефтяных шариков (в см/сек) с учетом мутности производственных сточных вод, неравномерного их распределения и пульсации потока будет иметь вид:
_ fe(7B —
18р.<р
В соответствии с выполняемыми функциями, — освобождение сточных вод от всплывающих частиц нефти, неустойчивой нефтяной эмульсии и твердых взвешенных веществ, остающихся в воде после прохождения ею песколовки, — нефтеловушка для сточных вод должна представлять собой сооружение, состоящее из последовательно работающих камер — камеры осаждения твердой взвеси и нефтеуловительной камеры, между которыми должен быть установлен коалесцирующий фильтр, предназначаемый для механического разрушения эмульсии с целью укрупнения (коалесценции) нефтяных частиц и освобождения их от утяжеляющих примесей.
Скорость осаждения твердых взвешенных веществ определяется на основе тех же принципов, что и скорость всплывания нефтяных частиц с соответствующим изменением значения d и заменой разности ув~7а разностью уп—ув, т. е. по формуле
„ g^n-7B)rfn8
1 18/tg?
где dn — минимальный расчетный диаметр осаждающихся частиц твердой взвеси в см.
Скорость всплывания уменьшается при увеличении поверхности трения частиц. Поэтому скорость всплывания массы нефтяных час
тиц должна сильно отличаться от скорости всплывания одиночных однородных шарообразных частиц.
Кинетика процесса выделения взвеси для различных сточных вод устанавливается эмпирическим путем в лабораторных условиях; обычно она выражается кривой линией, характеризующей всплы-ваемость нефтяных частиц или осаждаемость твердой взвеси.
При построении этой кривой по оси абсцисс откладывают продолжительность отстаивания, а по оси ординат— количество всплывшей нефти, выраженное в абсолютных величинах или в процентах от общего ее содержания в исследуемой воде Ч
ПрвЛалжнпельнйть отстаивания 0 минутах
Фиг. 34. График скорости всплывания нефтяных частиц в производственных сточных водах нефтеперерабатывающего завода.
На фиг. 34 представлена экспериментальная кривая всплывания в статических условиях (в неподвижной воде) нефтяных частиц в производственных сточных водах нефтеперерабатывающего завода.
Из диаграммы видно, что главная масса способных всплывать нефтяных веществ выделяется в течение 15 мин., а при дальнейшем отстаивании процент всплывающих веществ возрастает очень медленно. Для большинства видов производственных сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, процесс отстаивания заканчивается практически полностью через 2 часа. Расчетную продолжительность отстаивания в нефтеловушках рекомендуется принимать в соответствии с требуемой степенью улавливания нерастворимых примесей (нефти и минеральных частиц — песка и глины): а) на действующих предприятиях — по данным лабораторных анализов
1 О построении кривой выпадения взвеси см., например, в книге Клячко В. А. и Кастальского А. А. Очистка воды для промышленного водоснабжения. Стройиздат, 1950.
Фиг. 35. График скорости всплывания нефтяных частиц в зависимости от количества выделившейся нефти.
и исследований; б) на проектируемых предприятиях — по данным работы аналогичных предприятий.
При отсутствии данных можно принимать продолжительность, отстаивания от 1,0 до 1,5 часа1, а при необходимости более высокой степени очистки следует применять сооружения для доочистки сточных вод химическим пли другим способом.
Расчет нефтеловушки удобнее производить по графику, на котором по оси абсцисс отложены не продолжительности отстаивания, а наименьшие скорости всплывания частиц нефти в мм /сек. Эти скорости характеризуют собой гидравлическую величину частиц для указанного на оси ординат количества нефти (фиг. 35).
Пользуясь этим графиком, можно запроектировать нефтеловушку, рассчитанную на задержание заданного количества содержащихся в воде нефтяных веществ.
Этот способ расчета может быть применен для нефтеловушек всех типов.
Однако не для всех видов сточных вод предприятий нефтяной промышленности имеются достаточно полные опытные данные, характеризующие всплываемость нефтяных частиц. В тех случаях, когда такие данные отсутствуют и не могут быть получены по ка
ким-либо причинам экспериментальным путем, нефтеловушки рассчитывают по имеющимся данным для близких по составу сточных вод пли пользуются другим, менее точным способом расчета — по продолжительности отстаивания.
Исходными данными при расчете нефтеловушек являются:
1) количество сточных вод и начальная концентрация в них нефтяных веществ К1, принимаемая по данным анализа сточных вод или по литературным источникам;
2) допустимая конечная концентрация К2 нефтяных веществ в отстоенной воде, принимаемая в соответствии с санитарными нормами или обусловленная технологическими требованиями (например, в зависимости от того, предусматривается ли последующая химическая обработка сточных вод для возможности использования сточных вод в оборотном водоснабжении).
Необходимый рабочий эффект выделения нефти (в процентах) определяется из выражения
(19)
1 УфНИИ рекомендует принимать продолжительность отстаивания сточной воды в нефтеловушках 2 часа.
Наименьшая скорость и0 всплывания нефтяных частиц, соот ветствующая требуемому рабочему эффекту осветления Э, определяется из графика кинетики всплывания нефтяных взвешенных веществ.
Исходя из этой скорости и определяются основные размеры нефтеловушек.
Допустим, например, что всплываемссть нефтяных частиц, содержащихся в воде, характеризуется кривой, показанной на фиг. 35. Требуемый эффект выделения нефти из сточной воды Э = 99%. По графику находим, что при таком эффекте выделения скорость всплывания частиц составляет около 0,35 мм]сех. Эта величина и должна быть положена в основу при опре-.делении размеров нефтеловушки.
Фиг. 3G. Схема нефтеловушки.
Нефтеловушка представляет собой резервуар, имеющий в план6 -форму вытянутого прямоугольника (фиг. 36).
Обычно нефтеловушка состоит не менее чем из двух параллельно работающих отделений для того, чтобы можно было очищать или ремонтировать их поочередно, не прекращая работы всей нефтеловушки.
Элементарная теория расчета нефтеловушек основывается на следующих предположениях:
1) скорости движения воды в нефтеловушке во всех точках какого-либо ее поперечного сечения одинаковы;
2) скорость всплывания нефтяных частиц постоянна в течение всего времени всплывания.
Продолжительность пребывания воды в нефтеловушке должна быть достаточной для всплывания нефтяных частиц расчетной крупности.
Скорость перемещения нефтяных частиц в нефтеловушке при указанных предположениях представляет собой равнодействующую w вертикальной скорости и всплывания частицы и скорости v горизонтального движения воды вдоль нефтеловушки (фиг. 37).
Траектория движения частицы направлена по равнодействующей этих двух скоростей и представляет собой прямую линию.
Всплывание нефтяной взвеси начинается с момента поступления сточной воды в нефтеловушку.
Рассмотрим условия всплывания частицы а в нефтеловушке при ламинарном режиме движения воды в ней.
Пусть эта частица сначала находится в начальном сечении нефтеловушки у дна ее.
При заданных размерах нефтеловушки — длине L и высоте слоя воды в ней (глубине) Н — возможность задержания в нефтеловушке частицы а будет зависеть от соотношения величин и и v.
Фиг. 37. Схема работы нефтеловушки.
Так, например, если скорость всплывания частицы будет а средняя скорость движения воды v, то частица будет перемещаться по равнодействующей, направленной по линии аб, и достигнет поверхности нефтеловушки в пределах заданной ее длины, т. е. будет задержана в нефтеловушке.
Если же частица имеет меньшую скорость всплывания и2, то она, двигаясь по равнодействующей ав, не достигнет поверхности нефтеловушки, т. е. она не успеет подняться в пределах заданной длины нефтеловушки и будет вынесена из нее.
Можно найти такое значение скорости всплывания «0, при котором равнодействующая пройдет через наиболее удаленную точку г поверхности нефтеловушки. Очевидно, что в такой нефтеловушке будут задерживаться все частицы нефти, имеющие скорость всплывания и0.
Эта скорость w0 является наименьшей для данной нефтеловушки; иногда ее называют «охватываемой» скоростью.
Более мелкие частицы, скорость всплывания которых меньше и0, не успеют подняться в пределах заданной длины нефтеловушки и будут выноситься с водой.
7 Зак. № 1592.
97
Имея данные по кинетике всплывания нефтяных веществ (фиг. 35) для отстаиваемой воды, можно установить наименьшее значение скорости всплывания нефтяных частиц и, соответствующее требуемому проценту задержания нефти. Зная же расчетную величину скорости всплывания и0 и заданную производительность нефтеловушки Q м3/сек, можно определить линейные размеры нефтеловушки: глубину II, длину L и ширину В.
Задавшись скоростью v движения воды в нефтеловушке, величина которой принимается в пределах 0,005—0,010 м]сек, нетрудно определить живое сечение Q нефтеловушки.
Из условия неразрывности потока
Из подобия треугольников адг и аахе (фиг. 37) можно найти соотношение между величинами и0, v, Н и L:
»» _ Н v L
Практически для обеспечения паилучших гидравлических условий работы нефтеловушки это соотношение должно быть порядка 1 : 10.
Тогда наименьшая длина нефтеловушки, обеспечивающая скорость и 0 задержания нефтяных частиц, будет
L = — H.
wo
Расчетная продолжительность Т отстаивания (или протока сточной воды в нефтеловушке) находится в зависимости от глубины нефтеловушки и наименьшей скорости всплывания тех нефтяных частиц, на задержание которых рассчитывается данная нефтеловушка. В общем виде эта зависимость выражается уравнением
Т = ~ = ~ «о v
Ширина нефтеловушки определяется из выражения
Q — v£} = vBH,
откуда
£ = -%-. i-li
Приведенный способ расчета не отражает действительных условий всплывания нефтяных частиц, так как в нефтеловушках имеет место не ламинарный, а турбулентный режим движения воды. Поэтому этот способ следует отнести к числу приближенных способов расчета нефтеловушек.
При турбулентном режиме потока создаются менее благоприятные условия для всплывания нефтяных частиц на поверхность, так как оно тормозится наличием в потоке так называемых «взве-98
шивающих скоростей» w или вертикальных составляющих пульсации турбулентного потока. Таким образом, действительная скорость всплывания нефтяных частиц в нефтеловушке будет меньше скорости «о, определенной в лабораторных условиях; она будет равна и о — w.
Величина тормозящих усилий w зависит от глубины нефтеловушки и скорости движения в ней воды. Конкретное выражение ее дано рядом исследователей при изучении осаждения взвесей:
по С. Ф. Савельеву w =0,0282 по Д. Я. Соколову w —pv,
где 0 =0,152 .
Для неглубоких (II 1 м) нефтеловушек (по аналогии с отстойниками) при расчетной скорости протока в них сточной жидкости до 15 мм/сек можно принять (по А. И. Жукову) w — kv'1, где k = const; величина показателя п зависит от скорости и; абсолютная величина w при диапазоне значений v от 5 до 10 мм/сек равна 0,05 мм /сек, а при v от 10 до 15 мм /сек равна 0,1 мм /сек.
Прокорректировав в приведенных ранее основных уравнениях для L и Т величину и0, найдем
L = — Н; Т = - 11 .
ио -W и0--W
При проектировании нефтеловушек следует иметь в виду, что сточные воды от отдельных установок содержат нефтяную эмульсию (см. § 3); наличие таких сточных вод ухудшает эффект очистки вод.
Во избежание этого отдельные стоки, содержащие большое количество эмульгированных нефтепродуктов, предварительно обрабатывают в самостоятельных сооружениях непосредственно у места их образования.
Особое внимание должно быть обращено на правильность устройства ввода жидкости в нефтеловушку, так как от этого зависит эффективность работы нефтеловушки.
На одном из нефтепромыслов трубопровод из бетонных труб, проложенных в земле, забился песком полностью на протяжении от песколовки и до нефтеловушки [4]. Этот трубопровод был заменен 12" металлической трубой, проложенной на поверхности земли таким образом, что нпжпяя образующая ее находилась над уровнем жидкости в нефтеловушке па расстоянии около 0,5 .ч. Вода, падая с такой высоты, увлекала за собой воздух и вызывала интенсивное перемешивание жидкой массы, находящейся в нефтеловушке. Это нарушало процесс отстаивания воды в нефтеловушке. Поэтому нерациональность устройства такого ввода в виде трубы, поднятой над нефтеловушкой на значительную высоту, очевидца.
Конструкции нефтеловушек
В настоящее время имеются нефтеловушки различных конструкций, выполненные в виде обычных отстойников (нефтеловушки простого действия) или в виде отстойников, совмещенных с фильтрами (нефтеловушки с коалесцирующими фильтрами). Нефте-
у*
99
ловушки в настоящее время строятся в большом количестве на нефтеперерабатывающих заводах, нефтепромыслах и нефтебазах. Нефтеловушки простого действия могут применяться в качестве нефтеотделителей при оборотных системах водоснабжения.
Нефтеловушки простого действия. Схема нефтеловушки простого действия показана на фиг. 38. Как видно пз схемы, нефтеловушка представляет собой прямоугольный в плане резервуар, состоящий из двух (или больше) отделений.
Фиг. 38. Нефтеловушка простого действия.
Сточная вода из подводящего канала 1 поступает в приемную часть 2 нефтеловушки, откуда через водослив 3 попадает в камеру 4 отстаивания нефти и осаждения твердой взвеси.
Отстоенная вода выходит также через водослив 5, расположенный за нефтеудерживающей перегородкой б, имеющей особую форму, препятствующую засасыванию нефти в отводной канал 7. Отстоенную нефть собирают поворотными нефтесборными трубами 8, расположеннымп недалеко от нефтеудерживающей пере-100
городки на выходе из нефтеловушки. Нефть к ним сгоняется потоком движущейся в нефтеловушке воды.
При повороте трубы нефть переливается через прорези в трубе, а затем ее отводят в резервуар, предназначенный для сбора нефти.
Осадок может быть удален: 1) водоструйным эжектором (с насосом для подачи воды); 2) вертикальными центробежными
Pajpei no I I
насосами типа 2-|- НФВ или 4 НФВ, устанавливаемыми непосред-
ственно в секциях
нефтеловушки в приямках; 3) горизонтальными насосами типа НФ. Осадок удаляют, не
прекращая работу нефтеловушек.
Пример другого конструктивного решения нефтеловушки простого действия со сбором осадка к приямку скребковым транспортером показан на фиг. 39. Вода поступает в нефтеловушку по трубе 1 и распределяется по ширине и глубине ее при помощи перегородки 2 с вертикальными прорезями. Площадь прорезей составляет около 5% от площади поперечного сечения рабочей части нефтеловушки. Вода перед выходом из нефтеловушки, опускается под нефтеудерживающую перегородку 3, благодаря чему всплывшая нефть не выносится водой из нефтеловушки. Выпуск воды происходит через горизонтальный водослпв 4 в отводящую трубу 5.
Всплывшую нефть из нефтеловушки периодически убирают. Для этого здесь также применены поворотные нефтесборные трубы 6.
Для откачки осадка в нефтеловушке установлены водоструйные эжекторы 7.
Нефтеловушка для выделения нефтепродуктов из сточных вод, содержащих серную кислоту не более 1%-ной концентрации, показана па фиг. 40.
Особенностью этой нефтеловушки является то, что в пей предусматривается защита внутренней поверхности бетона от коррозии под действием серной кислоты. Для этого внутренняя поверхность бетона покрывается составом, состоящим пз лака ОНИЛХ-3 и кузбасс-лака в отношении 1 : 1. Во вновь проектируемых нефтеловушках для защиты бетона применяется винипласт толщиной 0,5 мм для стенок п 1,0 мм для днища. Внутренняя поверхность перекрытия покрывается указанным выше лаком.
Для равномерного распределения потока по поперечному сечению нефте-
Для откачки осадка
ловушки поставлена деревянная решетка.
из нефтеловушки установлены кислото-
упорные насосы.
Для сульфидно-щелочных вод, содержащих 8—9%-ный раствор Na2S, NaHS, атакже для щелочных вод, содержащих 1,0—1,5%-ный раствор NaOH, очистные сооружения рекомендуется устраивать из плотного бетона на сульфатостойком портланд-цементе.
1 — отстойная камера; 2 — жолоб для нефти; 3 — нефтесборник.
Для сточных вод, содержащих до 200 г [л сероводорода, нефтеловушки могут быть построены из обычного бетона на сульфатированном глиноземистом цементе.
На нефтепромыслах находит также применение в системе пунктов герметизации нефтеловушка конструкции А. М. Лобкова, показанная на фиг. 41.
Эта нефтеловушка представляет собой вытянутый в длину резервуар без поперечных перегородок. Особенностью нефтеловушки данной конструкции является небольшая глубина в начале ее и сильный дна в сторону выпуска воды. В месте впуска сточной воды не имеется никаких распределительных устройств. На выпуске из нефтеловушки имеются подвесная нефте-удержпвающая перегородка и водослив. Сбор и удаление всплывших нефтепродуктов производятся при помощи жолоба (лотка) у нефтеудерживающей перегородки. Нефть пз жолоба поступает в пефтесборнпк, расположенный в средней части нефтеловушки. Нефть подгоняется к жолобу потоком движущейся через неф-
теловушку воды. Осадок удаляется при выключении ее.
Глубина нефтеловушки у впуска сточной воды около 0,4—0,7 м, у выпуска — около 1,4—1,6 Л4.
Обследования, проведенные в 1949 г., показали неудовлетворительные результаты работы нефтеловушки этой конструкции.
Установлено, что нефтеловушка задерживает не всю плавающую и всплывающую нефть.
В среднем она улавливает до 88% нефти от общего ее содержания в сточных водах. Если учесть потери пефтп с осадком, которые по данным обследования составляют в среднем 185 мг/л, то эффект работы нефтеловушки будет еще ниже—всего только 55%.
Из конструктивных недостатков этой нефтеловушки следует отметить, что всплывание нефти на всей поверхности нефтеловушки невозможно, так как в начале ее движущийся слой воды проходит вблизи поверхности. Конструкция нефтеловушки совершенно не обеспечивает удаление осадка, поэтому требуется устройство песколовки больших размеров.
Нефтеловушки с коалесцирующими фильтрами. Во всех описанных нефтеловушках достаточно полное отделение нефти от сточной воды может проходить только в тех случаях, когда в производственных сточных водах нет нефтяной эмульсии.
При наличии же в производственных сточных водах нефтяной эмульсии применяют нефтеловушки с коалесцирующими фильтрами, в которых происходит укрупнение нефтяных частиц за счет механи
ческого разрушения неустойчивой нефтяной эмульсии, вследствие чего увеличивается скорость их всплывания.
Увеличение скорости всплывания нефтяных частиц происходит также за счет вымывания из них в процессе фильтрации утяжеляющих минеральных примесей (глины, песка).
Кроме того, фильтры способствуют равномерному распределению воды по поперечному сечению нефтеловушки, что также повышает эффект очистки воды от нефтепродуктов.
Были испытаны коалесцирующие фильтры из разных материалов фильтрующей среды: керамических колец, фарфора, металлургического кокса, антрацита и др. Из этих материалов более заметный эффект коалесценции был получен для фильтров из битого фарфора, металлургического кокса и антрацита.
Однако и эти фильтры все же не могут разрушать устойчивую нефтяную эмульсию (т. е. мельчайшие частицы нефти), что снижает эффект работы нефтеловушек при наличии такой эмульсии.
Нефтеловушка с коалесцирующими фильтрами показана на фиг. 42. Производственная сточная вода, содержащая нефть, поступает из канализационного коллектора 1 в отделение 2, предназначенное для распределения воды по секциям нефтеловушки; оттуда через входные отверстия 3 с отражателями для гашения скорости сточная вода проходит во входное отделение 4.
Затем вода через ряд входных труб 5 и распределительный жо-лоб с водосливом поступает на фильтр 6, где происходит разрушение пленки эмульсии. Из фильтра вода выходит в первичную отстойную камеру 7, находящуюся примерно в середине рабочей глубины нефтеловушки.
Сточная вода, заполняя первичную камеру, проходит под нефтеудерживающей подвесной перегородкой 8 1 и выходит во второй ряд труб 9. Таким образом, эти трубы являются выпускными для первичной камеры и впускными для вторичной. После этого сточные воды поступают через распределительный жолоб и второй фильтр 10, во вторичную отстойную камеру 11, где рабочий уровень воды ниже, чем в первичной камере. Во вторичной камере имеется нефтеудерживающая подвесная перегородка 12 и выходной водослив 13. Освобожденная от нефти вода отводится трубой 14.
Впускные трубы и распределительный жолоб с водосливом первичной камеры служат для успокоения потока и для равномерного распределения воды, поступающей на фильтрацию. В фильтре шарики (мельчайшие частицы) нефти подвергаются коалесценции, причем происходит разрушение пленки вследствие трения воды при прохождении ее через загрузку фильтра. В отстойной камере нефть отделяется от воды; всплывшая на поверхность нефть поступает в сборные трубы и отводится в приемный резервуар.
Для сгона нефти к сборным трубам 15 и 16, сбора осадка, выпадающего в нефтеловушке, и для перемещения осадка в приямок предусмотрен скребковый механизм. Осадок из приямка удаляется
1 В плане нефтеудерживающая перегородка не показана.
по трубам 17 при помощи насоса; этот же насос служит для откачки воды из секции нефтеловушки при осмотре.
Рабочая глубина первичной отстойной камеры колеблется от 1,2 До 2,4 м и вторичной — от 1,12 до 2,25 м в зависимости от ширины секции нефтеловушки. В табл. 9 приведены основные раз-
Развез по Ы
Фиг. 42. Нефтеловушка с коалесцирующими фильтрами.
Основные размеры нефтеловушек с коалесцирующими фильтрами
Производительность, м3/час вес от-пефте-, г/см3 Е м S а -а з оЗ 5 о. Я Глубина камер, м Длина камер, м
Объемный дсляемых продуктов Площадь I пой камер Общая ши м Число сек Ширина с< ции, м a й=а г, о К Я вторичной я к Н-S о п я
180—360 0.87 58,0 6 2 3 1,2 1,12 10 14
0,90 70,8 6 3 1,2 1,12 12 17
0,92 88,5 6 2 3 1,2 1,12 15 21
0,87 86,0 9 2 4,5 1,8 1,69 10 14
361—450 0,90 106,5 9 2 4,5 1,8 1,69 12 17
0,92 133,5 9 2 4,5 1,8 1,69 15 21
0,87 120,0 12 2 6 2,4 2,25 10 14
451—540 0,90 144,0 12 2 6 2,4 2,25 12 17
0,92 180,0 12 2 6 2,4 2,25 15 21
0,87 135,0 13,5 3 4,5 1,8 1,69 10 14
541—630 0,90 162,0 13,5 3 4,5 1,8 1,69 12 17
0,92 202,5 13,5 3 4,э 1,8 1,69 15 21
0,87 180,0 18 3 6 2,4 2,25 10 14
631—810 0,90 216,0 18 3 6 2,4 2,25 12 17
0,92 270,0 18 3 6 2,4 2,25 15 21
0,87 240,0 24 4 6 2,4 2,25 10 14
811—1260 0,90 288,0 24 4 6 2,4 2,25 12 17
0,92 360,0 24 4 6 2.4 2,25 15 21
0,87 369,0 36 6 6 2,4 2.25 10 14
1261—1800 0,90 432,0 30 6 6 2,4 2.25 12 17
0,92 540,0 36 6 6 2,4 2,25 15 21
меры нефтеловушек с коалесцирующими фильтрами разной производительности.
Нефтеловушки этого типа применяются на многих нефтеперерабатывающих заводах и дают хорошие результаты (задерживают до 98% нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах).
Минимальное содержание нефтепродуктов в сточных водах после нефтеловушек при таком эффекте их работы составляет 50 мг/л.
Однако количество нефти, остающейся в сточных водах после прохождения ими нефтеловушки, может быть и больше; иногда оно достигает 200 мг/л, что объясняется либо высоким содержанием эмульгированных и растворенных нефтепродуктов, либо нарушением нормальных условий эксплуатации, т. е. несвоевременным удалением осадка из нефтеловушки и сокращением в связи с этим продолжительности пребывания сточных вод в нефтеловушке.
В среднем содержание нефтепродуктов в сточных водах после улавливания их в нефтеловушках этого типа следует считать 100 мг/л.
Опыт эксплуатации нефтеловушек этого типа показывает, что
устройства для удаления задержанной в нефтеловушках нефти в виде поворотных труб работают вполне удовлетворительно.
Химический состав вод, прошедших нефтеловушки как рассматриваемого, так и других типов, существенно пе изменяется.
Гипроспецнефтыо разработано для нефтепромыслов несколько типов нефтеловушек с коалесцирующими фильтрами, которые могут быть применены при устройстве канализации на нефтеперерабатывающих заводах.
Эти нефтеловушки сходны с нефтеловушкой описанного типа за исключением некоторых конструктивных особенностей.
Основной особенностью нефтеловушек Гипроспецнефти является совмещение отстойной камеры для нефти с камерой осаждения твердой взвеси и наличие только одного распределительнофильтровального устройства.
В тех случаях, когда нефтеловушки устраиваются для улавливания вязких нефтей, предусматривается подогрев нефти в нефтеловушке электрическим током или паром. Подогрев обеспечивает более быстрое и полное отделение из сточных вод вязких нефтей.
При конструировании нефтеловушек для нефтепромыслов должны быть выполнены следующие требования, вытекающие из особенностей состава сточных вод:
1) угол наклона днища в той части нефтеловушки, где выделяется основная масса осадка, следует принимать 55—60° для обеспечения естественного сползания осадка; в нефтеловушках с горизонтальным днищем должны быть предусмотрены скребки для сгребания осадка;
2) откачка осадка должна производиться непосредственно из ловушки иловыми насосами или эжекторами; удаление осадка под давлением столба воды, как это практикуется в обычных отстойниках, не рекомендуется;
3) напорные линии илового насоса так же, как и трубы, подающие воду для эжектора, находящиеся на поверхности, должны быть защищены от замерзания в зимнее время.
Схема действия этих нефтеловушек следующая. Сточная вода по лотку или трубе входит в приемную часть нефтеловушки, откуда через водослив и под затопленной поперечной стенкой поступает в камеру осаждения твердой взвеси, где выделяется и основная масса нефти.
Из камеры осаждения в нефтеуловительную камеру вода поступает через водослив и коалесцирующий фильтр. Уловленная нефтесборными трубами нефть отводится в сборный резервуар и затем перекачивается в сырьевые резервуары нефтепромысла, если не требуется местная разделка нефти.
Перед выходом из нефтеловушки вода проходит также под затопленной стенкой (нефтеудерживающей перегородкой).
Осадок из камеры осаждения откачивается на площадки для подсушивания осадка или в накопитель.
В нефтеловушках этого типа возможны следующие способы Удаления осадка:
1) водоструйным эжектором, применение которого нелесообразно, например, там, где имеется высоконапорная сеть производственного водопровода;
2) вертикальным центробежным насосом типа НФВ, устанавливаемым ниже уровня воды в камере;
3) самостоятельно расположенной насосной установкой с горизонтальными насосами марки НФ.
В тех случаях, когда устраивается скребковый транспортер, он используется как для сгона нефти с поверхности воды в ловушке, так и для очистки дна от осадка.
Для перепуска осадка из нефтеуловительной камеры в камеру осаждения предусматриваются отверстия, закрываемые шиберами.
Нефтеловушки выполняются из железобетона или бутового камня с железобетонной рубашкой.
Железобетонные нефтеловушки, как правило, предпочтительнее бутовых, так как они лучше обеспечивают водонепроницаемость. Их целесообразно строить во всех районах, особенно в районах с сейсмичностью выше 7 баллов, а также при тяжелых гидрогеологических условиях. В сухих грунтах при наличии местного строительного камня можно строить бутовые нефтеловушки с железобетонной рубашкой.
Внутр исекционные лотки, поперечные перегородки и днище делают из железобетона.
Нефтеловушки во избежание скопления паров бензина в них и опасности взрыва строят открытыми. Однако в отдельных случаях требуется сооружение нефтеловушек, перекрытых сборными железобетонными плитами. В соответствии с противопожарными требованиями высота стенок нефтеловушек должна быть такой, чтобы от уровня жидкости в нефтеловушке до верха стенки было не менее 1 м. Из нефтеловушек этого типа можно указать следующие.
1. Нефтеловушка местного назначения, состоящая из двух раздельных камер — камеры осажденпя и камеры нефтеулавливанпя — с коалесцирующим фильтром между ними (фиг. 43): при отсутствии эмульсии фильтр ненужен и камеры совмещаются. Для обеспечения сползания осадка к приямку для откачки днище камеры делают с уклоном. Ловушки местного назначения устраивают из двух параллельно действующих секций; производительность каждой секции от 10 л)сек и больше.
2. Центральная нефтеловушка двухкамерная с фильтром между камерами, скребковым устройством для сгребания осадка и вертикальными насосами для откачки осадка (фиг. 44).
3. Центральная нефтеловушка с фильтром и наклонным днищем камеры осаждения для сползанпя осадка (фиг. 45).
Предполагается, что наличие фильтров в центральных нефтеловушках будет способствовать также улучшению распределения воды в сооружении. В центральных ловушках устраивают от двух до четырех параллельно действующих секций.
Схема действия местных и центральных нефтеловушек следующая.
Сточная вода по лотку или трубе поступает в приемную часть нефтеловушки, откуда через водослив и под затопленной попереч-
ной стенкой поступает в камеру осаждения твердой взвеси, где и выделяется основная масса нефти. Перед выходом из нефтеловушки вода проходит также под затопленной стенкой (нефтеудерживающей перегородкой).
В табл. 10 приведены основные размеры нефтеловушек этого типа различной производительности.
С точки зрения эксплуатации весьма целесообразно применять нефтеловушки с наклонным днищем камеры осаждения. Применение скребковых устройств рекомендуется при высоком уровне
Разрез rn.I-J
Фиг. 44. Центральная нефтеловушка со скребковым устройством и вертикальными насосами для удаления осадка.
I — подводящий канал сточной соды; 2 — осадочнпк; 3 — камера осаждения; 4 — скребковое устройство; 5 — трубка диаметром 13 мм к сальнику насоса от производственного водопровода; 6 — электродвигатель; 7 ~ доска водослива; 8 — нефтесборная труба; 9 — центробежный насос 21/2 НФуВ; 10 — фильтр; 11 — нефтеуловительная камера; 12 — шибер, перекрывающий отверстие 50 х Зи с.и; 73 — железобетонные плитки; 14 — железобетонное днище; 15 — подготовка; 15 — затопленная стенка; 17 — в нефтесборный резервуар; 18 — шибер; 19 — на дренирующие площадки или в накопитель.
Разрез no П-U
Фиг. 44.
грунтовых вод л обильном их притоке в целях уменьшения глубины сооружения, а также для очень крупных нефтеловушек, обслуживаемых квалифицированным персоналом.
Нефтеловушки для нефтебаз
Для нефтебаз в настоящее время применяются нефтеловушки следующих типов:
а) для нефтебаз, где хранятся светлые нефтепродукты и где поэтому имеются сточные воды, не содержащие эмульгированных нефтепродуктов, — нефтеловушки простого действия (фиг. 46).
Таблица 10
Основные размеры нефтеловушек для нефтепромыслов
Производительность нефтеловушки на одну секцию, м3[час Объемный вес улавливаемой нефти, г}см3 Глубина, м Ширина секции, м Длина камеры нефтеулав-ливания, м Длина камеры осаждения, м Емкость осадочника камеры осаждения, м3
нефтеловушки
со скребками с наклонным дном
0,86 1,25 3.25 7,5 3,75 4,4 7,6
18—36 0,90 1,25 3,25 10,0 3,75 4,4 7,6
0,94 1,25 3,25 15,0 3,75 4,4 7,6
0,86 1,25 3,25 9,0 4,50 4,4 11,0
37—72 0,90 1,25 3,25 12,0 4,50 4,4 11,0
0,94 1,25 3,25 18,0 4,50 4,4 11,0
0,86 1,50 4,00 9,0 4,50 6,6 13,5
73—108 0,90 1,50 4,00 12,0 4,50 6,6 13,5
0,94 1,50 4,00 18,0 4,50 6,6 13,5
0,86 1,50 4,00 11,0 5,50 6,6 20,0
109—144 0,90 1,50 4,00 15,0 5,50 6,6 20,0
0,94 1,50 4,00 22,0 5,50 6,6 20.0
0,86 1,75 4,50 13,0 6,50 8.2 31,0
145—180 0,90 1,75 4,50 18,0 6,50 8,2 31.0
0,94 1,75 4,50 26,0 6,50 8,2 31,0
0,86 2,00 5,00 15,0 7,50 10 47,0
181-216 0,90 2,00 5,00 20,0 7,50 10 47,0
0,94 2,00 5,00 30,0 7,50 10 47,0
б) для нефтебаз, где хранятся нефть, масла и темные нефтепродукты и где образуются сточные воды, содержащие эмульгированные нефтепродукты, — нефтеловушки с коалесцирующими фильтрами (фиг. 47).
Нефтеловушки простого действия имеют несложную конструкцию, значительно облегчающую эксплуатацию сооружения.
Нефтеловушка этого типа состоит из двух параллельно работающих отделений, что обеспечивает бесперебойную ее работу при ремонте или очистке одного из отделений.
В каждом отделении имеются две подвесные стенки с закругленными краями: в начале нефтеловушки — для обеспечения равномерности потока по глубине и в конце — для задерживания всплывших нефтепродуктов.
На входе и выходе в каждом отделении имеются поперечные желоба, обеспечивающие равномерность распределения потока по ширине отделения нефтеловушки.
Сбор уловленных нефтепродуктов осуществляется нефтесборной поворотной трубой с прорезью.
Ввиду того, что количество минеральных примесей в сточных водах нефтебаз невелико, специального грязевого осадочного отделения в нефтеловушках не предусматривается.
8 Зак. № 1592.
Разрез по [-1
План
Разрез по fi-Q 5
Фиг. 45. Центральная нефтеловушка с наклонным днищем камеры осаждения твердой взвеси.
1 — подводящий канал; 2 — доска водослива; 3 — затопленная стенка; 4 — на дренирующие площадки или в накопитель; 5 — к эжекторам от производственного водопровода; б — камера осаждения; 7 — осадочиик; 8— фильтр; 9 — труба диаметром 50 лш для опорожнения; 10 — водоструйный эжектор по типу Мосводо-наналпроекта; 11 — шибер, перекрывающий отверстие 50 X 30 см; 12 — нефтеуловптель-ная камера; 13 — железобетонные плитки; 14 — нефтесборная труба; 15 — железобетонное дшипе; 16 — подготовка; 17 — шибер; 18 — от эжектора; 19 — в нефтесборный резервуар.
Фиг. 47. Нефтеловушка с коалесцирующими фильтрами, применяемая на нефтебазах.
1 — шиберы со штоком; 2 — нефтесборные трубы; з — управление нефтесборной трубой; 4 — фильтр; 6 — труба для отвода нефти в сборник.
/7
Для выделения минеральных примесей перед нефтеловушкой должна быть устроена песколовка.
Мелкую взвесь, осаждающуюся в нефтеловушке, следует периодически по мере накопления удалять.
Для лучшего сползания осадка к грязевому приямку дну нефтеловушки придают уклон порядка 0,02 в продольном направлении и в сторону приямка.
Очищать нефтеловушки от осадка можно следующими способами:
а) из нефтеловушки откачивается вода, а скопившийся на дне осадок струей воды из брандспойта смывается к приямку, откуда откачивается насосом пли водоструйным эжектором;
б) скопившийся в нефтеловушке осадок при помощи скребков сгребается под водой к приямку, а затем откачивается пз приямка насосом или эжектором.
Нефтеловушки па нефтебазах обычно проектируются на небольшую пропускную способность — порядка 10—40 л /сек.
Они должны быть перекрыты сборными плитами из огнестойкого материала. В местностях с суровым климатом перекрытие утепляется.
В закрытых нефтеловушках должна предусматриваться вентиляция.
На крупных нефтебазах могут быть устроены самостоятельные нефтеловушки для отдельных парков, содержащих разные сорта нефтепродуктов.
В этом случае, если требуется более полная очистка сточных вод, в отдельных парках после местных нефтеловушек может быть устроена дополнительная центральная двухкамерная открытая ловушка по типу нефтеловушек, устраиваемых на нефтеперерабатывающих заводах.
Кроме того, при наличии особых требований в отношении качества очистки стоков (например, в случае выпуска сточных вод в районе охранных зон) независимо от устройства центральной нефтеловушки может потребоваться постройка дополнительных очистных сооружений, например сооружений для химической доочистки, полей фильтрации и др.
Уловленные в нефтеловушках нефть и нефтепродукты в зависимости -от их количества и предполагаемого использования могут поступать в специальную тару или в устраиваемые вблизи нефтеловушек разделочные резервуары, где они дополнительно отстаиваются (с подогревом пли без подогрева) с целью обезвоживания перед использованием.
В применяемых на нефтебазах нефтеловушках с коалесцирующими фильтрами в качестве фильтрующего материала, как и на нефтеперерабатывающих заводах, могут быть использованы керамические кольца, клинкерный щебень, хороший шлак и др. Диаметр щебенки принимается от 3 до 5 см, диаметр керамических колец — от 25 до 38 мм.
При невысокой производительности нефтеловушек (от 5 до 30 л/сек на секцию) ширина фильтра принимается равной 30—40 см при глубине 40 см.
На фиг. 48 представлена нефтеловушка, производительность которой не превышает 10 л/сек. Нефтеловушка рассчитана на улавливание нефтепродуктов при минимальной температуре стоков до -{-5° и минимальном диаметре частиц нефтепродуктов 0,02 см. Длина L рабочей части нефтеловушки принимается 8 м при удельном весе нефтепродукта до 0,92.
Отбор всплывших в нефтеловушке нефтепродуктов производится при работе нефтеловушки сборным лотком через водослив путем создания некоторого подпора (прикрытием выходного шибера). Водослив сборного лотка должен быть строго горизонтальным, для чего в процессе эксплуатации производится соответствующая прифуговка водосливной доски. Уловленный продукт поступает по лотку в сборник, из которого откачивается ручным насосом. Сначала откачивается в нефтеловушку отстоявшаяся в сборнике вода, а затем продукт — в тару. Время, когда нужно откачивать продукт, определяется путем отбора пробы через кран.
Пример расчета нефтеловушки
Дано: расход сточных вод q = 60 л/сек', удельный вес нефтепродуктов при 20°—0,90; температура производственных сточных вод +10°; содержание твердых взвешенных веществ в воде 100 мг)л. Нефтепродукты частично эмульгированы.
Принимаем двухсекционную железобетонную нефтеловушку с коалесцирующим фильтром; расход на каждую секцию нефтеловушки 30 л]сек. Расчет производим, исходя из скорости всплывания элементарного шарика нефтепродукта диаметром 100/г (0,01 см). По графику фиг. 49 находим удельный вес нефтепродукта при +10°. Для этого проводим вертикальную линию от оси ординат (от точки 10°) до пересечения с линией удельного веса при температуре 20° п из точки пересечения проводим горизонтальную линию до оси абсцисс, где находим искомый удельный вес 0,906. Скорость всплывания шарика нефтепродукта определяем по формуле (17)
_ Ун)^2
0 18/z<p
или по графику фиг. 50.
Для определения скорости всплывания по графику па горизонтальной оси удельных весов от точки с удельным весом 0,906 проводим вертикальную линию до пересечения с пунктирной линией (шарик диаметром 100 ц) при температуре 10° и от точки пересечения проводим линию, параллельную горизонтальной оси, до вертикальной оси, где находим скорость всплывания, которая равна 0,4 мм/сек или 0,04 см/сек.
Принимаем глубину нефтеловушки /I = 1,25 м.
Задаемся величиной скорости протока сточной воды в нефтеловушке v = 5 мм/сек.
Величина тормозящих усилий w при принятом значении скорости протока составит (по Д. Я. Соколову; см. стр. 99)
w = рс = 0,152 и0 = 0,152 х 0,4 = 0,06 мм)сек.
Длина L отстойной части нефтеловушки должна быть:
г С „ 0,005
L =------- Н — hmT/ л Лопос !’25 = 18,0 М.
и0 — w 0,0004 — 0,0000b z
Фиг. 48. Нефтеловушка производительностью до 10 л/сек.
(1 ?1И!
1 — труба для впуска сточной £воды; 2 — входной лоток с водосливом; 3 — коалесцирующий фильтр; 4 — лоток для сбора нефти; 5 — выпускной лоток с водосливом; 6 — нефтеудерживающая перегородка; 7 — регулирующий шибер; 8 — труба для выпуска очищенной воды; 9 — сборник для уловленного продукта; 10 — люк; ц — труба для откачки нефти в тару; 12 — труба для перекачки отстоявшейся в сборнике виды в нефтеловушку; 13 — ручной насос; 14 — пробный кран.
Ширина нефтеловушки
R _ g___________0,060 _
vH ~ 0,005 x 1,25 ' M
Ширина одного отделения нефтеловушки Ъ = 5,00 м. Продолжительность отстаивания
^*^- = 3600 сек. = 1 час.
v
Фиг. 49. График зависимости удельного веса нефтепродуктов от температуры.
18
Отношение -т—= —?— = 3,6^4 находится в допустимых пределах. О О
Потеря напора при входе в нефтеловушку (фиг. 51) может быть определена по формуле
1 ’
тде v — скорость в подводящей трубе в с.и/сея (эта скорость находится обычно в пределах от 70 до 100 см/сек).
Если принять скорость v = 80 см [сек, то
Фиг. 50. График скорости всплывания элементарного шарика нефтепродуктов в спокойной воде.
Так же определяем п потери напора при выходе из нефтеловушки. Потери напора при проходе через водосливы нефтеловушки определяем по формуле незатопленного водослива с тонкой стенкой:
106<72
2gm262 ’ где q — расход воды в л /сек;
т — 0,45 — коэффициент расхода;
Ь — ширина камеры нефтеловушки в см.
В нашем случае
Высота hs (на выходе из нефтеловушки) определяется по разности весов-столба всплывшей нефти Нн до затопленной стенки и уравновешивающего столба воды после затопленной стенки из уравнения
^нун=(ян-л3)Ув.
Отсюда
, *н (Уъ Ун)
h, =----------.
Величина Нъ должна быть пе менее минимального расчетного слоя нефтепродуктов, при котором вода не может попадать в нефтеотводящую трубу- Примем величину такого слоя 10 см.
Тогда
Глубина погружения затопленной стенки на выходе должна быть такой, которая исключала бы возможность проскока под ней всплывших нефтепродуктов при минимальном расходе сточных вод.
При д = 0 максимально возможная высота слоя нефтепродуктов равна превышению кромки нефтеотводящей трубы над гребнем выходного водослива, т. е.
макс = + Лг)>
и тогда аналогично формуле для hs можно написать , , , макс (Ув Ун)
«2 + “з — " ~ г
откуда
ij — маис
Уп (Л2 + «з)
У в "
или для нашего случая
н макс l,0~(i,!)06
Принимая запас по высоте 5 см, будем иметь Нп маис -= 40 с.ч. Потеря напора в коалесцирующем фильтре определяется по формуле
^^Нфо
где Нф — высота фильтра (обычно 40— 80 см):
/I — абсолютная вязкость сточной воды (по графику фиг. ~>с<:
Пористость материала S %.
Фиг. 53. График зависимости коэффициента Q от пористости материала.
Фиг. 52. График зависимости вязкости воды от температуры.
d4— диаметр частиц загрузочного материала в см;
q — коэффициент (по графику фиг. 53), зависящий от пористости загрузочного материала;
Уф— скорость фпльтрацпи в см{сек:
1000? 1000x30
v^ = ——---; = „. „ — = 3 см сек,
Ф ЬЪф1 Ф 300 х 40 1
где Ьф = 40 с.и — ширина фильтра.
При высоте фильтра Дф — 40 см, d„ = 3 см, Q = 0,32
, 100 х 2 X 0,0131 X 40 х 0,32
hl =-------------g2-----------= 3,7 см.
Вводя коэффициент к = 3, учитывающий загрязнение фильтра, будем иметь
А4 = 3,7 X 3 ~ 11,1 см.
Общая потеря напора в нефтеловушке
Xh = 2/г4 + 2А2 + h3 + ht = 2 X 3 + 2 X 3 + 1 + 11,1 = 23,1 см;
принимаем Xh = 25 см. j
Другой способ расчета, применяемый для определения размеров двухкамерных нефтеловушек нефтеперерабатывающих заводов, заключается в том, что определяют (в .и2) площадь F отстойной части нефтеловушки (первичной отстойной камеры в двухкамерной нефтеловушке) из выражения
F=^,
и0
где (/ — максимальный секундный расход сточных вод в .к3 /сек;
и0 — скорость всплывания нефтяных частиц (шариков нефти) минимального размера (с/ = от 0,007 до 0,02 см) в м/сек.
Скорость всплывания нефтяных частиц в воде определяют по формуле (17), но без поправочного коэффициента ср, так как наличие в нефтеловушках этого типа вторичных камер отстаивания обеспечивает равномерность распределения в них потока.
Зная площадь отстойной части нефтеловушки, определяют ширину и длину ее из соотношения
F = пЬЬъ (20)
где п — число секций нефтеловушки;
b — ширина одной секции нефтеловушки;
— длина отстойной части.
По конструктивным соображениям ширину b одного отделения нефтеловушки принимают не больше 6 м, а глубину воды в ней hr не более 2,4 м, т. е. /гг = 0,4 Ь.
Соотношение между шириной Ъ и длиной должно удовлетворять наиболее благоприятному режиму движения жидкости в нефтеловушке, соответствующему определенной величине так называемого числа Рейнольдса (Re).
Для открытых русел, каким является резервуар нефтеловушки:
Re
vR v
(21)
где v — — скорость движения сточных вод в нефтело-
вушке в см/сек;
R — гидравлический радиус поперечного сечения нефтеловушки, представляющий собой отношение площади живого сечения к смоченному периметру (в см), т. е.
О__
b + 2hx ’
— рабочая глубина нефтеловушки в первичной камере;
v — кинематический коэффициент вязкости в см2/сек (принимается по графику фиг. 52, так как для воды при данных условиях v = fl).
Пользуясь формулой (21), определяем:
Re v г, = ”гГ
Подставляя значение R в полученное выражение, находим, что
Кер(Ь + 2Лз)
6/ij
После соответствующих преобразований получим
1,8 Re v 0,4 6 ’
Зная, что
г> = ^-= bhj 0,4 6а ’
можем приравнять:
1,8 Rev q
0,4 b 0,4 62
Отсюда следует, что
7 9
1,8 Rev ’
где q0—расчетный расход одной секции нефтеловушки в см3.
Зависимость между числом Рейнольдса и скоростью всплывания нефтяных частиц, установленная эмпирическим путем, выражается уравнением
Re = 10000 +-о1°1°5°ст, (22)
V,±«J —р C*q
где «0 — скорость всплывания нефтяных частиц в см/сек.
Основываясь на результатах, полученных в действующих нефтеловушках, для нефтяных шариков диаметром 0,02 см рекомендуется принимать Re — 8000 -? 25000.
Определив ширину b при заданном чпсле отделений п, можно найти и длину Lx, воспользовавшись выражением (20).
В нефтеловушках, состоящих из двух последовательно расположенных камер отстаивания (первичной и вторичной), основные размеры вторичной отстойной камеры принимают в зависимостп от размеров первичной камеры.
Ширину вторичной отстойной камеры принимают такую же, как и первичной камеры. Глубину же камеры определяют в зависимости от глубины воды в первичной камере с учетом потери напора, получающейся в распределительных устройствах. Обычно глубину вторичной камеры Л2 принимают меньше глубины первичной камеры на 0,06 /?1; т. е. h2 = 0,94 /?х. Такая разность между глубинами является минимально необходимой для правильного распределения потока.
Как показывают наблюдения, скорость потока при входе во вторичную отстойную камеру на 35—45% превышает теоретическую, соответствуюшую равномерному движению. Поэтому длину L^. вторичной отстойной камеры принимают в 1,4 раза большей длины Lr первичной камеры,' чтобы было обеспечено достаточное
время для отделения всех оставшихся нефтяных частиц, поддающихся отстаиванию.
Разделительная стенка между обеими камерами нефтеловушки должна быть сопряжена с днищем плавным закруглением.
Пример расчета нефтеловушки с коалесцирующими фильтрами для нефтеперерабатывающего завода
Определить основные размеры нефтеловушки для очистки производственных сточных вод в количестве 680 м3 {час, содержащих нефть, и для дождевых вод с обвалованных территорий и площадок технологических установок в количестве 285 м3/час. Общее количество сточных вод Q = = 965 м3{час или 0,268 м3]сек. Средняя температура общего стока 20°.
Удельный вес сточной воды при температуре 20° ув = 0,99.
Средний удельный вес нефтепродуктов, содержащихся в стоках, при температуре 20° ;.'н = 0,87.
Средняя мутность сточных вод а = 80 мг/л.
Определим коэффициент влияния мутности сточных вод на скорость всплывания нефти по формуле
_ 40000 + 0,8 <г= __ 40000 + 0,8 х 80* _ 45120 _ '°- 40000 + а2 ~40000-j-802 “ 46400 ~ ’’ '
Абсолютная вязкость сточных вод при 20° (по графику фиг. 52) v = 0,010.
Скорость всплывания нефтяных частиц диаметром 0,02 см с удельным весом 0,87 определится из уравнения
р 981
и»=.й187(?в_?н)
081
= 0,972 , „ ; - (0,99 — 0,87) 0,022 = 0,2 см!сек или 0,002 м/сек.
18 х 0,010
Общая площадь первичных камер отстаивания должна быть
Принимаем двухсекционную железобетонную нефтеловушку; тогда площадь одной секции / = 134 : 2 = 67 м2.
Расчетный расход на одну секцию
q = = 0,134 м3/сек пли 134000 см3/сек.
Ширина одной секции нефтеловушки
г Я 1.8Rev '
Число Рейнольдса для данных условий составит
Re = 10000 4- = 16700.
0,15 м02
По графику фиг. 52 v = 0,0104.
Тогда
, 134000
1,8 х 16700 х 0,0104 430 СМ - 4,0 М'
Принимаем ширину одной секции Ь = 4,5 л.
Глубина слоя воды
А, = 0,4 b = 0,4 X 4,5 = 1,8 м.
Расчетная длина первичных камер нефтеловушки при числе секций п = 2
F 134
£, = -= = = 14,9 m;
1 nb 2x4,a
принимаем = 15,0 м.
Основные размеры вторичной камеры отстаивания должны быть;
b = 4,5 м; U =1,4 Z3 = 1,4 X 15,0 = 21,0 ,и;
h2 = 0,94; Л, = 0,94 X 1,80 = 1,70 м.
Строительная длина нефтеловушки L складывается из расчетных длин Lx 4- L2 и длины, необходимой для размещения распределительных устройств и нефтезадерживаюших перегородок.
Оборудование нефтеловушек
Скребковый транспортер. Скребковый транспортер является основным оборудованием нефтеловушки; он служит для сгона нефти с поверхности воды к нефтесборным трубам и для сбора осадка и направления его в приямок — к насосам (или эжекторам), откачивающим оса
Фиг. э4. Кинематическая схема скребкового транспортера.
1 — редуктор; 2 — контрпривод; 3 — электродвигатель; 4 — цепная передача; 5 — звездочка диаметром 0,4 м; 6 — ведущий вал; 7 — скребки.
док на иловые площадки.
Скребковый транспортер представляет собой две шарнирно - пластинчатые непрерывные цепи, к которым прикреплены скребки на расстоянии 2—4 .« друг от друга. Верхняя часть цепи находится на уровне поверхности воды, а нижняя вблизи дна нефтеловушки, причем скребки в одном направлении (в верхнем положении) движутся по поверхности воды, а в другом направлении (в нижнем положении) по дну нефтеловушки. При движении в верхнем положении скребки сгоняют нефть с поверхности воды к нефте
сборным трубам, а при движении в нижнем положении сгребают оса-
док со дна нефтеловушки в приямок. Скребки обычно бывают деревянные: длина их равна ширине камеры нефтеловушки. Направляющими
для скребков при их движении по верху служат стальные уголки, уложенные на стенках нефтеловушки, а при движении по низу — рельсы, заделанные в дно нефтеловушки. Цепи приводятся в дви-
жение электродвигателем через звездочки, закрепленные на четырех валах (фиг. 54). Валы вращаются в самоустанавливающихся
подшипниках, расположенных на кронштейнах, прикрепленных к стенкам камер анкерными болтами (см. фиг. 55). Один из четырех валов монтируется на подвижных подшипниках с направляющими, что дает возможность натягивать цепи. Скребки движутся со скоростью около 0,60 Электро-
двигатели применяются взрывобезопасные типа ТАГ-12-4 мощностью от 0,6 до 3,8 кет с числом оборотов от 960 до 1450 в минуту. Двигатель через эластичную муфту соединяется с редуктором.
От редуктора с передаточным числом i = = 177,98 имеется цепная
Фаг. 55. Звездочки скребкового транспортера.
передача к контрприводу с передаточным числом i = 4, а от контрпривода имеется также цепная передача с передаточным числом
Фпг. об. Общий вид нефте.'ювущкп.
i=4 к ведущему валу транспортера, который вращается со скоростью 0,49 об!мин. Особое внимание следует обращать на правиль-
По Н
ffl
ность установки анкерных болтов под подшипники валов и под верхние направляющие. Валы должны быть установлены строго горизонтально (по уровню) и свободно проворачиваться вручную. Деревянные скребки должны быть с пружинными уплотнителями на концах. Во избежание появления искр при трении уплотнителей скребков о стенки нефтеловушки на концах пружины накладываются бронзовые полосы.
Смонтированные цепи натягиваются натяжными приспособлениями. Правильность натяжения проверяется оттягиванием нижней части цепи; при этом зазор между нижней направляющей и низом скребка, образующийся при оттягивании пени, но должен превышать 100 мм.
Скребковый механизм включают периодически по мере накопления осадка на дне нефтеловушки и нефти на поверхности.
Как показал опыт эксплуатации нефтеловушек большого размера, значительное количество осадка отлагается также и во вторичной камере и удаление его связано с большими затруднениями. Поэтому в последнее время предусматривается скребковый механизм и во вторичной камере такого же типа, как и в первичной. Этот транспортер также сгребает осадок со дна к приямку и одновременно сгоняет нефть к нефтесборным трубам. На фиг. 56 представлен общий вид нефтеловушки, оборудованной скребковыми транспортерами.
Нефтесборные труб ы. Устройство нефтесборной трубы диаметром 200 мм показано на фиг. 57. Нефть поступает в трубы с поверхности через прорезь, устроенную' вдоль трубы. Трубы устанавливают таким образом, чтобы их можно было поворачивать вокруг продольной оси. Это делается для того, чтобы в них могла поступать только нефть при изменении уровня воды в нефтеловушке. В случае необходимости можно собрать сразу весь накопившийся слой нефти путем затопления прорези при повороте трубы. Трубы поворачивают при помощи зубчатого механизма или рычага. Нефтесборные трубы не должны быть слишком длинные во избежание неполадок в их работе. Поэтому при наличии нескольких параллельных секций нефтеловушки нефтесборные трубы устраивают из отдельных участков, от которых нефть отводят по трубам. Устанавливают нефтесборные трубы строго горизонтально, чтобы в них на всем протяжении поступала нефть с одного уровня и чтобы в трубы не попадало вместе с нефтью большое количество воды. За пределами же нефтеловушки нефтесборные трубы следует укладывать с большим уклоном, чтобы вследствие увеличения пропускной способности их происходило подсасывание нефти из нефтесборных труб.
§ 15. Грязеотстойники и бензиноуловители
Г рязе отстойник и. Грязеотстойники применяются во всех случаях, когда сточная вода содержит минеральную взвесь, частицы грунта и т. и. В основном через грязеотстойники направляются смывные воды из гаражей (от промывки автомашин) и •бензонасосных, стоки моечных отделений авторемонтных предприятий, иногда даже атмосферные стоки от обвалованной территории небольших резервуаров.
Грязеотстойники, как правило, рассчитываются на пропуск 1—6 л]сек сточной воды; более значительные расходы встречаются редко.
В ряде случаев грязеотстойники конструктивно объединяются с бензиноуловителями. При этом сточная вода из отстойной камеры грязеотстойника переливается через водослив и поступает по трубе в бензиноуловитель, отделенный от грязеотстойника перегородкой.
В настоящее время получили преимущественное распространение грязеотстойники, совмещенные с бензиноуловителем.
Эти отстойники односекционные горизонтальные (фиг. 58). Вода в них непрерывно поступает по трубе или лотку и отводится через водослив, поддерживающий расчетную высоту отстойного слоя жидкости.
Грязевая часть отстойника представляет собой две металлические бадьи, которые после заполнения их осадком периодически (раз в неделю или декаду) поднимают вверх для выгрузки осадка.
Бадьи грузят на автомашины для вывоза осадка с территории.
Для подъема бадей часто применяется монорельс, укрепленный на опорах над грязеотстойником, с червячными талями.
Возможно также использование автокрана или ручной лебедки с краном-укосиной.
Общая емкость бадей принимается от 1 до 3 м3.
Расчетная скорость движения сточной воды в грязеотстойнике обычно принимается 0,005 м/сек, а продолжительность отстаивания 10—20 мин.
Грязеотстойники могут быть железобетонные, кирпичные или из бутового камня.
Принимаемые размеры типовых грязеотстойников в зависимости от количества сточных вод и расчетной емкости грязевой части даны в табл. И.
Грязеотстойники, рассчитанные на пропуск малых количеств воды (менее 1—1,5 л/сек), часто проектируются упрощенной кон-
Таблица 11
Размеры типовых грязеотстойников, совмещенных с бензиноуловителем
Ж. 6. плита
Фиг. 59. Грязеотстойник упрощенной конструкции.
1 — вентиляционная вытяжная труба; 2 — подающая труба;
3 — выпускная труба; 4 — люки; 5 — сборный лоток.
струкции (фиг. 59). Накопившийся осадок из этих грязеотстойников удаляется вакуумной цистерной — илососом.
Бензиноуловители и маслоотделители. Конструкция бензиноуловителя должна исключать возможность испарения бензина в атмосферу и перелива бензина в канализационную сеть.
Применяются бензиноуловители различных типов. Небольшие бензиноуловители бывают заводского изготовления (чугунные или стальные сварные). Подающая труба в них оборудована автоматическим поплавковым затвором, прекращающим доступ сточной
Фиг. 60. Маслоотделитель.
1 —- лоток; 2 — максимально возможный уровень масла; 3 — расчетный уровень; 4 — расчетный слой масла; 5 — нижний расчетный уровень масла; 6' — максимальный нижний уровень масла; 7 — труба для выпуска воды в производственную канализацию; 5 — чугунная сливная труба.
воды при переполнении уловителя бензином. Однако практика эксплуатации показала неудобство пользования такими уловителями.
Довольно широкое применение получила конструкция бензиноуловителя, показанного на фиг. 58, совмещенного с грязеотстойником. Этот бензиноуловитель представляет собой металлический цилиндрический корпус (колокол) без дна, в который сточная вода подводится через регулирующий патрубок.
Корпус сверху перекрыт суживающейся воронкой с горловиной. Вода вытекает с низа цилиндра и переливается затем через водослив, устроенный по внутреннему периметру сооружения. Выделяющийся бензин всплывает в цилиндре и отводится из горловины по трубе, которая присоединяется к баку для бензина, устанавливаемому в изолированном небольшом колодце.
По конструктивным соображениям внутрен-
ние размеры шахты бензиноуловителя принимаются не менее 1,4 X 1,4 .к и колодца для бака с бензином 1,0 х 1,0 м.
Объем, занимаемый цилиндрическим корпусом бензиноуловителя, рассчитывается на продолжительность пребывания в нем сточной воды не менее 0,5—1 мин. при максимальном при-
Бензиноуловители часто используют и как отделители легких фракций масел.
Чаще же всего устраивают специальные маслоотделители. Маслоотделитель (фиг. 60) предназначается для выделения масел
Разрез по ДИВ Г
Фиг. 61. Маслоотделитель с бадьей для удаления сеадка.
1 — Иран сальниковый; 2 —тройник прямей диаметром НО 3 — т 1 аСа чу1}ьиая сливная диаметром Но мм; 4 — труба газовая стальная диамстрсм 25 мм для 'слива масла; 5 — труба газовая переливная диаметром 2и лим для масла: 6 — илек из газевей трубы; 7 — крепление трубы и цепи; 8 — цепь; 9 — бадья из З-лш лпстсвсй стали; 10 — ведро; 11 — максимально возможный уровень; 12 — расчетный уровеш; 13 — расчетным слой масла; 14 — нижний расчетный уровень масла; 13 — максимальный нижний уровень масла: 10 — штукатурка с железнением; 17 — выпуск в нроисъидственную канализацию.
из сточных вод, поступающих в канализацию после мытья бочек на пропарочных площадках и в специальных чанах на нефтебазах и в других случаях.
Эффективность маслоулавливания достигает 90—95%. Средний удельный вес масла принимается в зависимости от температуры поступающих стоков от 0,92 до 0,88. Скопившееся масло удаляют черпаком. Очищают маслоотделитель от осадка вручную.
При работе маслоотделителя необходимо следить за тем, чтобы нижний уровень масла не закрывал отверстия входной трубы во избежание выноса масла из маслоотделителя и чтобы из колодца своевременно удалялся осадок, так как при нерегулярном удалении
Фиг. 62. Маслоотделитель с мокрой и сухой камерами.
1 — слой масла; 2 — труба для спуска масла; з — тара для масла; 4 —труба из грязеотстойника; 5 — выпуск в канализационную сеть.
осадок может уменьшить или даже закрыть выход жидкости из выпускной трубы. В летний период при поступлении стоков от мытья бочек с пропаркой одна из половин крышки колодца должна быть открыта для вентиляции.
Недостатком маслоотделителя описанной конструкции является трудность выгрузки осадка. Более удобным в этом отношении является маслоотделитель, приведенный на фиг. 61. Осадок, скапливающийся в этом маслоотделителе, поступает в специальную бадью, откуда он по мере накопления удаляется. При диаметре бадьи 300 мм вес ее составляет около 30 кг и бадья может быть вынута 134
за цепь одним человеком. При диаметре бадьи 450 мм вес ее с осадком составляет около 60 кг и бадья может быть вынута переносным воротом.
При более тяжелых фракциях вследствие необходимости увеличения продолжительности отстаивания до 2—5 мин. требуется другая конструкция маслоотделителя.
Одной из таких конструкций является маслоотделитель с двумя камерами — мокрой и сухой (фиг. 62).
Всплывающее масло стекает в сборник по трубе в тару, установленную в сухой камере маслоотделителя.
Глубина воды в отстойнике обычно не превышает 1—1,2 д«. Маслоотделители устраивают из железобетона, кирпича или бутового камня.
Глава VI
УСТАНОВКИ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод
§ 16. Сооружения для химической обработки сточных вод — кислых, щелочных и содержащих нефтяную эмульсию
В состав сооружений для химической обработки сточных вод входят: 1) реагентное хозяйство, состоящее из устройств для приготовления и дозирования реагентов, добавляемых к сточной воде в процессе ее обработки; 2) смеситель, предназначаемый для быстрого и полного смешения обрабатываемой воды с добавляемым в нее реагентом; 3) камера реакции (хлопьеобразователь или контактный резервуар), в которой при перемешивании происходит реакция реагентов с загрязнениями сточных вод, в результате чего образуются хлопья; 4) отстойники для освобождения сточной воды от взвеси, осаждающейся на дне сооружения, или осветлители, служащие для освобождения от взвеси сточной воды путем пропуска ее через слой накапливаемого взвешенного осадка; 5) вспомогательные сооружения (насосные и компрессорные установки, площадки для подсушивания шлама и др.).
Реагентное хозяйство
При химической обработке производственных сточных вод — кислых, щелочных или содержащих устойчивую нефтяную эмульсию — применяют различные реагенты. В качестве реагентов для нейтрализации кислот могут быть применены едкие, углекислые и двууглекислые щелочи. Ввиду небольшой стоимости широкое применение получил гпдрат окиси кальция С.а(ОН)2 в виде пушонки плп известкового молока, а также дробленый мел, известняк и шлам от химводоочистки ТЭЦ при содовоизвестковом способе умягчения воды, а также доломит.
Едкий натрий и сода употребляются для нейтрализации сточных вод, содержащих кислоты, только в тех случаях, когда они являются отходами производства.
Для нейтрализации щелочей используются кислоты, главным образом отработавшие. Так, например, для нейтрализации серни
стых щелочей на нефтеперерабатывающих заводах может быть применен кислый гудрон, содержащий значительное количество свободной серной кислоты и являющийся отходом производства. Однако необходимо учитывать, что в процессе нейтрализации кислым гудроном выделяются сероводород, меркаптаны и сернистый газ, а также всплывает органическая масса, состоящая из нейтрализованных органических составляющих кислого гудрона п нефтепродуктов. Кроме того, выпадают в осадок элементарная сера и тяжелые смолистые вещества. Все это затрудняет процесс нейтрализации; к тому же требуется обязательное обезвреживание сероводорода и других газов.
Для доочистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, в качестве реагентов рекомендуется применять сернокислый алюминий Al2 (SO,)3 . 18Н2О, иначе называемый глиноземом. Вырабатывают очищенный и неочищенный глинозем. Наибольшее распространение для обработки воды получил неочищенный глинозем (ГОСТ 5155-49), так как стоимость его в два раза меньше стоимости очищенного.
Средний состав неочищенного глинозема следующий: А12О3— ле менее 10%; Fe2O3 — не более 0,5%; As2O3 — не более 0.003%; H2SO4 — не более 2.0%; A12(SO4)3— не менее 33,5%; A12(SO4)3 . . 18Н2О — не менее 65,4%; нерастворимых примесей не более 23% от веса.
Для доочистки сточных вод содержащих эмульгированные нефтепродукты, применяют также известь п железо —сернокислое, окисное п закисное, а также сернокислое железо совместно с известью.
Известь применяется комовая строительная (ГОСТ 1174-51) объемным весом 0,95 т)м3, содержащая в среднем 70% активной СаО. Крупность комьев от 4 до 18 см. Сернокислое железо используется в впде кристаллического железного купороса (FeSO4 . 7Н2О) обтемпым весом не выше 1,8 т/м3.
По экономическим соображениям пелесообразно использовать в качестве реагентов отходы производства, а не товарную продукцию. Можно, например, использовать отходы катализаторных фабрик нефтяной промышленности.
Количество реагента, приходящееся на единицу объема воды (доза реагента), зависит от состава сточных вод. Так, например, при расчетах реагентной установки для доочистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов принимаются следующие дозы реагентов (па основе данных лабораторных исследований): известь (как самостоятельный реагент), считая на активный СаО, от 100 до 200 мг/л; сернокислое железо 100 мг1л (по FeSOJ или 185 мг/л в пересчете па железный купорос: сернокислый глинозем от 50 до 100 мг)л.
Реагенты чаше всего добавляются в сточные воды в виде раствора пли суспензии (мокрое дозирование) и значительно реже в виде брикетов или размельченные до порошкообразного состояния (сухое дозирование).
Раствор реагента приготовляют в деревянных пли бетонных затворных баках. Па более крупных установках подача реагентов в баки, а также перемешивание раствора в баках механизированы. Из затворных баков раствор перепускают в растворные баки, где
его доводят до нужной концентрации и дают отстояться. После этого готовый раствор через дозатор может быть направлен в смеситель.
Наиболее простое устройство для приготовления и дозирования раствора коагулянта (фиг. 63) состоит из затворного бака 1, двух растворных баков 2 и дозировочного бачка 3 с шаровым краном. В затворный бак загружают коагулянт, причем крупные куски ре
комендуется предварительно раздробить. Для того чтобы ускорить растворение, к затворному баку подводят горячую воду или пар.
Коагулянт, загруженный в затворный бак, заливают водой, предпочтительно горячей, а затем размешивают вручную деревянным веслом до получения однородной массы. Затем, открывая отверстие в дне бака, закрытое деревянной пробкой с длинной ручкой, перепускают содержимое затворного бака в одни из расположенных под ним растворных баков, который затем дополняют водой, доводя раствор до требуемой концентрации. Перемешав содержимое растворного бака, раствору дают отстояться до полного осаждения содержащейся в нем взвеси. Затем открывают кран на трубе, соединяющей растворный бак с дозировочным бачком. Патрубок для выпуска раствора из растворного бака располагают на 100—150 мм выше дна, чтобы при выпуске раствора в дозировочный бачок не подсасывался собравшийся на дне осадок.
Благодаря шаровому крану в дозировочном бачке все время поддерживается постоянный уровень. Поэтому истечение раствора через дозирующий кран 4 происходит равномерно. Таким образом, бачок с шаровым краном является дозатором реагента. Под дозирующим краном помещают воронку 5, в которую раствор коагулянта стекает открытой струей. Подставляя под эту воронку мерный цилиндр, можно определить расход раствора в единицу времени, а определив по ареометру плотность раствора, можно подсчитать расход дозируемого в воду коагулянта.
Вместо отдельного дозировочного бака для обеспечения постоянного расхода раствора коагулянта может быть применен поплавковый дозатор системы В. В. Хованского (фиг. 64), который располагают непосредственно в растворном баке.
Он состоит из открытого сверху поплавка 1 (выполненного из кровельной стали или из жести), к которому снизу прикреплена трубка 2 с диафрагмой 3 на конце. Эта трубка соединяется с выпуском гибким резиновым шлангом 4 пли лучше стеклянной трубкой, соединенной с дозатором отрезком резинового шланга. Так как отверстие диафрагмы все время остается погруженным под уровень жидкости на одну и ту же величину, то и истечение раствора через диафрагму происходит с постоянным расходом. Чтобы в отводящей трубе не происходило сифонирования жидкости, она соединяется с атмосферой воздушной трубкой 5, пропущенной через середину поплавка. Для грубой регулировки расхода реагента ставят диафрагмы с различными отверстиями. Более точная регулировка осуществляется изменением количества дроби или песка в поплавке, благодаря чему увеличивается или уменьшается погружение диафрагмы под уровень жидкости.
Дозатор Хованского рассчитан на дозирование растворов, не содержащих нерастворимых примесей (раствор очищенного сернокислого алюминия, железного купороса): при наличии же в растворе механических примесей дозировочные краны и отверстия Диафрагмы легко засоряются. Однако описанным устройством пользуются иногда и при использовании поочищенного коагулянта.
В этом случае приходится оТстаивать раствор коагулянта и дозировать осветленный раствор. Ввиду того, что коагулирующая способность осветленного раствора несколько меньше, добавляют раствор коагулянта со взвесью.
Для дозирования раствора коагулянта вместе со взвесью нужно непрерывно перемешивать раствор, чтобы нерастворимые примеси не могли осаждаться.
Фиг. 64. Поплавковый дозатор системы В. В. Хованского.
Для реагентных установок небольшой производительности это можно осуществить путем оборудования растворного бака лопастной мешалкой, приводимой в действие через редуктор от электродвигателя. Для удерживания нерастворимых примесей коагулянта во взвешенном состоянии достаточно 5—6 оборотов мешалки в минуту.
Для более крупных установок применяют баки, в которых движение жидкости, используемое одновременно для растворения коагулянта и удерживания нерастворимых прпмесей во взвешенном состоянии, создается пропеллерными мешалками или чаше эрлифтом (циркуляция жидкости при помощи сжатого воздуха).
Бак с пропеллерной мешалкой показан па фпг. 65.
В квадратном баке с пирамидальным липшем имеется настил из досок, поставленных на ребро (колосники) с про.зорамп 10 мм. Па колосники укладывают куски коагулянта, а бак заполняют водой.
Вода пз центральной трубы проходит через уложенный на колосниках коагулянт и растворяет его. По окончании растворения 140
из бака в обрабатываемую воду через дозатор начинают подавать раствор, причем циркуляцию воды в баке не прекращают, чтобы нерастворимые примеси оставались во взвешенном состоянии.
Следует устанавливать не менее двух баков. Это делается для того, чтобы, пока из одного бака вытекает раствор реагента, в другом баке можно было его растворять.
Фиг. 65. Затворный бак с пропеллерной мешалкой.
Практика показала, что коагулянт растворяется лучше, если вода через уложенный на колосниках слой коагулянта проходит снизу вверх, как это показано на фиг. 65. Подвод воды в низ бака осуществляется через центральную трубу, имеющую пропеллер, который перемешивает воду и направляет ее вниз. Из центральной трубы вода попадает под колосники и проходит снизу вверх через слой коагулянта.
Все трубопроводы для отведения растворов коагулянта должны выполняться из кислотостойких материалов — из винппластовых труб или из резиновых шлангов.
Дозирующие краны, шаровые краны и другую арматуру на линиях, проводящих раствор коагулянта, следует выполнять из пластмассы.
В качестве дозаторов постоянной дозы могут быть также применены различные насосы малой производительности.
Могут быть применены, например, насосы для перекачки раствора производительностью до 6 м3]час.
При дозировании кислых и других коррозионно действующих растворов детали насоса, соприкасающиеся с жидкостью, должны выполняться из антикоррозионных материалов.
Для дозирования известкового молока в институте Водгео В. А. Варнелло сконструирован диафрагмовый плунжерный насос-дозатор (фиг. 66).
Фиг. 66. Диафрагмовый плунжерный насос.
Рабочая камера 1 насоса, в которую засасывается реагент, отделена от плунжера эластичной резиновой диафрагмой 2. При ходе плунжера частично вытесняется масло, заполняющее камеру 3, в которой ходит плунжер. Это заставляет резиновую диафрагму прогибаться, благодаря чему происходят всасывание и нагнетание реагента. Насос имеет двойные шариковые клапаны на всасывающей и нагнетательной линиях. Этим обеспечивается более плотная посадка шариков в клапанах при перекачке известкового молока, если на седло клапана попадут содержащиеся в известковом молоке песчинки. Всасывающая линия присоединена к рабочей камере насоса сверху, а напорная — снизу. Поэтому содержащаяся в реагенте взвесь не может отстаиваться в рабочей камере насоса. Насос-дозатор этого типа может работать при давлении до 3 ат. Конструкция 142
Фиг. 67. Дозатор сухого реагента.
этих насосов настолько проста, что их можно изготовлять в механических мастерских предприятий нефтяной промышленности.
Дозировка реагентов в виде сухого порошка имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с дозировкой растворов реагентов. Эти преимущества сводятся к следующему: а) экономия кубатуры реагентного здания вследствие отсутствия затворных и растворных баков: б) отсутствие необходимости в специальных мероприятиях по защите от коррозии баков п арматуры на них; в) экономия реагента вследствие лучшего его использования.
Однако следует иметь в виду, что метод сухого дозирования может быть рекомендован только для крупных установок, так как применение его целесообразно при полной механизации технологического процесса, что легче осуществить на крупных установках.
На водопроводных станциях был опробован в производственных условиях дозатор сухого реагента, разработанный В. С. , называемый тарельчатым питателем (фиг. 67).
Он состоит из вращающегося столика 7, диаметром 7С0 мм, над которым закреплен небольшой бункер 2 с порошкообразным реагентом. Вращающийся столик увлекает порошок из бункера до перегородки 3, кс-торая направляет его в прием
ную воронку 7. По пути перемещения порошка расположены два ножа 5 п 6. Первый (неподвижный) нож срезает верхнюю часть передвигающегося порошка и выравнивает его толщину, вторым (подвижным) ножом регулируют ширину ленты порошка. Таким образом, дозу порошкообразного реагента можно регулировать высотой ленты движущегося порошка (при помощи ножа 5), шириной ее (при помощи ножа б) и числом оборотов вращающегося столика. Излишний коагулянт сбрасывается в тару 7. Испытание подобного дозатора на дозирование смолотого в порошок неочищенного сернокислого алюминия дало весьма положительные результаты в отношении точности дозирования.
Реагентную установку следует проектировать с учетом возможности использования различных реагентов, применяемых для обработки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты,
в частности извести или сернокислого железа совместно с известью. При проектировании должна предусматриваться полная механизация технологического процесса.
На фиг. G8 представлена схема механизированной реагентной установки. Реагент подвозится в склад установки на автомашинах — самосвалах. Склад оборудован электротельфером (типа ТВ-2 с грейфером емкостью 0,5 .и3), при иомоши которого реагент переме
щается внутри склада и подается на дробление (в случае необходимости) пли непосредственно в растворные баки.
Тельфер движется по монорельсу с минимальным радиусом закругления 1,5 м. Мощность электродвигателей при подъеме 3,5 кет, при передвижении 0,65 кет. Скорость передвижения 30 м/мин. В дроблении нуждается только известь, значительное количество которой представляет собой комья размерами, превышающими допустимый для механизированного гашения предел (более 8 см). Известь подается тельфером в приемник-бункер, помещаемый перед дробилкой.
Для дробления установлена щековая дробилка Главстроймаша с приемным отверстием 400 х 240 мм производительностью 2—6 т/час с электродвигателем марки AO73-G мощностью 20 кет и с числом оборотов 980 в минуту.
Для отсоса известковой пыли, образующейся при дроблении изве-
сти, предусмотрела вентиляция — установлен центробежный вентилятор ЭВР № 4 производительностью 3000 м3/час с папором 110 лмг вод. ст.; электродвигатель применяется марки АО31-4 мощностью 4,5 кет и с числом оборотов 1440 в минуту.
Отсос воздуха предусмотрен от приемного бункера дробилки (производительностью 1700 м3 /час) и в верхней части элеватора. Снаружи установлен циклон диаметром 780 мм, высотой 2215 мм.
Для подачи дробленого коагулянта в известегасильную машину установлен ковшевой ленточный элеватор типа Т-50 с ковшами емкостью по 0,75 л; ширина ленты 150 мм.
Производительность такого элеватора при шаге ковшей 0,25 м составляет 10 м31час. Ввиду того, что такая производительность не требуется, ковши устанавливают через 1,0 м, что обеспечивает необходимую производительность элеватора (2—2,5 т[час), которая соответствует производительности известегасильной машины типа С-223 производительностью 2 m/час. Электродвигатель элеватора имеет мощность 2,5 кет и число оборотов 1030 в минуту.
Для известегасильной машины установлен электродвигатель марки АО62-6 мощностью 7 квт с числом оборотов 980 в минуту. Машина обеспечивает гашение извести без отходов при крупности кусков 8—10 см.
Загружают известь через верхнюю часть машины, в которой она измельчается двумя катками. Затем добавляют воду и образовавшееся известковое молоко крепостью 30—40% сливают через верхний лоток в растворные баки для разбавления водой до получения раствора крепостью до 10%. В целях предотвращения оседания частиц извести в растворных баках предусматривается установка лопастных мешалок с электродвигателями марки АО51-6 мощностью 2,8 квт с числом оборотов 950 в минуту. Электродвигатель соединен с мешалкой через редуктор.
Мешалки — четырехлопастные (по две лопасти в два ряда), длина лопасти 1,00 мм и высота 0,15 м. Плоскости лопастей расположены вертикально. Число оборотов мешалки 24 в минуту.
В случае отложения в баках осадка удаление его производится путем взмучивания водой с последующей откачкой смеси насосами в накопитель или на иловые площадки.
Дозировка предусматривается при помощи дозировочных на-сосов.
Для дозировки известкового раствора установлены два плунжерных насоса типа С-232, применяемых для перекачки раствора, с регулируемой подачей производительностью 6 м3/час каждый с электродвигателями марки АО52-4 мощностью 7,0 квт с числом оборотов 1440 в минуту. Один из насосов резервный.
Для дозирования агрессивных растворов — сернокислого железа и сернокислого алюминия — установлены дополнительно два малогабаритных кислотоупорных насоса KH3/23 производительностью 6,0 м3/час (один насос резервный) с электродвигателем марки АО52-4 мощностью 4,5 квт с числом оборотов 1440 в минуту.
Для перекачки известкового раствора эти насосы не пригодны вследствие наличия в нем абразивных частиц, быстро истирающих рабочие поверхности насоса и осаждающихся в корпусе насоса при его остановке.
Здание реагентной установки строится из кирпича. Часть здания, используемая под склад, не отапливается. При установке предусмотрены бытовые помещения и лаборатория.
Смесители
Для того чтобы после добавления реагента химическая реакция протекала во всем объеме обрабатываемой воды, необходимо быстрое и полное смешение воды с добавляемым реагентом в так называемых смесителях.
План
Фиг. 69. Ершовый смеситель.
1 — перегородки; 2 — подвсдяший лоток; 3 — втрамбованный в грунт щебень.
Смешение должно заканчиваться до того, как начнется реакция во всей массе воды. Обычно к смесителям предъявляют требование, чтобы смешение завершалось в течение 2—3 мин.
Смесители могут быть ершовые, дырчатые, пневматические и механические.
Удобен и прост ершовый смеситель, представляющий собой лоток с направляющими перегородками, поставленными прямо или под углом 45° к направлению течения воды (против течения); перегородки суживают сечение и создают вихреобразное
движение, при котором реагент хорошо смешивается со сточной водой.
Ершовые смесители бывают бетонные и в отдельных случаях деревянные.
На фиг. 69 показан бетонный смеситель Водоканалпроекта. Ширину В такого смесителя в зависимости от расхода сточных вод принимают от 400 до 700 мм, длину L от 950 до 1750 мм,высоту Н от 200 до 550 мм, ширину b суженной части от 155 до 310 мм. Внутренние поверхности стенок и днище защищают цементным раствором 1:2с же-
ле знением.
Вследствие сужения сечения в ершовом смесителе получается потеря напора, равная в каждом сужении
«П. Н —4 9„ •
При перегородках, Фиг' 70' Дь,Рчатый смеситель,
поставленных перпендикулярно к направлению потока, коэффициент С может быть принят равным 3, а при установке против течения 3,5. Расстояние между перегородками принимается 0,75 В {В — ширина смесителя). Уклон смесителя ершового типа должен быть
i = —п- н 0,75 В ’
Дырчатый смеситель (фиг. 70) представляет собой лоток с рядом дырчатых перегородок, способствующих образованию завихрений, обеспечивающих смешение. Обычно устанавливают три перегородки с отверстиями диаметром 20—40 мм в небольших и до 100 мм в больших смесителях. Расстояние в лотке перед перегородками, между ними и после них принимают 1,50 м.
Скорость v движения воды в отверстиях перегородок принимают равной 1,0—1,2 м/сек.
Задаваясь диаметром отверстий, определяют число отверстий в перегородке по формуле
vnd2 ’
где п — число отверстий в перегородке;
q — расход воды, поступающей в смеситель, в м3 /сек;
v — скорость движения воды в отверстиях перегородок в м/сек; d — диаметр отверстий в м.
Потеря напора при прохождении воды через отверстия каждой перегородки
где h — потеря напора в м;
ц — коэффициент расхода, равный 0,6 — 0,7.
В пневматическом смесителе перемешивание производится сжатым воздухом, подаваемым по дырчатым трубам. Такой смеситель показан на фиг. 71. Размеры его (при расходе сточных вод от 85 до 520 л [сек): ширина В от 870 до 1460 мм, высота Н от 800
11 f— План
Фиг. 71. Пневматический смеситель.
1 — подвздящий лоток; 2 — отводящий лоток; 3 — воздухопровод; 4 — вентиль.
до 1200 мм. Расход воздуха от 45 до 90 м3/час, давление воздуха нс менее 1200 мм вод. ст. Скорость движения воды в смесителе должна быть не менее 0,6 MjceK.
В механических смесителях (фиг. 72) перемешивание жидкости производится пропеллерными мешалками, которые создают циркуляцию воды. Продолжительность контакта принимают 3 мин.
Эти смесители проектируют в виде круглых железобетонных резервуаров.
Пропеллерные мешалки устанавливают типа Главхиммаша НМП-4-298-49 производительностью 25 м3]мин при числе оборотов 160—250 в минуту с взрывобезопасным электродвигателем марки МА-143-1/6 мощностью 8 кет и с числом оборотов 970 в минуту, соединенным с мешалкой через редуктор.
Станину мешалки и электродвигатель помещают в неотапливаемом помещении над смесителем. Обычно устанавливают два таких смесителя.
Пеносборники
Пеносборник служит для отделения пены, образующейся в результате ввода воздуха для окисления, и устанавливается после смесителя. Отделение пены необходимо для обеспечения полной реакции сточной воды, содержащей эмульгированные нефтепродукты, при обработке ее сернокислым железом.
Пеносборник представляет собой круглый резервуар. В верхней его части устраивают проточный канал, в котором и выделяется пена под действием подаваемого в пеносборник воздуха. Избыток пены переваливается за борта канала в нижнюю часть сооружения.
Фиг. 72. Механический смеситель.
Воздух подводится сверху трубой диаметром 50 мм, которая разветвляется на три трубы, прокладываемые по дну проточного канала. Количество воздуха принимается из расчета 1 м3 /м3 сточной воды.
На выходе из проточного канала в стенке пеносборника оставляют затопленное отверстие, позволяющее задерживать пену при отводе воды.
Всплывшая в сборнике пена разрушается и переходит в жидкость с значительным содержанием нефтяных веществ и некоторым количеством взвеси.
Дно пеносборника имеет уклон (0,1) к приямку, из которого жидкость откачивают шламовыми насосами, установленными при осветлителях.
Пеносборники проектируются железобетонные круглые диаметром от 4 до 5 м, глубиной от 3 до 4 м в зависимости от расчетного расхода сточной воды.
Для гашения пены над поверхностью сооружений, в которых происходит образование пены, целесообразно устанавливать разбрызгиватели воды.
Камеры реакции
После смешения обрабатываемой воды с реагентами начинается образование хлопьев. Этот процесс идет лучше всего при равномерном и медленном перемешивании воды, благодаря чему создаются оптимальные условия для хлопьеобразования, способствующие сорбции нефтепродуктов на поверхности взвешенных хлопьев и исключающие возможность раздробления образующихся хлопьев.
Для создания наилучших условий протекания процесса образования хлопьев устраивают специальные сооружения, называемые камерами реакции или хлопьеобразователями.
Камеры реакции могут быть водоворотные, перегородчатые, вихревые или лопастные.
Водоворотную камеру реакции обычно совмещают с отстойником или осветлителем. Она представляет собой вертикальный цилиндр (см. фиг. 77), помещаемый в центре сооружения.
Вода подается в камеру реакции из суживающихся сопел неподвижного сегнерова колеса. При входе вода движется по периферии камеры, вследствие чего вся масса воды в камере приобретает вращательно-поступательное (вихревое) движение. Происходящее при этом равномерное перемешивание способствует хлопьеобразо-ванию.
Емкость водоворотной камеры реакции на основании опыта предусматривают соответствующей 20-минутному расходу воды.
Скорость выхода воды (в м/сек) из сопла неподвижного сегнерова колеса принимается
v = 1,5 -j- 0,6 (D— 1), где D — диаметр водоворотной камеры реакции в м.
Напор, необходимый для создания указанной скорости выхода воды из сопел неподвижного сегнерова колеса, может быть определен по формуле
где р, — коэффициент, принимаемый равным 0,9.
Высота камеры реакции определяется конструкцией осветлителя.
Отдельно расположенные перегородчатые камеры реакции могут быть устроены в том случае, когда для доочистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, применяют отстойники вместо осветлителей.
Эти камеры могут быть в виде прямоугольных железобетонных бассейнов с деревянными продольными перегородками, разделяющими камеру на ряд последовательно соединенных коридоров (фиг. 73). Перемешивание происходит на поворотах, а также в самих коридорах благодаря достаточно большой скорости движения воды в них (от 0,20 до 0,40 м/сек).
Фиг. 73. Перегородчатая камера реакции.
1 — подвод воды; 2 — канал для отвода осадка; 3 — подача воз-духа; 4 — выпуск воды; 5 — шиберы: 6 — отверстие в стенке для выхода осадка.
Продолжительность пребывания воды в перегородчатой камере реакции принимается 15—20 мин., что обеспечивает образование достаточно крупных хлопьев (0,5—0,6 мм).
Рабочую глубину камеры реакции принимают 1—2 м. Камеру устраивают не менее чем из двух секций. Она должна иметь такую конструкцию, которая позволила бы пропускать воду через все коридоры или только через часть коридоров, исходя из наилучших условий хлопьеобразования, в зависимости от состава воды в дан-
яый период. Это достигается устройством в подводящем и отводящем каналах отверстий с шиберами в отдельные секции камеры. Выключение отдельных секций камеры необходимо также для периодической очистки или ремонта.
Потерю напора (в м) в коридорах камеры можно определить по формуле
(24>
Фиг. 74. Вихревая камера реакции. а — со сбором воды затопленной воронкой; б — со сбором воды затопленной дырчатой трубой;
1 — подвод необработанной воды; 2 — отвод воды со взвесью; 3 — спускная задвижка; 4 — расчетный уровень воды; 5 — воронка; в — дырчатая труба.
где п — число поворотов потока воды в камере;
v — скорость движения воды в коридоре камеры в м/сек;
h0 — потеря на трение по длине коридоров, рассчитываемая по формулам гидравлики, как для прямоугольного канала, в м. (Обычно она составляет около 0,02 м на всю длину коридоров одной секции.)
Кроме того, по формулам гидравлики определяют потери напора при входе и выходе сточной воды, а также при прохождении ее через шиберы. Обычно общая потеря напора в камерах составляет около 30—35 см.
В последнее время в водопроводной практике стали широко применять вихревые камеры реакции Е. Н. Тетеркина [3]. Камера реакции этого типа представляет собой расширяющийся кверху конический (фиг. 74) или пирамидальный резервуар, в ко
торый вода поступает снизу. При движении воды снизу вверх с постепенно уменьшающейся скоростью происходит подсос боковых слоев воды с одновременным распространением основного потока в стороны. За счет этого в вихревой камере реакции во всем объеме воды образуется ряд вихрей, способствующих хорошему перемешиванию воды.
При движении воды вверх происходит укрупнение хлопьев, причем образовавшиеся хлопья не разрушаются благодаря умень
шению скорости движения воды.
Устройство для сбора и отвода воды из вихревых камер реакции должно обеспечивать сохранность образовавшихся хлопьев и не допускать их раздробления.
Сбор воды в верхней части камеры реакции осуществляется затопленной воронкой (фиг. 74, а) или затопленной дырчатой трубой (фиг. 74, б).
Основные расчет
4
1
Фиг. 75. Удлиненная вихревая камера реакции.
1 — вход воды; 2 — распределительный канал; 3 — щели переменного сечения: 4 — сборные дырчатые трубы, погруженные под уровень воды; 5 — выход воды.
ные нормы для вих-
ре вых камер реакции по данным Е. Н. Тетеркина следующие:
1) скорость ввода воды в суженное сечение камеры 0,50 м/сек;
2) скорость движения воды в верхнем сечении камеры (в плоскости сборного отводящего устройства) 5 мм/сек;
3) угол конусности а от 20 до 45°;
4) потерю напора в вихревой камере реакции (не считая подводящих и отводящих устройств, которые рассчитываются по обычным формулам гидравлики) можно принимать 2—5 см на 1 м рабочей высоты камеры реакции (от ввода воды до выпуска);
5) скорость движения воды с хлопьями в трубах и лотках, отводящих воду из камеры реакции, не должна превышать 0,40 м/сек во избежание раздробления образовавшихся в камере реакции хлопьев.
Если при входе воды в камеру реакции возможен подсос воздуха, то перед ней следует установить воздухоотделитель, в котором скорость движения воды следует принимать не более 0,05 м/сек.
При больших расходах обрабатываемой воды можно устроить
вихревую камеру реакции в виде удлиненного расширяющегося кверху резервуара (фиг. 75). Ввод воды делается по всей длине камеры реакции в виде продольных щелей, сбор — продольными затопленными дырчатыми трубами*
Разрез по I-I
Разрез по И~Н
Камера реакции вихревого типа является наиболее совершенным типом хлопьеобразования вследствие того, что процесс хлопье-образования здесь заканчивается быстрее, чем в камерах других типов. Поэтому такие камеры реакции можно рекомендовать при обработке и сточных вод.
На фиг. 76 приведена камера реакции, совмещенная с пеносбор-HIIKOM.
Камера реакции этого типа состоит из двух или более параллельных секций шириной 5 м и длиной 21 м.
Сточная вода поступает по распределительному лотку 1 и опускается в низ сооружения по вертикальным стоякам 2, имеющим отражательные щиты, посредством которых регулируется поступление воды из стояков. В наклонной части камер прокладываются перфорированные стальные трубы 3 для подачи воздуха.
Всплывающую наверх пену выводят из камер через окна 4 размером 0,8 х 0,6 м в пеносборный лоток 5, из которого она поступает в пенопровод 6. Воду в камере реакции собирают боковыми лотками 7 и отводят из камеры по трубам 8 диаметром 450 мм. Ил со дна камеры удаляется по трубопроводу 9 диаметром 200 мм.
Нисходящую скорость воды в вертикальной трубе принимают 0,25 м)сек, восходящую скорость в камере 2,5 мм! сек. Продолжительность пребывания воды в камере реакции принимают 20 мин.
Расход воздуха составляет 2,5 л/сек на 1 м2 камеры реакции.
Кроме описанных камер реакций, возможно устройство камер других типов, в том числе лопастных, в которых перемешивание происходит медленно вращающимися лопастями, укрепленными на осп, расположенной под прямым углом к направлению течения.
Отстойники и осветлители
Для освобождения воды от взвеси, как естественной, так и образовавшейся в результате химической обработки сточных вод, применяют отстойники и осветлители, а для длительного отстаивания — пруды-осветлители.
Отстойники для нейтрализованных и коагулированных сточных вод применяют вертикальные, горизонтальные и радиальные.
Вертикальные отстойники. Вертикальный отстойник представляет собой круглый, а иногда квадратный или многоугольный в плане резервуар. Наибольший диаметр круглых отстойников принимают 10 м. На фиг. 77 представлен круглый вертикальный отстойник. Сточная вода вводится в отстойник через расположенную в центре трубу, по которой она проходит вниз. Очень часто центральную трубу используют для устройства в ней водоворотной камеры реакции.
По выходе из центральной трубы вода меняет свое направление и поднимается вверх к сборным лоткам, расположенным по периферии отстойника. Скорость подъема воды в вертикальном отстойнике должна быть меньше скорости осаждения частиц взвеси. Только при этом условии взвесь может осаждаться в нижнюю часть отстойника и не будет выноситься в периферийные сборные лотки.
Выделившиеся из сточной воды взвешенные вещества образуют осадок. Осадок собирается в нижней, иловой, части отстойника, которую устраивают конической под углом, равным углу естественного * откоса осадка под водой (а =45 -у 70°). Это необходимо для того, чтобы осадок мог сам сползать к выпускной трубе, по которой он отводится в илопровод и затем на обработку.
Иловую часть отстойника устраивают небольшого объема — обычно на одно-двухсуточное количество осадка.
В связи с тем, что вода в вертикальных отстойниках движется не вполне равномерно, отстойники работают не всем рабочим сечением. Поэтому обычно принимают, что вертикальные отстойники задерживают взвесь, имеющую скорость осаждения, в полтора-два раза превышающую расчетную (среднюю) скорость движения воды, т. е.
» = (25)
где v — средняя скорость восходящего движения воды в отстойнике в мм/сек;
и — скорость осаждения взвеси в неподвижной воде в мм [сек;
а — коэффициент, принимаемый равным 1,50—2,0.
Скорость и определяют по графику осаждения взвеси, построенному на основе экспериментального определения, задавшись необходимым процентом задержания взвеси отстойником.
При расчете вертикальных отстойников по расходу воды, при
ходящемуся на один отстойник, определяют площадь поперечного сечения центральной трубы (в м2) по формуле
Фиг. 77. Вертикальный отстойник.
1 — водоворотная камера реакции;
2 — неподвижное сегнерово колесо;
3 — кольцевой сборный жолоб; 4 — гаситель; 5 — выпуск осадка.
Q 1000
60 • 60 г.
где Q — часовой расход воды, приходящийся на один отстойник, в м3/час;
— скорость движения воды в центральной трубе, принимаемая 50—75 мм/сек (меньшая скорость относится к отстойникам диаметром 9—10 м, а большая к отстойникам меньшего диаметра).
Площадь рабочего сечения отстойника (кольцевого сечения между центральной трубой и стенками отстойника) определяется из выражения
,, _ Q • 1000
J ~ 60-бОгл ’
где v — скорость восходящего движения воды в отстойник в мм) сек, определенная по формуле (25).
Общая площадь отстойника
P=f+f. (26)
Зная F и /, можно определить диаметры отстойника и центральной трубы.
При проектировании вертикальных отстойников нужно иметь в виду следующие экспериментально и практически установленные правила:
1) при одной центральной трубе отношение диаметра отстойника к высоте рабочей его части D : Н должно быть не более 1,5; из этого соотношения определяют высоту рабочей части отстойника, задаваясь числом отстойников, или наоборот;
2) при отношении D : Н больше 1,5 нужно делать несколько труб для рассредоточенного ввода воды в отстойник, а для сбора воды, кроме периферийных лотков, делать также радиальные сборные лотки;
3) высоту центральной трубы следует принимать равной 0,9 Н.
Согласно экспериментальным данным Е. Н. Тетеркина сползание осадка к выпускной трубе может быть обеспечено только при следующих уклонах дна отстойников: для взвеси, коагулированной сернокислым алюминием, а =65°; для взвеси, коагулированной железными коагулянтами, а = 70° [3].
При значительных размерах, которые иногда имеют вертикальные отстойники (диаметр более 10 м), обычно бывает нецелесообразно придавать днищу отстойников такой большой уклон. В этих случаях для улучшения выпуска осадка устраивают отстойники с ячеистым дном, т. е. состоящим из нескольких конусообразных углублений, с диаметром верхнего основания от 2,5 до 5 м.
Горизонтальные отстойники. Горизонтальный отстойник представляет собой резервуар, имеющий форму вытянутого прямоугольника (фиг. 78).
Принцип работы горизонтальных отстойников аналогичен принципу работы нефтеловушек (см. § 14).
При устройстве горизонтальных отстойников в начале их следует предусматривать приямки для осадка, сгребаемого со дна отстойников скребковыми транспортерами или другими механизмами.
Из приямка осадок должен удаляться на подсушивающие площадки или накопители под гидростатическим давлением столба воды высотой не менее 1,2—1,5 м или насосами.
Расчетная нагрузка на 1 м2 площади отстойника принимается от 1,0 до 1,5 м3]час.
Радиальные отстойники. Радиальный отстойник представляет собой круглый резервуар небольшой глубины (1,5—2,5 .и).
Свое название такие от-
этого сточная вода поступает в кольцевой водослив, роль кото[
стоиники получили оттого, что вода в них движется радиально от центра к периферии. Среднюю скорость радиального движения воды принимают 5—10 мм/сек.
У стройство радиальных отстойников особенно целесообразно на очистных станциях большой производительности, а также в случае применения для обработки воды . реагентов, дающих большое g количество осадка (например, извести).
5 Радиальные отстойники 5 строят диаметром до 35 м и =я более. Дну резервуара при-и дают уклон i к центру, рав-§ ный примерно 0,005. На и фиг. 79 показан радиаль-“ ный отстойник диаметром % 33 м.
~ Сточная вода подается в отстойник из распределитель-ной камеры 1 трубопроводом 2, уложенным в виде дюкера под днищем отстойника. Вода поступает в центр отстойника, где располагается распределительное устройство 3.
Основным назначением распределительного устройства является равномерное распределение сточных вод как по глубине отстойника, так и в радиальном направлении. Это устройство должно также предупреждать образование повышенных поверхностных скоростей. Для отстойник через незатопленный эго выполняет кромка концевой
части подводящего трубопровода, вертикально поднимающегося
в центре отстойника. В целях более спокойного подхода воды к водо-
сливу и уменьшения потерь напора подводящая труба в месте
выхода из нее воды расширяется в виде расходящегося раструба диаметром до 2 м (при диаметре отстойника 33 м).
Для обеспечения равномерного распределения потока по глубине вокруг водослива устроен цилиндрический кожух 4, погруженный под уровень воды на 1—1,2 м.
Фиг. 79. Радиальный отстойник.
С этой же целью в качестве дополнительного мероприятия рекомендуется устанавливать вертикальную кольцевую решетку 5 диаметром, вдвое большим диаметра распределительного цилиндрического кожуха. Установка подобных решеток в радиальных отстойниках дает также значительное уменьшение выноса осадка.
Сбор осветленных сточных вод осуществляется при помощи периферийного сборного жолоба 6, размещаемого с внешней стороны отстойника, что позволяет более полно использовать рабочий объем сооружения. В сборный жолоб осветленная вода поступает из отстойника через ряд затопленных отверстий 7 размером 1,0 X 0,3 м, погруженных под уровень воды на 0,3 м до верхней кромки отверстий.
Такое расположение выпускных отверстий обеспечивает задержание в отстойниках легких всплывающих нефтяных веществ и
накопление их у бортов отстойника за счет радиального течения воды. Удаление скапливающихся нефтяных веществ производится при помощи доски 8, шарнирно подвешенной к подвижной металлической ферме 9, сгребающей их в самопогружающийся бункер 10. Из бункера они сливаются в колодец, откуда отводятся в сборный резервуар для нефти.
К ферме прикреплена также на консоли щетка, которая очищает гребень водосливного сборного лотка.
Один конец фермы установлен на опоре в центре отстойника, а другой — опирается на тележку, движущуюся по цилиндрической стенке отстойника с приводом от электродвигателя. Медленно вращающейся фермой с укрепленными на ней скребками 11 осадок сгребается в приямок 12 к центру, а из приямка его периодически выпускают по иловой трубе 13 диаметром 200 мм или откачивают насосами. Приямок для осадка имеет вид усеченного конуса с верхним основанием диаметром 4 м и нижним — диаметром 0,5 м.
Максимальная производительность скребкового механизма при 4,7 оборота фермы в час составляет 30 мъ/час.
Требуемая мощность двигателя для приведения в движение тележки 1,5 кет. Обычно устанавливают взрывобезопасные электродвигатели. Мотор соединен с ходовым колесом тележки посредством червячно-цилиндрического редуктора и двух шестеренчатых передач.
Расчетную нагрузку на 1 м2 площади отстойника принимают от 1,5 до 2 м2)час и более в зависимости от состава очищаемой воды и требуемой степени очистки.
Осветленную воду отводят по лотку 14 и далее по трубопроводу 15.
Осветлители. При обработке сточной воды сернокислым алюминием и другими реагентами, дающими хлопья в виде грубой суспензии, было установлено значительное уменьшение остаточного содержания эмульгированных нефтепродуктов вследствие образования так называемого движущегося фильтра из взвешенного осадка, через который проходила сточная вода. Это указывало на целесообразность использования движущегося фильтра для очистки сточных вод.
С этой целью был применен так называемый суспензионный осветлитель по типу широко применяющихся в водопроводной практике.
Принцип суспензионного осветления был открыт советским ученым проф. G. X. Азерьером 1 при исследовании им работы водопроводных вертикальных отстойников.
Как это видно из табл. 12, пропуск воды через взвешенный фильтр позволяет значительно повышать качество очищенной воды при одновременном увеличении производительности отстойников.
1 А з е р ь е р С. X. Исследования работы вертикальных цилиндрических отстойников. Госстройиздат, 1933.
Таблица 12
Сравнение работы отстойников с взвешенным фильтром и без фильтра
Показатели Отстойник
с фильтром без фильтра
Средняя часовая производительность, .и3/час 100 50
Средняя восходящая скорость, мм/сек 0,43 0,22
Средняя прозрачность воды по кресту, см 95 58
Фиг. 80. Осветлитель с дырчатым дном.
части осветлителя, так как все одинаковое гидравлическое со-
Для выявления возможности применения суспензионных осветлителей для очистки сточных вод, нефтепродукты, был изготовлен опытный суспензионный осветлитель по образцу суспензионного осветлителя с дырчатым дном (фиг. 80), применяемого в водопроводной практике для больших расходов воды. Вода поступает в осветлитель по трубе 7 и по центральной трубе 2. Внизу от центральной трубы радиально отходят трубы 3, расположенные в между-донном пространстве 4 под дырчатым дном 5 осветлителя и имеющие снизу отверстия, через которые выходит вода. Выйдя из дырчатых труб, вода равномерно распределяется по всей площади рабочей отверстия в дырчатом дне создают противление проходу воды.
Вода из отверстий в дырчатом дне выходит конически расходящимися струями, взвешивающими осадок, заполняющий кольцевое пространство 6. Над зоной взвешенного осадка образуется зона осветленной воды, которая собирается желобами пли системой дырчатых труб 7 в верхней части осветлителя и отводится по трубе 8. Верхний уровень взвешенного осадка фиксируется нижними кромками окон 9 уплотнителя осадка 10, через которые переливается избыток осадка. Скапливающийся и уплотняющийся в нижней части уплотнителя осадок периодически выпускается по трубе 77. Спускают осадок из междудонного пространства по трубе 12.
Работе осветлителя может мешать попадание вместе с водой пузырьков воздуха, которые, прорываясь через слой взвешенного осадка, могут его взмучивать. Чтобы освободиться от пузырьков
воздуха, на входе воды в осветлители рекомендуется устраивать воздухоотделитель 13 в виде сосуда, в котором вода опускается с небольшой скоростью.
Скорость подъема воды в осветлителе должна назначаться из расчета поддержания частиц осадка во взвешенном состоянии без выноса его из осветлителя. В тех случаях, когда температура поступающей в осветлитель воды непостоянна, а также когда расход поступающей в осветлитель воды больше чем на 20% превышает расчетный, работа осветлителя ухудшается вследствие выноса осадка вместе с осветленной водой.
Для определения расчетной скорости в осветлителе может служить эмпирическая формула Е. Н. Тетеркина
v = k1k2Vh, (27)
где v — расчетная скорость движения воды на уровне выхода воды из взвешенного осадка в мм/сек;
h — высота слоя взвешенного осадка в м, которую при осветлении сточных вод следует принимать 3,0 л«;
— коэффициент, зависящий от качества обрабатываемой воды и принимаемый от 0,6 до 1,2 (для загрязненных производственных сточных вод принимается меньшее значение);
к2 — коэффипиент, зависящий от степени предварительной обработки воды; при осветлении коагулированной воды после нефтеловушек с содержанием взвеси до 200 мг/л к2 можно принимать от 0,4 до 0,8, в среднем 0,6.
Высоту зоны осветления (от верха взвешенного осадка до поверхности воды в осветлителе) следует принимать в пределах 1,50—2,50 м, относя большую высоту к наиболее легкому осадку.
Определив расчетную скорость восходящего движения воды (в мм/сек) и зная часовой расход воды, приходящийся на один осветлитель (0,ас .м3/час), находят площадь дырчатого дна осветлителя (в м2) по формуле
г, 9час ' Ю00 ______ Q4ac
60 -60 v ~ 3,6 г ’
(28)
Диаметр d0 отверстий в дырчатом дне осветлителя принимают для легкого осадка 15—25 мм, для тяжелого осадка 25—40 мм. Большие значения относятся к случаям применения осветлителей с большой высотой слоя взвешенного осадка.
Отверстия должны быть одинакового диаметра и равномерно распределены по площади дна (по сетке квадратов). Общую площадь всех отверстий в дырчатом дне определяют по скорости выхода воды из отверстий, при которой обеспечивается равномерное взвешивание осадка в осветлителе.
Для нахождения этой скорости В. А. Клячко и А. А. Кастальский рекомендуют формулу
v(h-\-md)
где — скорость выхода воды из отверстий в дырчатом дне в мм/сек;
v — расчетная скорость восходящего движения воды в осветлителе в мм/сек;
h — высота слоя взвешенного осадка в м;
т — коэффициент, определенный экспериментально; при h =
-- 1,50 м т = 0,28, а при h = 4,0 м т =0,90;
d0 — диаметр отверстий в дырчатом дне.
Зная скорость выхода воды из отверстий дырчатого дна, определяют суммарную площадь этих отверстий (в м2) по формуле
р Q час
Готв“ 3,6 гГ ’
где <2час — часовой расход воды, поступающей в осветлитель, в м3/час.
Число отверстий определяют по формуле
4?'
-0=^7-. (30)
Расстояние s между отверстиями при распределении их по сетке квадратов (в .и) находят по формуле
Для осветлителя с дырчатым дном и центрально расположенным уплотнителем общую площадь от поперечного сечения осветлителя находят как сумму площадей рабочей части осветлителя и уплотнителя. Затем по найденной обшей площади осветлителя определяют его диаметр.
Потери напора при прохождении воды через слой взвешенного осадка на 1 м его высоты составляют (в сл):
для тяжелого осадка ..... i , 5 для легкого осадка 3
Уплотнитель осадка представляет собой емкость, предназначаемую для приема из осветлителя избытка взвешенного осадка и уплотнения его; уплотненный осадок выпускают по илопроводу. Уплотнитель располагается чаще всего в самом осветлителе (фиг. 80), однако может быть устроен уплотнитель вне осветлителя, что менее рационально.
Объем W уплотнителя определяют по формуле
«2Г(1оо-/>макс) 200-^ср
(31)
Осйетленная йода й йодоен ила на пойтярное испяльзойание
Фиг. 81. Схема установки для очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов.
где а — количество осадка, содержащегося в воде, поступающей в осветлитель, в см3)л (по данным исследований при коагуляции воды глиноземом а — 21 см3/л или 0,021 м3]м3 при влажности осадка рмакс =99,5%);
Q — количество воды, поступающей в осветлитель, в .и*/час;
Т — продолжительность уплотнения осадка, принимаемая равной 4 час.;
/’макс — максимальная влажность осадка, поступающего в уплотнитель, в %;
рСр — средняя влажность осадка в уплотнителе в %.
При максимальной влажности осадка PKai!C =99,5% при четырехчасовом уплотнении и концентрации взвешенных веществ 300 мг[л и при наименьшей влажности осадка 96,5% рср =98%.
Определив полезный объем уплотнителя и задавшись его высотой, которая принимается равной
высоте слоя взвешенного осадка, вычисляют площадь поперечного сечения уплотнителя и его диаметр.
Схема установки МИСИ для очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов с применением в качестве коагулянта неочищенного глинозема пли отходов производства, содержащих сернокислый алюминий, показана на фиг. 81.
По этой схеме сточная вода, прошедшая нефтеловушку, поступает в смеситель 1, где в нее добавляется реагент. Реагент со склада 2 по транспортеру 3 поступает в дробилку 4, из которой раздробленный реагент питателем 5 подается в мельницу 6. Здесь реагент размалывается до пылеобразного состояния и питателем подается в дозатор 7, из которого поступает в сточную воду. Сточная вода, пройдя смеситель, поступает в суспензионные осветлители 8 через камеры реакции, расположенные в центральной части осветлителей. После суспензионного осветлителя сточная вода, очищенная от эмульгированных нефтепродуктов до необходимых пределов, осветленная и не имеющая запаха, может быть направлена для использования ее в производственном водоснабжении или спущена в водоем.
Шлам из суспензионных осветлителей при помощи шламового насоса 9 передается на площадки 10 для обезвоживания. Конечное содержание эмульгированных нефтепродуктов при коагулировании глиноземом на опытной установке не превышало в среднем 15 мг/л.
Опыты показали, что в суспензионном осветлителе возможно снизить содержание эмульгированных нефтепродуктов до 10 мг/л при использовании в качестве реагента глинозема в дозе 50 мг/л и проведении процесса коагуляции при pH = 7,5.
При использовании отходов катализаторных фабрик дозу сернокислого алюминия следует принимать 100 мг/л-. креме того необходимо добавлять известь — 50 мг/л (считая на СаО).
В институте Водгео были проведены опыты по доочистке сточных вод, содержащих эмульгированную нефть, гашеной известью [7].
Гашеная известь должна перемешиваться со сточной водой в камере реакции, после чего вода направляется в отстойник, где нефтяная эмульсия вместе с известью выпадает в осадок. В случае применения вертикальных отстойников продолжительность отстаивания рекомендуется принимать 2 часа при вертикальной скорости движения воды в отстойнике не более 0,4 мм /сек. Продолжительность отстаивания в горизонтальных отстойниках принимается около 1,5 часа. Скорость движения воды в горизонтальном отстойнике принимается 5 мм/сек.
Объем осадка при влажности его 98—99% составляет от 1,5 до 2,0%. Осадок сравнительно быстро уплотняется. Через 24 часа влажность его уменьшается до 90%, а объем составляет 0,2—0,5% от объема сточной воды.
Освобождение воды от эмульгированной нефти происходит успешно при рП не менее 10,5. При дозе извести (100% СаО) в среднем 200 мг/л получается высокий эффект дополнительной ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ воды.
После отстаиванпя сточная вода в случае использования ее вновь в производстве направляется для доочистки в пруды для более длительного отстаивания.
Реагент приготовляется на установках такого же типа, как и при нейтрализации сточных вод. При обработке сточных вод известью достигается снижение концентрации нефтепродуктов в сточной воде до 15—20 мг/л.
Схема установки Водгео для доочистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты (фиг. 82), состоит из реагентного хозяйства, камеры реакции, отстойника и шламовых площадок [7].
При исследованиях по доочистке сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, в качестве реагента было использовано сернокислое железо, а также сернокислое железо вместе с известью. Исследования дали положительные результаты и послужили основанием для проектирования сооружений производственного масштаба.
При доочистке сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, смешанными реагентами [FeSO44-Са (ОН)2], с по-
следующим отстаиванием, происходит общее снижение содержания нефтепродуктов на 85—90%. Освобождение сточной воды от мелких нефтяных частиц можег быть достигнуто фильтрованием, в результате которого в воде остаются только растворенные нефтепродукты.
На фиг. 83 показан осветлитель ЦНИИ МПС. Эксплуатация подобных сооружений в системах водоснабжения показала хорошую их работу, что же касается очистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, то для оценки этих осветлителей необходим еще опыт эксплуатации.
Конструкция осветлителей позволяет регулировать отвод избыточного шлама по всей высоте взвешенного фильтра.
Фиг. 82. Схема установки Водгео для доочистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов.
1 — сцежа; 2 — растворные баки; 3 — смеситель; 4 — дозирующий бачок; 5 — контактные резервуары; 6 — склад извести; 7 — отстойник; 8 — шламовые площадки.
Осветлитель устраивается из железобетона и состоит из следующих частей:
1) смеситель, в котором установлены сопла, подающие сточную воду от центральной распределительной трубы; вращательное движение улучшает перемешивание воды с реагентом; при пуске осветлителя после временного его выключения вращательное движение также взмучивает осевший шлам;
2) центральная часть осветлителя, где образуется взвешенный в воде фильтр, задерживающий взвесь и собирающий остаточные нефтепродукты;
3) переходная — коническая — часть осветлителя, в которую частично выходит взвешенный фильтр (наиболее легкие хлопья шлама);
4) верхняя — цилиндрическая — часть осветлителя, где вследствие увеличения площади сечения снижается скорость протока 166
боды; здесь удерживаются хлопья шлама, уносимые из центральной части при перегрузке осветлителя;
5) шламоотделитель-уплотнитель, расположенный внутри осветлителя, куда перепускается избыточный шлам.
Регулирование отвода избыточного шлама обеспечивается путем изменения расхода воды, протекающей через шламоотделитель в сборный водоотводной лоток осветлителя.
Для равномерного распределения воды по сечению осветлителя в верхней его части установлена горизонтальная дырчатая перегородка из листовой стали.
В целях изменения после смесителя кругового направления потока воды на вертикальное в низу осветлителя установлены отбойные щиты.
Для расчета осветлителей принимают следующие нормативные данные-
Влажность шлама, поступающего в шламоотделитель .......... 99,2%
Влажность шлама, удаляемого из шламоотдслитсля (при продолжительности уплотнения шлама более 1,5 часа) .... 95%
Скорость вертикального движения воды: в центральной части осветлителя......................1,6 мм/сек
в верхней цилиндрической части осветлителя...........0,8 »
в шламоотделителе....................................0.6 »
Высота центральной части осветлителя......................3,0 м
» верхней цилиндрической части осветлителя...........2,5 »
Общая продолжительность пребывания воды в осветлителе не менее ..................................................1,5 часа
На фиг. 84 показан суспензионный осветлитель простейшего типа, представляющий собой прямоугольный резервуар, разделенный на коридоры с наклонными стенками. Вода поступает в осветлитель по железобетонным лоткам 1, затем спускается вниз по вертикальным трубам 2 диаметром 150 мм, далее, поднимаясь вверх, она проходит через слой накопленного взвешенного осадка и по сборным лоткам 3 отводится в коллектор 4.
Излишек шлама сбрасывается в шламосборник 5, откуда по трубам 6 диаметром 150 мм выпускается в шламоотводную линию. Трубопровод диаметром 150 мм соединен с отдельными ячейками шламоуплотнителя патрубками 7 диаметром 50 мм. Для прочистки патрубка предусмотрены специальные штанги 8, пропущенные через водосборные лотки в центр отверстия патрубков. Профилактическая прочистка шламоотводных труб производится при помощи стального каната, снабженного шаром.
Эффект работы этих осветлителей, как и осветлителей типа ЦНИИ МПС, может быть оценен после достаточно длительного действия их в эксплуатационных условиях на предприятиях нефтяной промышленности.
ПЛАН
16
Разрез по I-I
Фиг. 83. Осветлитель типа ЦНИИ МПС.
1 — балка верхнего яруса; 2 — балка нижнего яруса: 3 — воздухоотделитель; 4 — подводящий лоток; 5 — наблюдательный мостик; 6 — сборный круговой жолоб; 7 — горизонтальная дырчатая распределительная перегородка с девятью отверстиями на 1 м2; 8 — подвесни из проволочных скруток; 9 — шламоприемник с окнами; 10 — битумная изоляция; 11 — распределительная решетка из досок; 12 — лестница;13 — стояк для прочистки иловой трубы; 14 — иловая труба Диаметром 2и0 лл; 15 — подаюшая труба с соплом; 16 — щитовое перекрытие: 17 — служебный мостик; 18 — сопло диаметром 100 мм, длиной 250 мм; 19 — отводящий лоток; 20 — выпуск шлама; 21 — монтажная балка.
§ 17. Схемы установок для доочистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты
На основе исследований разработаны принципиальные схемы установок для доочистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов. По этим схемам сточная вода после нефтеловушки подводится по лотку к смесителям, в которые также подается реагент из растворных баков реагентной установки. Смешанная с реагентом вода проходит пеносборник, где освобождается от всплывшей пены, которой получается особенно много при использовании в качестве реагента сернокислого железа. Предусматривается подача воздуха к пеносборнику. Из пеносборника при варианте с радиальными отстойниками (фиг. 85) вода поступает в контактный резервуар (камеры реакции), служащий для усиления хлопье-образования, откуда опа направляется на основные сооружения доочистки — радиальные отстойники, в которых остаточные нефтепродукты выпадают в осадок. По варианту с суспензионными осветлителями (фиг. 86) сточная вода из пеносборника поступает непосредственно в осветлители.
Следует отметить, что применение осветлителей для очистки теплых сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, требует дальнейшей проверки, так как наблюдения показывают, что при температуре воды выше 25—30° образующиеся при коагуляции хлопья всплывают и вследствие этого нарушается процесс осветления воды.
Для равномерного распределения воды между отдельными отстойниками или осветлителями служат специальные камеры. Во всех случаях очищенная вода после радиальных отстойников или суспензионных осветлителей перед сбросом в водоем или использованием в системе оборотного водоснабжения направляется в буферный пруд, где под влиянием естественных факторов (солнечной радиации, аэрации, испарения и др.) продолжается процесс разрушения нефтяных остатков.
Шлам, выпадающий в отстойниках или суспензионных осветлителях, самостоятельной насосной станцией передается в накопители или в другие сооружения для обезвоживания.
Пример расчета установки для доочистки сточной воды от эмульгированных нефтепродуктов после нефтеловушки на нефтеперерабатывающем заводе
Количество сточной воды, подлежащей очистке, составляет 12 000 м3/сутки или q = 0,139 м3[сек. Содержание эмульгированных нефтепродуктов 80 мг/л. В качестве реагента для доочистки сточной воды
о
Разрез по II Разрез по ff-ff
Ф13Ц.
Фиг. 85. Схема установки для доочистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов с применением радиальных отстойников.
/ — реагентная установка; 2 — смесители; 3 — пеносборник; 4 — контактный резервуар; 5 — распределительная камера; б — радиальные отстойники; 7 — паропровод;
8 _ канал для подачи сточной воды из нефтеловушки; 9 — реагент; 10 — воздухопровод;
11 — илопровэд на сооружения для обезвоживания осадка или в накопитель; 12 — трубопровод в буферный пруд; 13 — противопожарный водопровод.
Фиг. 86, Схема установки для доочистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов с применением осветлителей.
реагентная установка; 2 — смесители; 3 — пеносборник; 4 — распределительная камера; 5—суспензионные осветлители; б — паропровод; 7 — канал для подачи сточной воды из нефтеловушки; 8 — реагент; 9 — воздухопровод; 10 — илопровод на сооружения для обезвоживания осадка или в накопитель; 11 — трубопровод в буферный пруд; 12 — противопожарный водопровод.
используется неочищенный глинозем или соответствующий заменитель ин отходов катализаторных фабрик. Доза реагента 50 хг/л. Для смешения реагента со сточной водой принимается дырчатый смеситель.
Дырчатый смеситель. Скорость в лотке после смесителя принимаем v = 0,4 м)сек. Тогда площадь поперечного сечения лотка будет
/ =-2
/л гг,
°’139 2
-л-. — 0,35 м2. 0,4
Нл — 0,4 м ширина его будет 0,35 -0,88 м.
При высоте слоя воды в лотке
i _Jn_ _______
Л~НЛ 0,4
Принимаем Ьл -- 0,9 м.
Скорость в отверстиях перегородок принимаем v0 = 1,0 Mjcen. При такой скорости потери напора в отверстиях такой перегородки составят
го2 1,02
Лп. н = = 0,72 х 2 х 9,81 = 0,104 М'
где ц = 0,7 — коэффициент расхода.
Высота уровня воды перед последней перегородкой равна Нл + Лп в = = 0,4 + 0,104 = 0,504 м; перед второй Нл + 2ЛПН = 0,608 м; перед смесителем (перед первой перегородкой) Нл + ЗЛПН = 0,712 м.
Необходимая площадь отверстий в каждой перегородке
V f = JL
°-139 Л 1ЧО 2 ’ - = 0,139 1,0
Приняв диаметр отверстий d = 25 ми, получим число отверстий в перегородке
4 2 /о 4x0,139 9Я.
° nd2 3,14 х 0,0252
Расстояние между осями отверстий по вертикали принимаем в последней перегородке 0,05 м, в средней 0,06 ,w и в первой 0,07 м. По вертикали получается 10 рядов отверстий, поэтому по горизонтали должно быть 284 : 10 = 28 рядов.
Расстояние между осями отверстий по горизонтали принимаем 0,07 л.
Ширина смесителя В = 0,07 X 28 = 1,96 м; принимаем 2,0 л.
Длина смесителя при расстоянии между дырчатыми перегородками 1,5 м должна быть 1,5 X 4 = 6 м.
Из смесителя сточная вода поступает по лотку в распределительную камеру, а после распределительной камеры по трубам диаметром 300 мм направляется в суспензионные осветлители.
Суспензионный осветлитель. Осветлитель принимаем с дырчатым дном, совмещенный с камерой реакции водоворотного типа (фиг. 87).
Принимаются два осветлителя. Производительность каждого из них
<2час== 250 М^час или ?сек = 0,0695м3/сек-
С целью наиболее полного извлечения из сточных вод эмульгированных нефтепродуктов высоту слоя взвешенного осадка принимаем Л = 3,0 м. Скорость движения воды в плоскости выхода из зоны взвешенного осадка» по формуле (27) будет
v = кгк2 У Л = 0,8 х 0,6 х У 3,0 = 0,83 мм)сек.
Полезная площадь одного осветлителя
*?час
3,6 v
250
3,6 х 0,83
83,4 м'-.
Камера реакции. Камера реакции водоворотного типа размещается в центральной части осветлителя и рассчитывается на пребывание воды в ней в течение Т = 20 мин. Объем камеры реакции
W = 2ч’';Т- = 25°J =83,4 м».
□О ЬО
При высоте камеры реакции „ = 5,5 м полезная площадь ее будет
, W 83,4 ,
/„ „ = ;---= г - = 15,2 мг.
/к* Ph 5 5
к. р °’
Площадь центральной трубы определяется по скорости г[г т = 0,5 м!сек:
?сек 0,0695 ,
-----= —. . .— = 0,139 мг.
т °-5
Фиг. 87. Схема осветлителя (к примеру расчета).
Диаметр центральной трубы
4/ц.т
л
4 х 0,139 „ „
—оТ7-------= 0,423 м.
Принимаем <2Ц т = 400 мм. Тогда площадь центральной трубы будет /цт = 0,13 м*.
Диаметр приемной воронки центральной трубы:
dB = зйц.т = 3 X 0,4 = 1,2 м.
Полная площадь камеры реакции с учетом площади, занимаемой центральной трубой:
/к.р = /к.р + /ц.Т = 15-2 + °,139 = 15-34 м2’ откуда внутренний диаметр камеры реакции
, , /X. р I/ТГГ5,34 , z/
^.р=]/ —— = -з^ = 4,44 ж.
Камера реакции сварная из листовой стали толщиной 3 = 5 мм. Наружный диаметр камеры реакции будет
^нар.н.р = *к.р + 2 <5 = 4,44 + 2 X 0,005 = 4,45 м.
Вода в камер}г реакции подводится по трубе диаметром 300 мм со скоростью около 1,0 м]сек.
Для создания вращения в плоскости дна с необходимой скоростью около 1 м)сек вода из подводящей трубы постукает в камеру реакции через сопло. Вода должна выходить из сопла со скоростью, определяемой по формуле vc = 1,50 + 0,6 (<7к р — 1) = 1,50 + 0,6 (4,44 — 1) = 3,6 л/сек.
Для создания такой скорости при расчетном расходе воды диаметр сопла должен быть
С V nVC * 3,14 Х 3,6
Принимаем dc — 167 мм.
Потеря напора в сопле составит
, vc 3,6’ _П77
с n2i 0,9’Х 2x9,81 ’ М’
где ц = 0,9 — коэффициент расхода воды через отверстие сопла.
Для получения вращательного движения воды в камере реакции подающая труба смещена на 0,3 dK р, т. е. на 0,3 X 4,44 — 1,35 м, относительно оси камеры реакции. В нижней части камеры установлены два струенаправляющих щита в виде сегментов в 1/t окружности камеры реакции.
Уплотнитель осадка (шламоуплотнитель) устраивается в виде железобетонного цилиндра с толщиной стенки <5у = 0,06 м, установленного концентрично к стенкам камеры реакции. Ширину кольцевого зазора между стенками уплотнителя и камеры реакции принимаем Ъ = 0,25 л». В этот зазор переливается избыток взвешенного осадка из рабочей камеры осветлителя.
Таким образом, внешний диаметр уплотнителя
= ^нар.к.р + 25 + 2<5у = 4,45 + 2 X 0,25 + 2 X 0,06 = 5,07 м при внутреннем диаметре 4,95 м.
Отсюда полная площадь уплотнителя с учетом камеры реакции составит
Полная площадь одного осветлителя с учетом уплотнителя и камеры реакции будет
Fo = F + Fy = 83,4 + 20,2 = 103,6 м2, откуда внутренний диаметр осветлителя
п 1/ 4 X 103,6"
D.o=V ~ = V 3,14 ~ = 11'5 М-
Высоту междудонного пространства принимаем Аа = 0,8 л».
При уклоне дна i = 0,15 средняя высота нижней части уплотнителя будет
А , Ро \ Г, — i
й/=------------ __-------------~ =
/0;8 + 0,15-^ПГ0,8 + 0,15
= ----------— ' 1--------1-----------LL = 1,47 м.
Тогда емкость уплотнителя будет л Л£-7к п
W = h — н. ц ^нар. к. р) "Ь 4 =
= 3,0 Jbli. (4,952 _ 4,452) 4. i>47 J:14*-4’45-!- =33,9 м2.
Распределительные трубы. Число распределительных труб принимаем п = 6. Тогда расход воды на одну трубу будет
?сек 0,0695 ЛП44Г з/
q_ ss ——----------=0,0116 Mz/ceK.
т п 6
При рекомендуемой скорости в распределительных трубах у, = 0,5 м/сек диаметр их будет
4X0,0116 п,7_
„ - = 0,173 м. 3,14 х 0,5
Принимаем б?т = 175 мм.
Площадь отверстий в распределительной трубе при скорости выхода воды из них vQ = 0,8 м/сек будет:
?т 0,0116 nnd/_ .
----— —тгк— — 0,014э мг.
% °.8
Число отверстий на одном ответвлении при диаметре их dQ = 00 мм
4 2. Л> 4 х 0,0145 т =--------= —.-----------= 5
0 л^о“ 3,14 X 0,Об2
Длина участка трубы, на котором размещаются отверстия:
, Do~d', 2
11,5 — 5,07
= 3,22 м.
2
Расстояние между отверстиями
1 3-22 о«/
е —----— —-— = 0,64 м.
тс 5
Дырчатое дно. Дырчатое дно состоит из сегментных дырчатых съемных щитов. Число щитов принимается ng = 12. Площадь дырчатого дна равна полезной площади осветлителя F = 83,4 .и2, а площадь одного щита
. F 83,4 2
f =----= —=— = b,95 mz.
пщ 12
Расход воды через один щит
?еек
0,0695
12
= 0,0058 .и’.
Площадь всех отверстий в одном щите прп скорости воды в отверстиях ro.m — м/сек
г =
°' Щ %. щ
0,0058 0.35
= 0,0166 м\
При диаметре отверстий = 25 мм\ число их на одном щите должно1 быть
_ 4 ™ /о.ш = 4 х 0,0166
°- щ -Х,2Щ1 3,14х0,0252
Число отверстий на всем дне mQ пщ = 34 X 12 = 408 отверстий.
Отверстия на щите располагаются в шахматном порядке.
Толщина защитного слоя воды (водяная подушка)
Aj = 0,4 + 0,2 Л = 0,4 + 0,2 X 3,0 = 1,0 м, где h — высота слоя взвешенного осадка в м.
Принимаем из конструктивных соображений с некоторым запасом Л, — 1,5 м.
Радиальные сборные лотки и кольцевой ж о -л о б. Площадь отверстий в радиальных лотках и кольцевом жолобе при нагрузке на осветлитель <?сек = 0.0695 м3/сек и скорости воды в отверстиях лотка v0 л = 0,2 м/сек.
V , ?сек 0,0695 п ,
Число отверстий в радиальных лотках и кольцевом сборном жолобе при диаметре отверстий лотка d0 л = 40 мм равно
™ 2 А)- л _ 4х 0,35 _ 77Q
°-л Ц,.л ~ 3,14 х 0,042
Число радиальных лотков принимаем равным числу распределительных труб, г. е. пр л = 6. Длина каждого лотка, учитывая ширину кольцевого желоба (6К ж = 0,25 м), равна
г== _Ь = -0,25 = 3,28 л.
2 к. ж 2
Отверстия делаются в боковых стенках и в дне радиальных лотков, т. е. в трех плоскостях, общая длина которых
/> _ = Зпп Л1 = 3 X 6 X 3,28 = 59,0 м.
1 p.wl p.Jl
Длина стеики сборного кольцевого жолоба, в которой делаются отверстия:
Wp.b = 3-14 (11,5-2 X 0,25)-0,2 X 6 =
= 33,3 м, где 6р л — ширина радиального лотка.
Длина дна кольцевого жолоба, в котором делаются отверстия, равна
Рд.к.ж = ”W0~ bKJK) = 3,14 (11,5 - 0,25) = 35,4 м.
Общая длина плоскостей с отверстиями
ZP = Р».л + Рк.ж + Рд.к.ж = 59>° + 33<3 + 35,4 = 127,7 м.
Расстояние между отверстиями
Диаметр отводящей трубы при <7се1. = 69,5 л/сск и рекомендуемой скорости I' — 0д> м/сек равен 400 мм.
От сборной камеры вода отводится в водоем каналом такого же сечения, как и сечение капала, ио которому она подводится к осветлителю после нефтеловушки.
Для подсушивания осадка (яла) устраиваются подсушивающие (иловые) площадки.
Объем осадка а при дозах глинозема 50 мг/л составляет но 21 см3/л (г. е. а — 0,000021 л13/л13); влажность в среднем 99,5%.
Если принять, что безводная фо за составляет в осадке 5% и что объемный нес осадка равен весу воды, то количество осадка влажностью 95%, 176
поступающего из уплотнителя в сутки, при количестве сточных вод Q = — 12000 м3/сутки
аО (100—99,5) 0,000021x12000(100—99,5) „ ,,
00 (100 — 95) (100—95) ' И
Это количество осадка будет содержать нефтепродуктов при пх концентрации в воде 80 .иг/л около 960 кг или по объему (при удельном весе нефтепродуктов = 0,86) около 1,1 .и3.
§ 18. Аэрационные установки
После отделения нефтепродуктов оставшиеся в воде сероводород и растворенные нефтяные компоненты придают ей специфический сероводородный и нефтяной запах и вкус. Запах этот бывает настолько силен, что не скоро исчезает и вызывает изменение запаха и вкуса воды в водоеме.
Поэтому перед спуском в водоем сточные воды, прошедшие нефтеловушку, должны быть подвергнуты дополнительной очистке для устранения из них вкуса и запаха нефти и сероводорода.
Наилучшим способом такой очистки является аэрация сточных вод в сооружениях, называемых аэротенками, в которых процесс очистки происходит в присутствии катализатора (железной стружки)1.
При простом аэрировании удаление сероводорода происходит вследствие окисления его кислородом воздуха до элементарной серы по реакции
H2S + O = H2O + S
и за счет частичного уноса его с воздухом в атмосферу. При аэрировании происходит также окисление органических нефтяных компонентов, придающих сточным водам нефтяной запах.
При аэрировании удаляется и углекислота, присутствие которой в сточных водах обычно также нежелательно. Наконец, при аэрировании подвергаются окислению соли железа, попадающие в сточную воду с пластовыми водами, а также в результате коррозии металлических поверхностей.
Наиболее простым является аэрирование на сооружениях, где вода протекает каскадами, или на градирнях-дегазаторах.
Принцип аэрации при всех этих способах заключается в следующем.
Переход сероводорода из воды в воздух зависит от растворимости сероводорода в воде, зависящей в свою очередь от температуры воды, как это видно из графика фиг. 88, где на оси ординат показано отношение объема сероводорода к объему воды, в котором он растворяется, а по оси абсцисс — температура воды.
Из этого графика, например, видно, что при температуре 9° в одном объеме воды растворяется 3,5 объема сероводорода. Так
'Абрамов В. В. п Карелин Я. А. Водоснабжение и канализация нефтеперерабатывающих заводов. Гостоптехиздат, 1948.
как 1 л*3 газообразного сероводорода весит 1,5 кг, то в 1 м3 воды растворяется 3,5 X 1,5 = 5,25 кг сероводорода. В производственных сточных водах нефтеперерабатывающих заводов сероводорода содержится до 500 г на 1 м3 воды. Для равновесия в наружном
Фиг. 88. График растворимости сероводорода в воде.
воздухе над поверхностью воды должно установиться парциальное давление сероводорода
760 х 0,5
—------= 72 мм рт. ст.
Это парциальное давление соответствует содержанию в 1 м3 воздуха сероводорода в количестве 72*п-5-== 0,142 кг, или 142 г.
7Ь0
Так как в воздухе сероводород обычно почти отсутствует, то из воды при соприкосновении ее -с наружным воздухом выделяется
сероводород до тех пор, пока в слое воздуха над водой не окажется 142 г сероводорода на 1 л<3. Ввиду того, что воздух находится
постоянно в движении, количество его, соприкасающееся с водой, практически не ограничено, и поэтому вода, как бы она ни была насыщена сероводородом, постепенно теряет его. Сначала выделяющийся сероводород препятствует до некоторой степени растворению
в воде кислорода воздуха, но когда в воде сероводорода остается мало, кислород начинает окислять его до серы. 1
Рассмотрим процесс выветривания сероводорода из отдельной малой капли воды, причем будем считать, что в обмене участвует только окружающий каплю слой наружного воздуха толщиной, равной радиусу капли. Допустим, что сначала содержание сероводорода в воде составляет 500 мг]л, в воздухе же, окружающем каплю, сероводорода нет. Для равновесия сероводорода с воздухом необходимо, чтобы в последнем содержалось сероводорода 142 мг]л. Объем воздуха при указанном предположении в 7 раз больше объема капли. Поэтому на каждые 500 мг сероводорода в воде для равновесия необходимо 142 X 7 = 994 мг сероводорода в воздухе, т. е. примерно вдвое больше. Значит, можно принять, что при установившемся равновесии из общего количества сероводорода одна треть, или 167 мг]л, остается в воде, а две трети, пли 333 мг[л, перейдут в воздух. Так как объем воздуха в 7 раз больше объема капли, то концентрация сероводорода в окружающем каплю 333
воздухе при равновесии будет -= 47,6 мг)л.
Если окружающий каплю воздух заменить свежим воздухом, то в капле будут содержаться те же 167 мг)л H2S, а в окружающем ее семикратном объеме воздуха сероводорода еще не будет. Рассуждая по предыдущему, получим, что при установившемся вновь равновесии в воде останется сероводо-167 , - 167-56 л_о ,
рода —д— = 56 мг/л, а в воздухе его будет ---?---= 1о,8№/л.
Производя такой расчет, далее получаем постепенное уменьшение содержания сероводорода как в воде, так и в воздухе при каждом объеме воздуха (табл. 13).
Таблица 13
Равновесное содержание сероводорода в воде и в окружающем воздухе
Кратность обмена воздуха Содержание HgS, мг Кратность обмена воздуха Содержание HgS, мг
в 1 л воды в 1 л окружающего воздуха в 1 л воды в 1 л окружающего воздуха
1 167 47,6 6 0,7 0,21
2 59 15,4 7 0,23 0,07
3 19,7 5,6 8 0,08 0,02
4 6,6 1,9 9 0,027 0,009
5 2,2 0,6 10 0,009 0,003
Как видно из таблицы, для удаления сероводорода данной концентрации достаточно 8—10-кратного обмена воздуха. Однако необходимо учитывать, что равновесие устанавливается не мгновенно, а постепенно и поэтому практически ввиду неполного насыщения воздуха сероводородом потребуется большая кратность обмена, иначе говоря, большое количество воздуха. Коэффициент увеличения кратности обмена воздуха можно принять равным 1,20.
Способ удаления сероводорода из воды путем аэрации на градирне-дегазаторе проверен в производственном масштабе.
На дегазаторе с 12 рядами реек было достигнуто такое удаление сероводорода, что в выходящей из дегазатора воде оставалось только 1—3 мг/л в зависимости от так называемой плотности орошения (количества воды в час на 1 м2 площади оросителя).
Были проведены наблюдения за работой дегазатора, отличающегося от градирни тем, что он имел удвоенное число рядов реек (24 ряда) и удвоенную общую высоту.
Этот дегазатор дал лучшие результаты очистки воды от сероводорода, выразившиеся в дальнейшем снижении остаточной концентрации сероводорода до 0,75 мг/л при его начальной концентрации 30 мг]л, при плотности орошения 2 м3 /м2 в час. Если остаточную концентрацию допустить более 0,75 мг/л, то плотность орошения может быть увеличена до 4—6 м3/м2 в час.
В последнее время для удаления углекислоты стали применять дегазаторы типа вентиляторной градирни с вертикальным отделителем (экспанзером), допускающие большую нагрузку.
Экспанзер представляет собой чугунный аппарат внутренним диаметром 2500 мм, состоящий из царг и крышки с толщиной стенок 30 мм.
Вода в экспанзер поступает через колено, установленное открытым концом вверх, и внутри экспанзера сливается каскадом. Выделившийся газ СО2 скапливается в верхней части экспанзера и через штуцер диаметром 400 мм транспортируется в газгольдер.
Из экспанзера вода через гидравлический затвор поступает для окончательного удаления СО2 на дегазаторы. Для возможности сброса СО2 в атмосферу предусмотрены стояки из труб (свечи) с задвижками для регулирования сброса газа или передачи его в газгольдер.
Экспанзеры устанавливают на железобетонной этажерке на 12 м выше поверхности земли.
Дегазатор (градирня) вентиляторного типа может работать с допускаемой нагрузкой на 1 м2 площади 10 м3 сточных вод в час.
Дегазатор оборудован вентиляторами, обеспечивающими количество расходуемого воздуха около 20 м3 на 1 м3 сточных вод в час и создающими вакуум в 60 мм вод. ст.
Очистка воды от сероводорода в аэрационных бассейнах (аэротенках) может быть применена при необходимости в наиболее полном освобождении воды от сероводорода, например при использовании сточной воды от барометрических конденсаторов атмосферновакуумных трубчаток для оборотного водоснабжения. Сущность этого способа очистки воды заключается в том, что сточная вода после выделения из нее нефти в нефтеловушках продувается воздухом, подаваемым турбовоздуходувками.
Под действием кислорода воздуха в присутствии катализатора (железной стружки) большая часть сероводорода окисляется до элементарной серы, а остальная часть уносится из аэрационного бассейна с продувочным воздухом. Во избежание попадания сероводорода в атмосферный воздух следует применять двухступенчатую аэрационную установку с насадкой из железной стружки, обеспечивающую практически полное окисление сероводорода.
При расчете аэрационного бассейна следует принимать:
1) продолжительность контакта воды с воздухом 60—90 мин.;
2) количество воздуха для продувки воды от 10 до 12 м3 на 1 м3 очищаемой воды;
3) коэффициент пористости К железной стружки, загружаемой в аэротенк, равным 0,4.
Количество сероводорода, удаляемого из воды этим способом, достигает 95 %.
Схема установки для выделения сероводорода из сточных вод в аэрационных бассейнах другим способом показана на фиг. 89. Сточная вода, содержащая сероводород, поступает в аэрационный резервуар (аэротенк) 1, где продувается воздухом, а затем направляется на дальнейшую очистку. Сжатый воздух подается (в количестве 0,2 м3 [мин на 1 м2 площади бассейна) компрессорной установкой через уложенные на дне пористые пластины (фильтросы), занимающие 60—70% площади дна. Выделившийся при продувке сточной воды сероводород в смеси с воздухом направляется через влагоотделитель 2 в адсорберы 3, где сероводород поглощается активированным углем. Воздух, очищенный от сероводорода, выпускается из адсорберов в атмосферу.
После насыщения активированного угля серой его регенерируют в одном из адсорберов, а второй адсорбер продолжает работать с двойной нагрузкой. Для регенерации в адсорбер подается раствор сульфида аммония при помощи насоса 4 из баков 5 и 6. Уголь остается под заливом каждый раз в течение 1 часа, после чего раствор сульфида аммония вновь перекачивается в баки. Для полной регенерации требуется заливать уголь 4—5 раз. После перекачки из адсорбера в бак 6 последней порции сульфида аммония производят пропаривание угля острым паром.
-------Сеть сульсрида аммония ---------------Газопровод -------Паропровод '--------------> — Влажная сера
Фиг. 89. Схема установки для выделения сероводорода из сточных вод.
Пар с небольшим содержанием H2S и NH3 поступает в холодильник 7 и через конденсатор 8 в бак 5.
После нескольких циклов регенерации, когда регенерационный раствор обогатится полисульфидами аммония, раствор из бака 6 насосом 4 перекачивают в кипятильник 9. Пары воды H2S и NH3 поступают через холодильник и конденсатор в бак 5, а выпадающая сера на центрифугу 10.
Пополнение системы регенерации сульфидом аммония в связи с возможными его потерями производится непосредственно в баки.
Очистка сточных вод, содержащих сероводород, по оппсанному методу производится с окислением сероводорода до серы. При концентрации сероводорода 400 лз/л и больше установка для очистки этих стоков является самоокупаемой.
После прохождения аэрационной установки сточные воды направляются на доочистку для выделения содержащейся в них элементарной серы. Доочистка производится в суспензионных осветлителях или других сооружениях химического осаждения совместно с другими нефтесодержащими стоками.
Способ расчета установки можно уяснить из приводимого ниже примера.
Пример
Требуется рассчитать аэрационную установку для очистки сточных вод в количестве Q = 9600 м3/сутки, содержащих сероводород с концентрацией С = 400 мг/л.
Аэрационный бассейн. Аэрационный бассейн рассчитывается на пребывание жидкости в нем в течение 1 часа [22]. Объем бассейна должен быть
W= -£- = -2222_ = 400 л3. 24 24
При ширине коридора аэрационного резервуара Ъ — 2,0 м и высоте слоя воды Н = 2,0 м общая длина коридоров
W
ЬН
400
2,0 X 2,0
= 100 м.
Принимаем размеры бассейна в плане 10 х 20 = 200 л3.
Количество воздуха при подаче его 0,2 м3/мин на 1 л2 площади бассейна составляет
А = 0,2 X 200 = 40 м3/мин.
Адсорберы. Размеры адсорберов определяем из условия пропуска через них смеси сероводорода с воздухом со скоростью v = 80 м/час.
Необходимая площадь поперечного сечения адсорберов
'А • 60 _ 40 • 60
F~ v ~ 80
= 30 л3.
Устанавливаем два адсорбера диаметром
Высоту адсорберов принимаем h = 3,0 м.
Емкость угля в двух адсорберах 30,0 X 3,0 = 90 м3.
При объемном весе угля 330 кг/м3 вес загружаемого в оба адсорбера активированного угля
Р = 330 : 90 = 29700 кг ss 30 т.
Продолжительность работы Т адсорберов до полного насыщения при концентрации сероводорода в воде 400 мг/л, суточном расходе сточной воды 9600 л3 и поглотительной способности угля 80% по весу будет
Р-1000 -80 _ 30000-1000-80
1 ~ QC • 100 - 0,945 “ 9600 • 400 • 100 • 0,945 ~ ’° СуТ0К’
где 0,945 — коэффициент перевода сероводорода в вес серы.
Для регенерации угля устанавливается следующее оборудование: два бака для раствора сульфида аммония, резервуар для сбора копденсата из холодильника, напорный бак, холодильник, кипятильник, центрифуга, кислотоупорный насос марки КНЗ-6/27 производительностью 48 м3/час, напором Н = 18 м, с числом оборотов в минуту п = 1450 и мощностью мотора N = 12,5 квт.
§ 19. Нейтрализационные установки
Смешение и усреднение производственных сточных вод
Как уже указывалось, состав и концентрация загрязненных сточных вод некоторых производств резко меняются в течение суток. Резкое изменение концентрации особенно часто наблюдается в кислото с о держащих стоках.
Повышенная кислотность сточных вод вредно отражается на трубопроводах, аппаратуре и сооружениях, которые быстро разрушаются вследствие коррозии.
В некоторых случаях бывает достаточно перемешать сток, содержащий большое количество загрязнений, со стоком, имеющим меньшую концентрацию загрязнений, чтобы получить усредненную сточную воду, которая не вызывает сильной коррозии. Такое усреднение концентрации сточных вод производится в сооружениях, называемых усреднителями.
Роль усреднителей могут выполнять пруды, рассчитанные не менее чем на суточное пребывание в них стока. Применяются и обычные отстойники, а также резервуары-усреднители со взмучиванием осадка. Объем усреднителей должен быть рассчитан на время, необходимое для усреднения стоков, обычно от 2 до 8 час. в зависимости от режима их поступления на нейтрализационную установку или на максимальное использование взаимной нейтрализации.
Сточная вода в резервуарах-усреднителях перемешивается при помощи мешалок, насоса или при помощи воздуха, подаваемого через дырчатые трубы для предотвращения выпадения осадков.
Для незначительного количества сточных вод, требующих отстаивания, и при нерегулярном спуске кислых и щелочных стоков рекомендуется устраивать усреднители-отстойники на максимально возможную продолжительность отстаивания (не менее 4—8 час.). В этом случае механическое перемешивание стоков не обязательно, но необходимо предусмотреть устройства для удаления осадка.
В качестве примера на фиг. 90 приведен резервуар-усреднитель прямоугольной формы с продольными перегородками и диагональными сборными желобами. Усреднитель разделен на две равные половины глухой перегородкой, расположенной также по диагонали для возможности выключения половины резервуара на ремонт. В обеих торцевых частях резервуара расположены подающие желоба. Сборные желоба расположены по обе стороны диагональной перегородки. Вследствие диагонального расположения перегородки, делящей резервуар на две самостоятельные равные части, продольные коридоры имеют различную длину.
Сточная вода в распределительном колодце разделяется на две части и подается в равных количествах к правой и левой половинам усреднителя; оттуда она поступает в распределительные подающие желоба (обе половины усреднителя работают параллельно).
Подающие и сборные желоба имеют назначение распределять поступившую сточную воду равномерно по всему поперечному сечению усреднителя. Так как продольные коридоры имеют одинаковое поперечное сечение, то поступающая в них из подающего жолоба вода движется в них примерно с одинаковой скоростью. Ввиду неодинаковой длины коридоров часть сточной воды, поступившая в первый, наиболее короткий коридор, сразу же начинает сливаться в сборный жолоб, где смешивается с водой, поступающей из других коридоров, т. е. с поступившей ранее сточной водой. Часть же стока, поступившая в последний, наиболее длинный коридор, сливается в приемный жолоб значительно позже и смешивается в нем с водой, поступившей в усреднитель позднее из более коротких коридоров. Во избежание выпадения осадка в усреднитель подается воздух через дырчатые трубы, уложенные на дне.
Таким образом, в жолоб сливаются порции сточной воды, поступившие в усреднитель в разное время и имеющие различную концентрацию. Благодаря этому автоматически получается полное усреднение концентрации сточных вод.
Сточная вода из усреднителя поступает в сборный колодец.
Выпуск воды производится через гибкий шланг (плавающий рукав), подвешенный к поплавку. Приемное отверстие шланга находится постоянно на одном и том же расстоянии от поверхности воды. Благодаря этому истечение из шланга происходит под постоянным напором и, следовательно, совершенно равномерно.
Для равномерного распределения сточной воды по всей глубине усреднителей необходимо предусматривать специальные распределительные устройства. Возможные решения приведены па фиг. 91. 184
Фиг. 90. Усреднитель концентрации сточных вод прямоугольный.
1 — труба для подачи кислых вод: 2 — деревянная диагональная перегородка; 3 — шибер; 4 — распределительный колодец; 5 — жолоб шириной 400 мм с уклоном 0,0035; 6 — труба для отвода воды; 7 — съемный настил; 8 — плавающий рукав; 9 — деревянные перегородки; 10 — дырчатые воздушные трубы для взмучивания осадка перед выпуском в колодец.
Усреднители любого типа должны быть построены из дерева» железобетона на кислотоупорном цементе или облицованы кислото-и щелочеупорными плитами.
Фиг. 91. Распределительные устройства усреднителя. а — при входе; б — при выходе.
Усреднители круглой формы (фиг. 92) имеют глухую радиальную стенку и направляющие концентрические перегородки, разде-
ляющие усреднитель на коридоры разной длины. Эти усреднители работают по такому же принципу, как и прямоугольные.
Выбор усреднителя того или иного типа и определение его объема производятся на основании данных о колебании концентрации усредняемых стоков и требуемой степениусред-нения, суточного количества их и режима притока. Изменение же концентрации сточных вод зависит от технологических процессов производства и происходит иногда более или менее циклично,а в некоторых случаях совершенно незакономерно.
На фиг. 93 приведен
Фиг. 92. Усреднитель концентрации сточных вод круглый.
1 — распределительный жолоб; 2 — сборный жолоб;
3 — глухая радиальная перегородка; 4 ~ подающий* жолоб; 5 — отводящий жолоб (стрелками показано направление движения воды).
график возможного колебания концентрации сточных вод.
При цикличном изменении концентрации все расчеты значительно упрощаются, так как средняя концентрация стока Сс за
один цикл соответствует средней концентрации его за сутки, а расчетная продолжительность усреднения равна продолжительности одного цикла. В этом случае
q С1г1?1Ч-С2{2?2+- • -Л-С^пЧп Q2)
где Сс — средняя концентрация сточных вод за расчетный период Т;
С1; С2,..., Сп — средние концентрации сточных вод за периоды Ini
q±. q2,..., qn — расходы сточных вод за периоды t2,...,tn;
Q — расход сточных вод в м3 за расчетный период Т = 271 в часах.
Цикл 6 часов
*1
Средняя । концентрация
-----------------1
№
® 100
§ 80-
5 ВО-
f-kO-'
20
§ о-
1 2 3 i SJ 3 8 9 10 11 12 13 /4 15 16 17 18 Часы суток
Фиг. 93. Графики возможного колебания концентрации сточных вод.
При одинаковой продолжительности циклов и одинаковом количестве сточных вод формула примет вид:
„ (С\ + С2 + - • •+^’п) - + ^п
С-с Ft? = у •
При отсутствии цикличности в изменении концентрации усредняемого стока расчеты по определению требуемой продолжительности усреднения для заданной средней концентрации и расчетная продолжительность усреднения устанавливаются по наиболее неблагоприятному участку графика.
В практических условиях чаще всего приходится исходить не из средней концентрации сточных вод за какой-либо период времени, а из максимально допустимой ее величины, обусловленной теми или иными требованиями. Роль усреднителя в этих случаях сводится к сглаживанию «пиков» концентрации и емкость его получается значительно (на 40%) меньше той емкости, которая необходима для обеспечения средней концентрации сточных вод. Необходимая емкость усреднителя определяется в этом случае по уравнению
1,4 1,4 ’
где Q — расчетный прпток сточных вод за период Т;
q — приток сточных вод в 1 час;
Т — расчетная продолжительность усреднения в часах.
Конструкция и размеры усреднителей (глубина, ширина коридоров и др.) определяются с учетом особенностей усредняемых сточных вод, в частности содержания в них взвешенных веществ и способности их к осаждению, а также с учетом допустимости выпадения осадка в усреднителе, способов удаления выпавшего осадка и пр.
Усреднители, предназначаемые одновремеппо для предварительного отстаивания сточных вод, должны иметь приспособление для механического удаления осадка.
В случаях усреднения сточных вод, содержащих большое количество взвешенных веществ, расчетные скорости в коридорах должны быть не меньше скорости в подводящем сточную воду канале во избежание выпадения осадка в усреднителе. При невозможности обеспечения таких скоростей следует предусматривать меры по взмучиванию осадка, в частности подачу сжатого воздуха, как это было указано выше.
Пример
Требуется определить среднюю концентрацию сточных вод и емкость усреднителя при расчетном притоке q = 150 м^/час: изменение концентрации сточных вод характеризуется графиком (фиг. 93).
Из графика видно, что концентрация сточных вод изменяется циклично с продолжительностью цикла Т = 6 час. Ввиду того, что средняя концентрация сточных вод за расчетный период одинакова, т. е.
с = (С1 + С2 + -- - + С6) = (20 + 60 + 120 + 20 + 40 + 40) = 5Q
полезную емкость усреднителя определяем из уравнения
= 150X6 = 643
1,4 1,4
Принимаем усреднитель прямоугольной формы глубиной h = 2 м; отсюда площадь усреднителя в плане будет
F — ~ = ^^ = 322 м". h 2
Принимаем число коридоров п — 10, ширина каждого коридора Ъ = = 2 м. Наибольшая длина коридора
F __ 322 nb"~ 10x2
16 м.
Пример
Требуется определить размеры усреднителя для расчетного притока сточных вод q = 150 м3]час с концентрацией загрязнений, характеризуемых графиком (фиг. 93). По условиям спуска сточных вод в водоем допустимая концентрация загрязнений (по кислоте) пе должна превышать 90 г/.+.
Анализируя график, замечаем, что прп смешении сточных вод за любые два смежных часа средняя их концентрация не превысит 90 г/лЛ Следовательно, расчетная продолжительность усреднения в данном случае может быть принята Т = 2 час. Тогда емкость усреднителя будет
qT 150X2 ... ,
W = = —т-7- = 214 м3.
1,4 1,4
Принимая усреднитель круглой формы и его глубину h = 1,5 м, находим диаметр усреднителя 12 .и; принимаем число коридоров п = 4, ширину каждого коридора b = 1,5 м.
Нейтрализация сточных вод
В качестве реагентов для нейтрализации кислот могут быть применены едкие, углекислые и двууглекислые щелочи; как наиболее дешевые получили применение гидрат окиси кальция Са(ОН)2 в виде пушонки или известкового молока, а также углекислые кальций и магний в виде дробленого мела, известняка и доломита. Едкий натр и сода употребляются для нейтрализации сточных вод только в тех случаях, когда эти продукты являются отходами местного производства.
В зависимости от характера кислот, подвергающихся нейтрализации, соли либо остаются в растворе, либо выпадают в виде осадка. Этим определяется в большинстве случаев возможность применения для нейтрализации того или иного реагента.
Необходимо различать три вида кислотосодержащих сточных вод: 1) сточные воды, содержащие сильные кислоты (НС1, HNO3), кальциевые соли которых хорошо растворимы в воде; 2) сточные воды, содержащие сильные кислоты (H2SO4, H2SO3), кальциевые соли которых трудно растворимы; 3) сточные воды, содержащие слабые кислоты (типа СО2, СООН).
Для нейтрализации сильных кислот, кальциевые соли которых хорошо растворимы в воде, может быть использован любой из указанных выше реагентов.
При нейтрализации сильных кислот, кальциевые соли которых трудно растворимы в воде, эти соли не только выпадают в осадок, но при больших концентрациях могут отлагаться на поверхности нейтрализующего материала и тормозить ход реакции.
Наиболее часто приходится иметь дело с нейтрализацией серной кислоты; реакция нейтрализации в этом случае в зависимости от применяемого реагента протекает по уравнениям
H2SO4+Ca (OH)2=CaSO4+2H2O
H2SO4 +CaCO3=CaSO4+H2O +CO2
H2SO4+Ca (HCO3)2=CaSO4+2HaO + 2CO2
Растворимость получающегося в результате нейтрализации сернокислого кальция (гипса) CaSO4 . 2Н2О приведена в табл. 14.
Таблица 14
Растворимость в воде сернокислого кальция (в г/л)
Температура воды, °C 0 10 18 25 30 40
Растворимость CaSO4.2H2O .... 1.76 1,93 2,02 2,08 2.09 2,11
То же в пересчете на CaSO4 . . . 1,39 1,53 1,60 1,65 1,66 1,67
При нейтрализации сильных кислот углекислыми солями образующаяся в результате реакции углекислота в свою очередь может вступить в реакцию с избытком СаСО3 и привести к образованию бикарбоната кальция:
СО2+Н2О +СаСО3=Са (НСО3)2
Однако эта реакция протекает медленно, поэтому в течение того времени, в которое практически заканчивается нейтрализация сильных кислот, успевает прореагировать только незначительная часть углекислоты.
Так же медленно, как и углекислота, реагируют с карбонатами и другие слабые кислоты.
В табл. 15 приводится теоретическое количество оснований и солей, требуемое для нейтрализации кислоты.
Таблица 15
Количество оснований и солей, требующееся для нейтрализации 1 г кислоты (в г)
Кислота Молекулярный вес кислоты Са (ОП)2 СаО NaOH СаСОз MgCO3 NajCOj
74 56 40 100 84 106
Азотная (НКО)з .... 63,0 0,59 0,445 0,635 0,795 0,668 0,84
Соляная (НС1) .... 36,5 1,01 0,77 1,10 1,37 1,15 1,45
Серная (H2SO4) .... 98,0 0,755 0,57 0,816 1,02 0,86 1,08
Сернистая (H2SO3) . . . 82,0 0,90 0,68 0,975 — — 1,29
Углекислота (СО2) . . . 44,0 1,63 (1,27) 1,82 (2,27) (1,91) —
Примечания. 1. Цифры под формулами солей и оснований означают молекулярные веса соответствующих солей и оснований.
2. В скобки заключены количества реагентов, не рекомендуемых для данных кислот ввиду длительного хода реакции.
При расчетах показанные в табл. 15 количества реагентов надо увеличивать ввиду наличия в них неактивных примесей (кремнезема, глины и др.). При отсутствии соответствующих анализов реагентов можно принимать следующее содержание инертных примесей (в %):
в ракушечном известняке............от 4 до 9
» меле.............................около 4
» мраморе ......................... » 0,14
» доломите......................... до 55
В настоящее время применяются следующие способы нейтрали зации производственных сточных вод:
1) смешение кислых стоков со щелочными;
2) использование щелочного резерва водоемов;
3) добавление реагента;
4) фильтрование через нейтрализующие материалы.
Указанные способы применяются в зависимости от местных условий как самостоятельные или в различных последовательных комбинациях.
Выбор способа нейтрализации зависит от характера и концентрации кислоты, количества сточных вод, режима поступления кислоты на нейтрализацию, наличия на месте того или иного реагента и от характера водоема. В табл. 16 приводятся некоторые данные, характеризующие условия применения того или иного способа нейтрализации кислоты.
Таблица 16
Условия применения способов нейтрализации
Кислота Режим поступления сточных вод Концентрация кислоты, г/л Способы нейтрализации
взаимная нейтрализация путем смешения со щелочными стоками нейтрализация с вводом реагента нейтрализация фильтрованием через
извести известняка известь доломит мел
Равномерно < 1,2 + + 0 + +
>1,2 4" — — —
Серная Неравно- < 1,2 + 0 0 — + +
мерно > 1,2 + 0 — — — —
Соляная Равномерно — + + + + +
И
азотная Неравно- — + 0 0 + + +
мерно
Углекислота и другие Равномерно — + + — —
слабые Неравно- — + 0 — — —
КИСЛОТЫ мерно
Примечание. В таблице приняты следующие условные обозначения: + рекомендуется; — не рекомендуется; 0 допускается.
Концентрацию кислот и щелочей в сточных водах часто выражают в миллилитрах нормального раствора кислоты или щелочи.
Для перехода от нормальных растворов кислоты к весовому их количеству служат следующие данные:
1 мл нормального раствора содержит 100%-ной кислоты (в мг):
серной (H2SO4) 49,0 уксусной (СН3 СООН) .... 60,0
соляной (НС1)................36,5 угольной (СО2) Н2СО3 .... 22,0
азотной (HNO)3 ..............63,0 сернистой (H2SO3)..........41,0
Для пересчета количества нормальной щелочи, выраженного в миллилитрах, в весовое ее количество, следует иметь в виду, что 1 мл нормального раствора содержит 100%-ной щелочи (в мг):
соды кальцинированной (Na2CO3).............50
едкого натра (NaOH)........................40
едкого кали (КОН) .........................56
1. Нейтрализация путем смешения кислых стоков со щелочными
Режимы сброса сточных вод, содержащих серную кислоту и отработавшую щелочь, на нефтеперерабатывающих заводах могут быть различны. Кислые воды от промывки бензина на сернокислотных установках сбрасываются в канализацию равномерно в течение суток и с постоянной концентрацией. Щелочные воды этих же установок сбрасываются периодически один пли два раза за смену по мере того, как отрабатывается щелочной раствор. Щелочность стоков постоянная.
В связи с этим для щелочных вод необходимо устраивать регулирующий резервуар, объем которого должен быть достаточным, чтобы принять суточный расход щелочных вод с установки. Из резервуара щелочные воды должны равномерно выпускаться в канализационную сеть, где вследствие смешивания их с кислыми водами происходит взаимная нейтрализация. Оставшаяся после этого кислотность сточных вод нейтрализуется дополнительно.
В качестве примера приводим расчет нейтрализации путем смешивания кислых сточных вод со Щелочными для одного из действующих заводов.
Необходимо нейтрализовать стоки сернокислотной установки, содержащие 37 мл 1л нормального раствора серной кислоты, что составляет
где 49 — количество мг 100%-ной серной кислоты в 1 мл нормального раствора кислоты.
Отработавшие воды с установки выпускаются равномерно в течение суток. Общее количество сернокислотных стоков завода 1500 м3 /сутки. Количество кислоты в сточных водах составляет 1,81x1500 = 2715 кг/сутки.
Стоки Щелочной очистки содержат 4.36 мл /л нормального раствора едкого натра, что составляет
^^2 = 17,44 г/л NaOH,
где 40 — содержание в мг 100%-ного едкого натра в 1 мл нормального раствора щелочи.
Общее количество щелочных стоков 62 м2 в сутки. Так как эти стоки-выходят с установки неравпомерно в течение суток, то перед выпуском в канализацию они поступают в регулирующий резервуар, емкость которого-равна суточному количеству стоков. Из резервуара щелочные стоки поступают равномерно в канализационную сеть.
Количество свободного едкого натра в стоках составляет 17,44 X 62 = = 1080 кг/сутки.
Кислые и щелочные стоки сбрасываются в общую сеть кислых вод и направляются к нефтеловушке для отстаивания нефтепродуктов.
При этом будет происходить частичная нейтрализация кислых стоков по формуле
H2SO4 2N’aOH Na2SO4 2ЩО
98 80 — 142 + 36 ‘
Содержащимся в стоках едким натром в количестве 1080 кг будет нейтрализовано
-°89 Х 98 = 1323 кг H2SO4.
oU
В стоках останется 2715—1323 = 1392 кг H2SO4, которая нейтрализуется дополнительно за счет щелочности воды водоема, куда спускаются •сточные воды после нефтеловушки (см. § 9).
2. Нейтрализация путем добавления реагента
Нейтрализация производственных сточных вод путем ввода реагента должна применяться только для устранения избыточной кислотности или щелочности, которые не могут быть нейтрализованы путем смешения кислых и щелочных вод между собой или кислых вод с водой водоема.
Этот метод наиболее часто применяется для нейтрализации серной кислоты. Обычно в этом случае реагентом служат отходы местного производства и, в частности, шлам от химводоочистки ТЭЦ (мел в шламовой воде) и другие отработавшие щелочи.
При отсутствии отходов производства для нейтрализации применяются гашеная известь, используемая в виде известкового молока (способ мокрого дозирования) или в виде сухого порошка (способ сухого дозирования), и реже мелко дробленый известняк, мел или доломит крупностью зерен не более 0,5 мм (также способы цухого дозирования).
Экономическое сравнение показывает, что при производительности установки более 5 т/сутки нейтрализованной кислоты при сухом дозировании выгоднее применять в качестве реагента обожженную известь. При этом имеются значительные преимущества и в санитарном отношении.
Для установок с небольшим суточным количеством сбрасываемой в сток серной кислоты (примерно до 4—5 т/сутки) более рациональной является нейтрализация известковым молоком.
Установка для нейтрализации известковым молоком должна иметь в своем составе: склад негашеной извести; специальный аппарат или сцежу (творпльный ящик) для гашения извести; баки для известкового молока (не менее двух — рабочий и запасный); насосы для дозировки или другое соответствующее оборудование; резервуары-нейтрализаторы (контактные резервуары — не менее двух); отстойники для выделения осадка или пруд-осветлитель (шламонакопитель); лабораторию для контроля за нейтрализацией (для крупных установок).
Кроме того, для получения средней концентрации кислоты в сточных водах в составе нейтрализационной установки часто предусматривают усреднительный резервуар (см. стр. 183).
Склад негашеной извести обычно бывает расположен при нейтрализационной установке в отдельном неотапливаемом помещении с деревянным или бетонным полом для предохранения извести от сырости.
Площадь склада должна быть рассчитана на хранение не менее чем 10-дневного запаса извести и иметь резервную площадь в размере не менее 30% от площади, занятой известью. Известь на складе должна храниться штабелями высотой не более 2 м.
Гашение извести лучше всего производить в помещении самой нейтрализационной установки в известегасильных машинах.
Резервуар-нейтрализатор обычно представляет собой прямоугольный бассейн, в который посредством дырчатых труб подводится сжатый воздух для перемешивания.
Фиг. 94. Контактный резервуар-нейтралпзатор, совмещенный с отстойником.
1 — ^контактный резервуар; 2 — электродвигатель мощностью 1,5 кет; 3 — редуктор; 4 — электродвигатель илового насоса; 5 — отстойник-осветлитель; 6 — пропеллерная мешалка; 7 — дырчатое дно; 8 — шламовая камера; 9 — вертикальный насос 2НФуВ; 10 — съемные дрели; 11 — всасывающая труба илового насоса; 12 — труба Для разрыхления и перемешивания шлама; 13 — вертикальные трубы; 14 — сборные желоба; 15 — железобетонное перекрытие; 16 — поступление стока; 17 — подача шлама на площадки;
18 — подача к шламовому резервуару.
Резервуар-нейтрализатор может быть совмещен с отстойником. Одна из возможных конструкций такого совмещенного сооружения показана на фиг. 94.
На фиг. 95 представлена схема реагентного здания нейтрализационной установки для приготовления известкового молока.
Разрез по И
Пример расчета установки для нейтрализации производственных сточных вод, содержащих серную кислоту
Требуется нейтрализовать производственные сточные воды в количестве 1920 м3]сутки, или 80 м3)час, содержащие 575 .чг/л, пли 1,10 т в сутки серной кислоты. Гашение извести производится в известегасильной машине, приготовление раствора — в растворных баках. Продолжительность контакта сточной воды с реагентом 15 мин.
Состав товарной извести: СаО — 70%, активного СаСО3 — 15%, малоактивного СаСО3 и инертных примесей 15%.
Количество извести и осадка. Одной тонной извести указанного состава можно нейтрализовать следующее количество серной кислоты:
за счет СаО
H2SO4 СаО CaSO4 , Н2О 98 + 56 “ 136 + 18 '
что соответствует
44 0,7 = 1,225 т;
56
за счет СаСО3
H2SO4 CaCOj _ CaSO4 СО2 Н2О 98 + 100 ~ 136 + 44 + 18 ’
что соответствует 98 4* 0,15 = 0,147 т.
Всего 1,225 + 0,147 = 1,372 т H2SO4.
Следовательно, расход товарной извести для нейтрализации кислоты, содержащейся в стоках, составит
1,15 —-^- = 0,92sl т] сутки,
1,0 IZt
1,10 т
инерт-
где 1,15 — коэффициент, учитывающий наличие в товарной извести ных примесей.
В результате реакции взаимодействия образуется в виде шлама 136
кислый кальций (CaSOi) в количестве ==- 1,1 = 1,5 т[ сутки или в пере-Уо
счете на гипс (CaSOa . 2Н2О) 1,5 х 172 „ о „
---—----= 1,9 т s 2 т гипса в сутки.
Для выделения образующегося в процессе нейтрализации шлама (гипса) устраиваются отстойники.
Склад для извести. При 10-дневном запасе реагента объем комовой извести при ее объемном весе 0,95 составит
1X1° .. з
0,95 -11 м
серно-
Однако ввиду того, что доставка извести производится вагонами, т. е. сразу 20 т, проектируем склад на это количество.
При хранении в бункере извести высотой слоя 2 м требуемая площадь бункера с учетом 30% резерва составит
20X1,3 „
ь0,95х2/--*14 м ’
Принимаем фронт разгрузки 6 м; тогда ширина склада (бункера) составит
14
Ц?- = 2,35 м =12,50 м.
6
Гашение извести. Гашение извести производится в известегасильной машине типа С-223 производительностью до 2 гп[час с электродвигателем мощностью 7 кет.
Растворные баки. Учитывая, что 15% от количества товарной извести поступает в отход и не поддается гашению, т. е. не используется, 13* 195
и принимая 10%-ную концентрацию известкового раствора, получим требуемое его количество
1,0х(100-15) __ 3
-----(М-------=8’5 м3-
При двух рабочих баках и трех затворениях в сутки емкость одного бака
8,5 - ____ — 4 х
2x3 ’ ’
Принимаем размеры бака 1,0 X 1,0 X 1,5 м.
Каждый бак снабжен мешалкой с электродвигателем мощностью 3 квт.
Электротельфер. Доставляют известь со склада к известегасильной машине при помощи электротельфера.
Принимаем электротельфер грузоподъемностью 0,25—0,5 т с электродвигателем мощностью 0,45—0,85 квт (ГОСТ 3472-46).
Расход электроэнергии на перевозку, подъем и опускание груза
0,15 X 6 = 0,9 квт-ч 1 квт-ч.
Дозировочные насосы. Дозировка известкового раствора предусматривается при помощи насоса типа С-256 Росмингражданстроя производительностью до 2 м3[час с электродвигателем мощностью 2,2 квт. Устанавливаем два насоса, из которых один резервный.
Контактный резервуар-отстойник. Проектируем контактный резервуар и отстойник-осветлитель, совмещенные в одном сооружении (по типу, показанному на фиг. 94).
Контактный резервуар расположен в центральной части сооружения и снабжен вертикальной центральной трубой с пропеллерной мешалкой, приводимой в движение электродвигателем через редуктор (число оборотов двигателя 150—200 в минуту), для перемешивания раствора реагента с кислой водой.
Объем резервуара рассчитываем на 15-минутный контакт, т. е.
При глубине резервуара, принятой 4,5 м, площадь его
Диаметр , -1/4x4x47 OQQ^9/ d=V" ЗД4Г ’ ’ М'
В отстойник-осветлитель, занимающий кольцевое пространство шириной 1,35 м, вода поступает через дырчатое дно снизу и далее через слой взвешенного осадка.
При реакции нейтрализации серной кислоты с известью или мелом на 98 частей кислоты получаются 172 части двуводного гипса CaSOa . 2Н2О.
В нашем случае, как было определено выше, количество шлама CaSOa . 2НгО равно 2 т.
При растворимости двуводного гипса в воде при температуре 5—10° около 1,8 кг на 1 м3 воды сточная вода в количестве 1920 м3 может растворить
1920 х 1,8 „ ,
--JOQO-=3,48 т/сутки,
т. е. больше, чем его получается при реакции. Поэтому в нормальных условиях выделения осадка не происходит и отстойника не требуется.
Однако, учитывая несовершенство дозировки и наличие инертных примесей, предусмотрен отстойник на часовое отстаивание. Объем проточной части отстойника при этом будет 80,0 .и3. При глубине проточной части 3,6 м площадь отстойника
3,6
= 22,0 м*.
Осадок из иловой камеры отстойника удаляется прп помощи вертикального фекального насоса марки 2НФуВ. Коммуникации запроектированы таким образом, что осадок можно или направлять на шламовые площадки для подсушивания, или возвращать обратно в отстойник для повторного использования.
Фиг. 96. Схема установки для нейтрализации кислых вод шламом от водоочистки ТЭЦ.
1 — контактные резервуары-отстойники; 2 — дозировочные насосы; з — подача воды из усреднителя; 4 — электрощит; 5 — лаборатория; в — шламовые баки; 1 — душевая;
S — шиберы; 9 — шлам от водоочистки ТЭЦ; 10 — выпуск в канализацию.
В качестве примера использования отходов производства для нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, на фиг. 96 приведена схема нейтрализации кислой воды шламом от химводоочистки ТЭЦ (мелом).
В этом случае в составе установки должны быть дополнительно усреднитель и резервуар для запаса шлама.
Для перекачкн шлама из запасного резервуара в расходные баки должны быть установлены насосы; они же служат для перемешивания шлама.
Шлам от водоочистки ТЭЦ получается в результате добавления к умягчаемой воде известкового молока.
Реакция умягчения может быть представлена уравнением
Са (ОН)2 Са(НСО3)2 2СаСО3 2Н2О
74 ' 162 ~ 200 + 36 ’
Получающийся в результате реакции мел выпадает в осадок.
Пример использования шлама от химводоочистки ТЭЦ
Производительность установки химводоочистки ТЭЦ составляет 250 пг/час воды. Карбонатная жесткость речной воды 16,5°, или 165 г СаО на 1 м3, или
165 x 162 Л Ч
---gg--=477 г Са (НСО3)2 на 1 м3,
где 56 —молекулярный вес СаО;
162—молекулярный вес Са(НСО3)2.
В результате реакции по приведенному выше уравнению на каждые 162 части Са(НСО3)г получается в осадке 200 частей мела, или на 1 весовую часть Са(НСО.)2 422- = 1,24 частей мела, что дает на 1 м3 воды 477 X 1,24 — — 590 г мела.
Выпадает в осадок мела (СаСО3) при производительности установки химводоочистки 250 т[час
250x 590 .
1ооЬ~х юбо~=0’148 т/час’
В’сутки 0,148 X 24 = 3,55 т.
Этим количеством мела можно нейтрализовать
Jg|=3,42 т H2SO4
(см. табл. 15).
По данным пробной нейтрализации, произведенной на одном из нефтеперерабатывающих заводов, для нейтрализации 20 м3 сточной кислой воды катализаторной фабрики необходимо добавить 1 м3 шламовой воды от ТЭЦ.
3. Нейтрализация кислых сточных вод путем фильтрования через нейтрализуюгцие материалы
Способ нейтрализации фильтрованием состоит в том, что кислую сточную воду после предварительного осветления пропускают через слой нейтрализующего материала с такой скоростью, чтобы за время соприкосновения воды с материалом реакция нейтрализации закончилась.
Нейтрализация путем фильтрования рациональна при наличии кислот, соли которых хорошо растворимы в воде (НС1, HNO3 и т. п.).
Реакция протекает по уравнениям
2НС1+СаСО3=СаС12+ЩО + СО2
2HNO3+CaCO3=Ca (NO3)3+H2O-|-CO2
Наиболее распространенными реагентами для нейтрализации этих кислот являются известняк (лучше мел) и доломит.
Фильтрование может быть осуществлено при вертикальном или горизонтальном движении воды. Фильтры загружают реагентом крупностью кусков в среднем 5 см. В процессе фильтрования крупность кусков уменьшается.
При нейтрализации соляной кислоты (НС1) скорость потока воды должна быть не более 1,6 см/мин, а при нейтрализации азотной кислоты (HNO3) — 2 см/мин.
В последнее время применяют нейтрализацию фильтрованием и серной кислоты. Во избежание образования на поверхности реагента слоя гипса и газовой прослойки в качестве реагента для серной кислоты применяют доломит. Реакция доломита с серной кислотой приводит к образованию легко растворимого сернокислого магния:
2H3SO44-CaCO3MgCO3=CaSO4+MgSO4+2H3O-!-2CO3
Опытными данными установлено, что на фильтрах из доломита нейтрализация серной кислоты возможна только при определенной ее концентрации (не выше 6 г/л), так как при более высоких концентрациях происходит заиливание фильтра вследствие большого количества инертных составляющих доломита. Поэтому фильтрование через фильтры из доломита следует производить с возможно большими скоростями (не менее 2,5 см/сек), при которых используется динамическое действие потока для смыва и выноса из фильтра образующегося гипса и инертных составляющих доломита.
Зависимость продолжительности нейтрализации от скорости фильтрования и от концентрации кислоты может быть выражена формулой
где t — продолжительность контакта, необходимая для полной нейтрализации сильных кислот, в минутах;
v — скорость фильтрования в см /сек;
d — средний диаметр зерен фильтрующего материала в см;
с0 — концентрация кислоты (серной) в поступающей на фильтр воде, выраженная в миллилитрах нормальной щелочи, идущей на нейтрализацию;
к — коэффициент, характеризующий активную способность фильтрующего материала; для подмосковного доломита к = 1,87, для уральского к — 3,96.
Расчет фильтров с вертикальным движением воды для нейтрализации кислот может быть произведен по формуле
H = k'dn]^'c0,\
где Н — высота фильтра в см;
к' — коэффициент, характеризующий фильтрующий материал; для доломитов разных месторождений он колеблется от 0,62 до 1,31;
п — эмпирический коэффициент, меняющийся в зависимости от рода материала загрузки (для доломита п — 1,47).
Остальные обозначения прежние.
При нейтрализации на доломитовом фильтре сточных вод, содержащих серную кислоту концентрацией до 6 г/л, высоту фильтра можно определить также по следующей формуле:
77 = //^(3Igcu)/г.
Обозначения те же, что и в предыдущих формулах.
Схема фильтра-нейтрализатора с горизонтальным движением воды приведена на фиг. 97.
План
Фиг. 97. Схема фильтра-нейтрализатора.
1 — подача воды Гиз Syсред-нительпого резервуара; 2 — «пакеты» с доломитом; 3 — электротельфер грузоподъемностью 1 т; 4 — удаление отходов; 5 — подача «пакетов»; 6 — съемные щиты.
Фильтр представляет собой прямоугольный резервуар, разделенный перегородками на ряд коридоров с целью увеличения пути фильтрации. Доломит загружают в эти коридоры «пакетами» размером 1,0 X 1,0 X 0,5 м при помощи электротельфера.
Общая схема установки для нейтрализации путем фильтрования кислой воды через известняк или доломит представлена на фиг. 98.
Пример
Требуется рассчитать горизонтальный фильтр-нейтрализатор для нейтрализации 80 м3/час сточных вод, содержащих серную кислоту со средней концентрацией 12 см3 1н раствора.
Продолжительность контакта определяется по формуле
f__ Ы1-5
1g Со-
где к = 3,96 — коэффициент, характеризующий активность уральского доломита ;
d — 3 см — диаметр зерен в см',
сй = 12 см3 — концентрация кислоты в с.к3 1н;
г'ф = 2,5 см/сек — скорость фильтрования.
После подстановки имеем
, 3,96 хЗ1’5 , ,„п
t = —-——-— Iff 12 = 13.9 мин. = 14 мин.
/ 2,5
Фиг. 98. Схема установки для нейтрализации путем фильтрования кислой воды через известняк или доломит.
1 — удаление стендов; 2 — подача из усреднителя; 3 — ^вльтр-р.еитралигатср; 4|—‘‘’лаборатория; 5 — теьивая дробилка; 6 — монорельс; 7 — склад доломита (открытый);
8 — отстойники; 9 — выпуск в канализацию; 10 — иловые трубы; 11 — шламовая площадка.
Площадь сечения фильтра
80 где q = = 0,022 м3!сек',
1'ф
F =
0 022
^_ = 0,90 м3.\ 0,02о
Принимая высоту слоя загрузки 0,90 м, получим ширину коридора 1,0 м.
Общая длина фильтра
I = гфг = 0,25 X 13,9 X 60 = 20,85 21 м.
§ 20. Установки для очистки сточных вод, содержащих этилированный бензин
Во всех случаях необходимо стремиться к тому, чтобы не допускать поступления этилированного бензина в канализацию. Для этого целесообразно устройство местных сборников непосредственно у объектов, где образуются сточные воды, содержащие этилирован-
ный бензин. Однако устройство местных сборников возможно только для небольших количеств сточных вод, так как удаление из них собранных сточных вод должно производиться автотранспортом, что неэкономично.
При большом количестве сточных вод, содержащих этилированный бензин, например при спуске отстоенной воды из резервуаров значительной емкости, от этилосмесительных установок, где количество сточных вод составляет 10—15 мя/сутки, а также в тех случаях, когда концентрация этилированного бензина в воде невелика, сборники теряют свое значение и должны быть построены специальные очистные сооружения.
Обезвреживанию сточной воды, содержащей тетраэтилсвинец, как правило, должно предшествовать отстаивание воды от минеральной взвеси в грязеотстойниках (см. § 15).
Обезвреживание сточной воды от оставшегося после этого с этилированным бензином тетраэтилсвинца производится преимущественно физико-химическим методом — путем его экстракции соответствующим растворителем.
В качестве примера ниже приводится оппсание некоторых систем канализации при наличии сточных вод, содержащих этилированный бензин.
1. Централизованная система канализации заводской этилосмесительной установки. В составе установки имеются резервуары для этилированного бензина, склад этиловой жидкости, санпропускник и другие сооружения (фиг. 99).
Загрязненные этилированным бензином сточные воды направляются через грязеотстойник на обезвреживающие сооружения, после которых сбрасываются в сеть производственно-ливпевой канализации завода.
Атмосферные воды из обвалованных емкостей можно сразу направлять в производственно-ливневую канализацию.
2. Централизованная система канализации на базах для хранения этилированных бензинов. Удаление отстоенной воды из резервуаров и сточных вод от бензонасосных, обмывочного пункта, камер переключений и др. производится по специальной сети. После отстаивания сточные воды поступают к центральной обезвреживающей установке.
3. Канализация крупных г а р а ж ей и авторемонтных предприятий с удалением загрязненных этилированным бензином вод на местную обезвреживающую установку. Предварительно сточные воды проходят грязеотстойник.
Воды от промывки машин удаляют по сети производственноливневой канализации с пропуском их через грязеотстойник.
4. Канализация отдельных небольших объектов с устройством сборников для этилированного бензина на выпусках и с выпуском смывных вод, не содержащих эти-202
лированный бензин, в общезаводскую канализационную сеть путем переключения шиберов (фиг. 100).
В ряде случаев для очистки сточных вод по местным условиям возможно устройство полей фильтрации.
Фиг. 99. Схема расположения установки для обезвреживания сточных вод, содержащих этилированный бензин.
I — оклчд этпловчй жидкости № 1; 2 — склад этиловой жидкости № 2; 3 — насосная этипэсмэситгльной установки; 4 — санпропускник; 5 — обезвреживающая установка;
6 — резервуары смесительной установки для бензина.
Технологическая схема установки производительностью от 1 до 3 м^/час для обезвреживания экстракционным способом сточных вод, загрязненных тетраэтилсвинцом, разработанная институтом Гипроспецнефть, приведена на фиг. 101.
Загрязненная вода поступает сначала в приемный резервуар 1, откуда насосом 2 подается в отстойники 3.
По пути к насосу в сточную воду добавляется из емкости 4 свежий экстрагент, который должен хорошо растворять тетраэтилсвинец, но не должен растворяться в воде, например бензин. Экстрагент добавляется в количестве примерно 20 г [л. В отстойнике происходит отделение насыщенного тетраэтилсвинцом экстрагента от
воды, которая в результате процесса экстракции очищается от растворенного в ней тетраэтилсвинца.
Обезвреженная таким путем сточная вода отводится с установки в общую систему канализации. Перед выпуском в канализацию сточная вода должна отстаиваться в течение не менее 3 час.
Фиг. 100. Схема отвода сточных вод, содержащих этилированный бензин, от отдельных объектов.
1 — сборные лотки; 2 — трап для приема вытекающих этилированных бензинов; 3 — трап для приема сточных вод в сеть производственной канализации; 4 — шибер, вакры-вающий поступление стоков к трапу 2; 5 — шибер, закрывающий исступление стоков к трапу 3; в — сборный колодец для этилированных бензинов; 7 — ручней насос для откачки этилированных бензинов; 8 — вентиляционный стояк; 9 — колодец с гидравлическим затвором; 10 — выпуск сточных вод в сеть производственной канализации; 11 — насосная; 12 — распределительная обвязка трубопроводов.
1 --------свежий экстрагент
---------отработавший экстрагент
—*—*—f- обратные линии для воды
Фиг. 101. Схема установки для обезвреживания сточных вод, содержащих тетраэтилсвинец.
1 — приемный резервуар для загрязнений воды; 2 — насос; з — отстойники; 4—• емкость для свежего экстрагента; 5 — емкость для отработавшего экстрагента.
205
Разрез по Ш1
Условные обозначения:
------- сточная вода
-------свежий экстрагент
-------отработавший экстрагент
f / > • обратные линии для воды
Фиг. 102. Конструктивная схема*>уста-повки для обезвреживания сточной воды, содержащей тетраэтилсвинец, производительностью 3 м3)час.
1 — июни; 2 — воздушная трубка диаметром 25 мм; 3 — выпуск обезвреженной воды; /— {подача сточной волы из резервуара.
Экстрагент, насыщенный тетраэтилсвинцом, отводится из отстойника в емкость 5 для отработавшего раствора.
На фиг. 102 приведено конструктивное решение такой установки.
Сточные воды после обезвреживания рекомендуется во всех случаях не сбрасывать непосредственно в водоем, а устраивать при небольшом их количестве накопители-испарители, а при значительном количестве — неглубокие буферные пруды емкостью не менее чем на 2—3-суточный расход.
Под влиянием естественных факторов (солнечной радиации, циркуляции воздуха) происходят улучшение качества сточных вод, содержащих этилированный бензин, и полное их освобождение от органических загрязнений.
Глава VII
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ И УДАЛЕНИЯ ОСАДКА § 21. Резервуары для отмывки нефти из осадка
Отмывать нефть из осадка можно путем его перемешивания'
в резервуарах с подогревом пературы 60—70°. В резервуары для отмывки нефти направляется осадок, выпадающий в песколовках, нефтеловушках и суспензионных осветлителях. Резервуары мог^т быть железобетонные круглые с коническим дном под углом 30° (фиг. 103). Резервуары перекрывают железобетонными плитами, а для теплоизоляции присыпают иногда грунтом или шлаком.
Перемешивание осадка в резервуаре производится вертикальными канализационными центробежными насосами. Для этого осадок из нижней части резервуара всасывается насосом и подается в верхнюю часть резервуара, благодаря чему осадок под-
Фиг. 103. Резервуар для отмывки нефти из осадка.
1 — шарнирная труба для спуска нефти; 2 — откачка осадка; 3 — распределительная кольцевая труба; 3 — центробежный насос 21/г НФуВ; 5 — подача пара; 6 — подача осадка.
всей массы свежего осадка до тем-
.держивается во взвешенном состоянии. Этими же насосами промытый осадок откачивается на дренирующие площадки.
Подогрев массы свежего осадка может производиться горячей -водой или острым паром, который подается от заводских или .нефтепромысловых котельных.
Достаточного опыта эксплуатации таких резервуаров еще нет.
§ 22. Площадки для подсушивания осадка
Площадки для подсушивания осадка или, как их называют, иловые площадки предназначаются для уменьшения объема осадка путем его обезвоживания за счет фильтрации воды в дренаж и испарения ее в атмосферу.
Иловые площадки представляют собой спланированные и огражденные земельные участки, разделенные в целях равномерного распределения осадка на отдельные секции — карты (фиг. 104). Тип распределительных стенок (деревянные; земляные валы и др.) определяется местными условиями и размерами карт. Иловые площадки ограждают земляными валами.
Ширину оградительных валов по верху принимают не более >0,5 м, ширина валов с разводящими лотками должна быть 1,0 м. Для удобства обслуживания свободная ширина вала должна быть не менее 0,5 м, для чего лоток размещают на 0,2—0,3 м от бровки вала.
Для защиты от разрушения, возможного вследствие замачивания при напуске осадка, внутренние валы укрепляют мощением, что позволяет устраивать их с откосами 1:1. При таких откосах сокращается также объем земляных работ. Наружным откосам придается уклон 1 : 1,5.
Высота оградительных валов принимается 1,0 м при расчетном слое влажного осадка до 0,9 м.
Распределяют осадок по отдельным картам бетонными лотками размером 20 X 25 см, укладываемыми с уклоном 0,02. Лотки располагаются как на разделительных, так и на оградительных валах. При устройстве бутовых стенок вместо разделительных валов лотки устраивают только на оградительных валах.
Осадок сточных вод нефтеперерабатывающих заводов состоит из мелких глинистых частиц и содержит нефть. Содержание нефти в осадке из нефтеловушек составляет в среднем 6%. Влажность осадка сильно колеблется и достигает для осадка из нефтеловушек 80%; в песколовке получается менее влажный осадок. Среднюю влажность осадка из очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов можно считать 60%. Однако при механизированном удалении осадка водоструйными эжекторами влажность его повышается. В этом случае влажность перекачиваемой гидросмеси (осадка с водой) достигает 95—97%, что и следует принимать при расчете иловых площадок. Удельный вес осадка в среднем составляет от 2,3 до 2,5.
Осадок сточных вод нефтепромыслов состоит из мелких частиц песка; по своей влажности, содержанию нефти и удельному весу 208
он аналогичен осадку сточных вод нефтеперерабатывающих заводов.
Учитывая быстрое отделение воды и, следовательно, возможность растекания осадка на ограниченной площади у выпуска, устраивают большое число выпусков — из расчета один выпуск на 25—30 м2 поверхности иловых площадок.
Ризрьз П'З 1-1
Фиг. 104. Площадки для подсушивания осадка.
I — разводящие бетонные лотки 20 х 25 см; 2 — дренажный бетонный лоток; 3 — колодец с подающим стояком.
Отдельные выпуски включают и выключают при помощи деревянных шиберов.
Осадок обладает большой фильтрационной способностью, поэтому вновь напущенный осадок фильтруется через слой подсохшего ранее выпущенного осадка.
Профильтровавшуюся воду собирают дренажными трубами и отводят в сборный лоток или трубопровод и далее на доочистку. Дно площадки с целью его водонепроницаемости выкладывают жирной мятой глиной. Дренаж устраивают из керамических труб, уложенных в канавах, заполненных дренирующим материалом, на расстоянии от 3 до 6 м друг от друга. Дну площадки придается уклон 0,01 в сторону дрен. Сами дрены также укладывают с уклоном. Нагрузку на площадки для подсушивания осадка рекомендуется принимать в среднем от0,5 до 1,0 at3 осадка на 1 м2 площадки в месяц.
После подсушки в течение 10 суток влажность осадка уменьшается и составляет только 45—55%. Такая влажность полу-
чается только в том свежего осадка.
Суточный объем формуле
случае, когда полностью прекращается подача
(в м3) поступающего осадка определяют по _______ 0,0864 qazk
где д — расход сточной воды, протекающей через нефтеловушку-в л/сек;
а — концентрация минеральной взвеси в г/л;
к — 0,6 4- 0,7 — коэффициент, характеризующий эффект осаждения взвеси в нефтеловушке;
уп = 2,5— удельный вес песка;
2вл =95—97%—влажность перекачиваемой гидросмеси.
Рабочая поверхность иловых площадок
WcyT t (100 -Ра0=3 Л(100—zpac4)
м1,
(34)
где t — продолжительность подсушивания осадка в сутках;
h — высота накапливаемого слоя в м;
2расч— средняя расчетная влажность слоя осадка к концу периода заполнения; в зависимости от условий эксплуатации храсч принимается равной 70—90%.
Продолжительность подсушки осадка на иловых площадках принимается до 30 дней. Подсушенный осадок используют для планировки или вывозят на свалку по указанию санитарного надзора. Уборка подсушенного осадка может быть механизирована с применением автопогрузчиков.
Пример
Требуется определить размеры площадок для подсушивания осадка при расходе сточных вод q = 150 л/сек, поступающих в нефтеловушку, концентрации минеральной взвеси а — 0,5 г/л и продолжительности подсушивания осадка на площадках t = 30 суткам.
Принимаем влажность поступающего на площадки осадка из нефтеловушек гвл = 95%; среднюю расчетную влажность слоя осадка zpacq = 90%; удельный вес осадка (песка) /п = 2,5; коэффициент, характеризующий эффект осаждения взвеси в нефтеловушке, к = 0,7; расчетный слой осадка на площадках для подсушивания п = 0,9 м; дополнительную площадь на время уборки осадка — в размере 15% от рабочей площади.
Суточный объем поступающего осадка определяем по формуле (33)
0,0864X150X0,5X95X0,7
ТУос=-------2,5(100=95)-----= 3’22
Необходимая рабочая площадь иловых площадок по формуле (34)
_ 3,22x30(100—95) _
^раб- 0)9(100—90) ~
53,6 м*.
Необходимая дополнительная площадь на время уборки осадка /’доп = 53,6 X 0,15 = 8,05 .и2.
Полная площадь иловых площадок
F = ^раб + #доп = 53>60 + 8,05 = 61,65 л2-
Принимаем карты размером 4 X 6 м.
Необходимое число карт
Принимаем 3 карты.
§ 23. Накопители осадка
При наличии свободной площади целесообразно применение накопителей для накапливания осадка, выпадающего из сточной воды в песколовках и нефтеловушках. Накопители представляют собой открытые земляные емкости: естественные (овраги, балки, старые русла рек и т. д.) и искусственные, образуемые насыпкой валов при расположении накопителей на ровном месте. Желательно использование оврагов и балок.
При равнинном рельефе, являющемся наиболее характерным на нефтепромыслах, накопители проектируют искусственные — в виде обвалованных земляных емкостей (фиг. 105).
Для равномерного распределения осадка на поверхности, а также осуществления строительства по очередям площадь накопителей разделяют на отдельные секции.
При сооружении накопителей валы насыпают не до полной проектной высоты. Их наращивают по мере накопления, для чего используют осадок из накопителей.
Полная высота оградительных и разделительных валов определяется максимальной высотой накапливаемых слоев (1,8—2,0 ж). Ширина оградительных и разделительных валов вверху 1 м. Откосы валов принимают обычно 1 : 1,5 или 1 : 2.
Распределение осадка по поверхности накопителя производится переносными лотками сборной конструкции, устанавливаемыми на оградительных или разделительных валах. Сечение лотков 30 х 35 см.
Лоток состоит из отдельных звеньев, выполненных из листовой стали толщиной 1,5 мм, с усилением уголками по бортам и ребрам. Длина одного звена 4,5 м (фиг. 106).
Лотки устанавливают на переносных опорах, состоящих из поддерживающей лоток части и раздвижных ног — ферм, выполненных из труб диаметром 1—1/2''. Высота опоры может изменяться на любую величину в пределах 25 см, что позволяет устанавливать лоток с любым уклоном. Каждое звено поддерживается одной опорой. В лотках имеются боковые выпуски в обе стороны и торцевой выпуск в нижнем конце. Вес одного звена 84 кг. К лоткам приделаны ручки для переноса.
14* 211
Напорный трубопровод, транспортирующий гидросмесь, подводится к колодцу, где устраивается стояк, из которого гидросмесь
'Разрез по II
План
Фиг. 105. Накопители осадка.
1 — вал, наращиваемый из осадка; 2 — дренажная труба диаметром 100 лш; 3 — гравий; 4 — колодец с подающим сгонном; 5 — переносный металлический лоток для распределения осадка; в — колодцы для сброса воды; г — трубопровод диаметром 150 лч, отводящий воду в не ртеловушку.
поступает в переносные лотки. При переходе от одного слоя напуска к другому стояк наращивается.
Для предохранения от засорения периодически работающего подающего напорного трубопровода должна быть предусмотрена 212
возможность его опорожнения и промывки. Промывная вода сбрасывается в накопитель.
Вода из накопителей может сбрасываться по так называемой совмещенной системе, т. е. одновременно с верха накопителя через специальные колодцы и с низа через дренаж, или по раздельной системе, когда применяется только один верхний или только один нижний сброс. Колодцы для верхнего сброса устраивают из бетонных колец с пазами для закладки деревянных щитов, через которые переливается сбросная вода.
Фиг. 106. Схема подачи осадка в накопители.
1 — переносный металлический лоток для напуска осадка;
2 — труба диаметром 150 хч для подачи осадка.
По мере увеличения слоя осадка колодцы наращивают бетонными кольцами до нужной высоты. Колодцы располагают по длине карт на расстоянии друг от друга, равном одной трети длины карт. Такая конструкция колодцев позволяет отводить воду из накопителя с любого горизонта.
Из колодцев воду отводят сетью труб в коллектор перед нефтеулавливающими сооружениями.
Для нижнего сброса дренаж устраивают из керамических труб диаметром 100 мм, уложенных в канавах, заполненных сверху хорошо дренирующим материалом — гравием или щебнем.
Дну канав придают уклон 0,005. Расстояние между дренами 15—20 м.
В накопителях при местных нефтеловушках отвод дренажных вод возможен также в канал после нефтеловушки.
Выбор системы сброса воды зависит от местных условий.
При тяжелых гидрогеологических условиях (заболоченные участки), когда устройство дрен затруднено и связано со значительными первоначальными затратами, целесообразно применение верхнего сброса воды из накопителей.
Применение верхнего сброса может быть иногда продиктовано и условиями рельефа, когда имеется возможность отвести самотеком сбросные воды из накопителей обратно в нефтеулавливающие сооружения.
При хорошо дренирующем осадке (при незначительном содержании органических веществ) и благоприятных геологических условиях применение нижнего сброса (дренаж) является наиболее Желательным.
В тех случаях, когда при значительном содержании органических веществ возможно быстрое загрязнение фильтрующего слоя, в целях большей надежности целесообразно применение совмещенной системы сброса воды из накопителей.
Накопители следует проектировать такого объема, который допускал бы вмещение осадка, образовавшегося за 5—10 лет. После заполнения накопителей осадком отводят участки под новые накопители.
Расчет накопителей производят по тем же формулам, что и иловых площадок, исходя из принятой продолжительности накопления осадка.
Пример
Для условий, приведенных в предыдущем примере, определить рабочую поверхность накопителя при пятилетием сроке заполнения осадком и глубине накопителя 1,8 м.
Рабочая поверхность накопителя
_ 3,22x5x365 (100-95)
^раб- 1,8(100—90) 1°12 ’
Принимаем две карты размером 20 X 40 м каждая.
Глава VIII
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
§ 24. Ливнесбросы
Ливнесбросы устраивают обычно перед узлами нефтеула-вливания для сброса излишнего количества ливневой воды (превышающего расчетный расход) в обход нефтеловушек.
Конструкция ливнесброса должна обеспечивать автоматичность действия, наименьшие потери напора, отделение при ливне верхних нефтенасыщенных слоев потока для направления их в нефтеловушку и полное опорожнение сооружения после окончания ливня.
Ливнесброс представляет собой прямоугольную камеру из железобетона (фиг. 107) или из бута. Ширина проточной части должна быть не меньше ширины подводящего канала. Обычно вода течет по лотку 1 ливнесброса, выходя через нижнее выходное отверстие 2. Если приток при ливне превышает расчетную пропускную способность нефтеловушки, то отверстие прикрывается автоматически связанным поплавком-затвором 3 и сооружение заполняется водой. Тогда начинает действовать боковой водослив 4 ливнесброса, отводящий воду в обход нефтеловушки. Для того чтобы нефть, находящаяся в верхних слоях потока, не уходила вместе с водой, перед водосливом устраивают затопленную стенку 5 (не доходящую до дна). Одновременно с боковым водосливом, куда направляются нижние слои потока, работает водосливное окно 6, через которое верхние нефтенасыщенные слои поступают в узел нефтеулавли-вания.
Окно рассчитывается на пропуск не свыше определенного расхода при наивысшем уровне воды в сооружении, который имеет место в момент максимального притока ливневых и производственных вод.
В соответствии с установившейся практикой эксплуатации допускается увеличение пропуска воды через нефтеловушку во время ливня не более чем в полтора раза по сравнению с нормальным производственным расходом. При этом условии максимальная
216
План.
Фиг. 107 Ливнесброс.
высота слоя воды (в м) на боковом водосливе ливнесброса определяется по формуле
3 / {(7 - (7 Y2
I/ --„29п , (35)
I/ msls-lg 4
где дл —расход ливневых вод в м3/сек;
дп — расход производственных вод в м3/сек;
L — длина ливнесброса в м;
т = 0,45 — коэффициент расхода;
g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2.
Высота водосливного окна при расположении его горизонтальной оси на уровне кромки бокового водослива рассчитывается по формуле
, °,67
Ь = ---у-— ,
aVh
где а — ширина окна в м.
Остальные обозначения по предыдущему.
В Баку разработаны ливнесбросы по типу городских ливнесбросов с некоторыми конструктивными изменениями (фиг. 108).
Сточная вода поступает в сооружение по трубопроводу 1 и сбрасывается через боковой водослив 2, перед которым установлена затопленная стенка 3. На выпуске из ливнесброса в направлении нефтеловушки работает выпуск
ной трубопровод, рассчитанный на пропуск полуторного расхода производственных вод при максимальном расходе.
При этом в сооружении образуется спад уровня воды в подводящем канале до отметки шелыги выпускного трубопровода. Отметка кромки бокового водослива принимается на 0,1 м выше оси выпускного трубопровода.
Ливнесброс описанного типа несколько проще в эксплуатации, чем ливнесброс с автоматическим затвором, но отделение нефтенасыщенных слоев вследствие крутого спада воды в сооружении и ее перемешивания менее полно.
Расчетная длина ливнесброса (в м) определяется по формуле
A = 7,6vD].g~-, (36)
где v — скорость движения воды при подходе к сооружению в м/сек;
D =1^— диаметр подходного канала в м;
/ — площадь сечения подходного канала в м2;
hr =Н — 0,1 — /гп.н — напор воды над кромкой водослива в начале ливнесброса в м;
Н — высота слоя воды при подходе (считая от оси лотка в канале) в м;
/гп.н=3,2——потеря напора под затопленной стенкой в .и; г>ст — средняя скорость протока воды под стенкой;
/г2 = -|- 0,1—/гп. н—напор воды над кромкой водослива в конце
ливнесброса в м;
d — диаметр лотка в канале в м.
§ 25. Аварийные амбары
, Аварийные амбары располагают в узлах нефтеулавливания производственно-ливневой канализации промыслов или заводов. Их основное назначение заключается в приеме нефти, поступающей в большом количестве в канализационную сеть при авариях.
Кроме того, во время дождей, когда центральная нефтеловушка перегружается сточными водами, аварийный амбар используется как резервная емкость.
Сточная вода, содержащая нефть, направляется в амбар самотеком из канала (лотка), подающего сточную воду на нефтеловушку.
После отстаивания в аварийном амбаре всплывшая нефть отводится для последующего обезвоживания в местные разделочные резервуары или на заводскую обезвоживающую установку. Вода, отстоявшаяся в аварийном амбаре, выпускается равномерно в отводной канал.
По существующим нормативным данным полезный объем аварийного амбара принимается равным половине расчетной емкости
самого крупного нефтяного резервуара в районе, обслуживаемом данным узлом центрального нефтеулавливания.
Практически полезные объемы амбаров — от 250 до 5000 -ч3, а иногда и более.
Амбары работают только периодически; их, как правило, устраивают земляными глубиной 1,5—3 м (фиг. 109). Впускают сточную воду в амбар по трубопроводу, оборудованному отбойником.
Фиг. 109. Аварийный амбар.
1 — лебедка; 2 —’шарнирная труба; 3 — подающий трубопровод с отбойником.
Выпуск воды и нефти осуществляется при помощи трубы, укрепленной на горизонтальном шарнире. Трубу поднимают или опускают на канате ручной лебедкой грузоподъемностью 0,5 т, которая установлена на специальном помосте. Выпускная труба присоединяется к всасывающей линии насоса.
При проектировании амбаров и, в частности, при определении уклонов их откосов, при проектировании противофильтрационных мероприятий и т. п. необходимо принимать во внимание геологические и гидрогеологические условия, а также режим эксплуатации сооружений.
Следует учитывать, что большую часть времени амбары не заполнены жидкостью (сточной водой с нефтью), вследствие чего по
верхность откосов подвергается воздействию солнечной радиации, высоких или низких температур воздуха, атмосферных осадков и ветра.
В период дождей и при авариях, когда амбары временно заполняют жидкостью, происходит увлажнение поверхности откосов и грунтов. Такое же явление наблюдается при наличии грунтовых вод. Увлажнение снижает величину угла внутреннего трения грунтов.
Угол внутреннего трения воздушно-сухих грунтов имеет следующие средние значения (в градусах):
Глина .....................................15
Суглинки ..................................20
Супески мелкозернистые ....................25
Супески среднезернистые....................30
Пески мелкозернистые пылеватые.............30
Пески средние и крупные....................30
Наряду с углом внутреннего трения при подборе уклонов откосов следует учитывать также силу сцепления частиц грунта и его плотность (объемный вес).
Сцепление в грунтах является важным фактором, от которого зависят их прочность и устойчивость. Уменьшение влажности, как правило, способствует сцеплению частиц грунта и, следовательно, позволяет увеличить крутизну откосов.
Небольшое увлажнение усиливает сцепление частиц песка. Примерные данные о величине сил сцепления для некоторых грунтов приводятся в табл. 17.
Таблица 17
Величины силы сцепления грунтов
Наименование грунтов Сила сцепления частиц грунтов, тп/лс2
сухих при наличии воды
Глина 5—8 0,5—11
Суглинки 2-5 0,3—0,8 1
Супески 1—3 —
Пески мелкозернистые пылеватые 0,3 2,0 2
1 Граница текучести.
2 Средняя влажность.
Указанные выше параметры, характеризующие геотехнические свойства грунтов, необходимо уточнять в каждом случае лабораторными исследованиями образцов, взятых на месте строительства.
Для подбора уклонов существенное значение имеет также высота откосов. При большой высоте может оказаться необходимым уменьшить уклон откоса.
Для определения уклона откосов можно воспользоваться графоаналитическим методом, часто применяющимся при проектировании мелиоративных и гидротехнических сооружений и дающим достаточно точные результаты х.
На графике (фиг. 110) отложены кривые значений приведенного угла внутреннего трения в пределах от 0 до 25°:
ч>
Т’пр — у,
где tp — фактический угол внутреннего трения данного грунта;
к — коэффициент запаса на устойчивость откоса, равный 1,2—1,4.
На вертикальной оси показаны значения вспомогательного параметра
где с — удельная сила сцепления грунта в т/м2-,
у — объемный вес грунта в т/м3', Н — высота откоса в м.
Зная <р и М, можно по горизонтальной оси определить угол наклона откоса к горизонту и соответствующее этому углу отношение высоты к заложению откоса (уклон откоса). Объемный вес грунта при отсутствии лабораторных данных ориентировочно принимается для плотной глины 2,0—2,4 т/м3, для пористой глины 1,6— 1,85 т/м3, для крупнозернистого сухого песка 1,5—1,6 т/м3, для среднезернистого мокрого песка 1,8—2,0 т/м3, для суглинков 1,7—1,9 т/м3.
1 Анисимов Н. И. Плотины. Изд. Мин. речи, флота, 1947.
Пример пользования графиком
Дано. Аварийный амбар с высотой откосов Н = 3,0 м сооружается в суглинках при наличии грунтовой воды. Расчетные параметры грунта по лабораторным данным: угол внутреннего трения <р = 20°; удельная сила сцепления с = 0,4 т/м3', объемный вес у = 1,9 т/м3. Коэффициент запаса на устойчивость откоса принимается равным 1,3.
Определяется:
М = ~куН = 1,3X1,9X3,0 = °’054’
<р 20 ’>пр--р-^=15 •
При полученных значениях М и упр по графику уклон наклона откоса равен 32°, что соответствует уклону откоса 1 : 1,6.
В соответствии с опытом мелиоративного строительства уклоны откосов при высоте их до 2,5 м можно ориентировочно принимать для глин и суглинков от 1 : 1,5 до 1 : 1,75, для супесей от 1 : 1,75 до 1 : 2,25, для песков от 1 : 2,0 до 1 : 2,5 и более пологие.
Аварийные амбары следует защищать от проникновения в них грунтовых вод во избежание снижения полезной емкости, а также от утечки из них нефтепродуктов.
С этой целью на основе опыта эксплуатации в аварийных амбарах устраивают противофильтрационные экраны:
1) при гравелистых или песчаных грунтах;
2) при трещиноватых глинах или скальных породах;
3) в тех случаях, когда опытным путем или расчетом на фильтрацию определена возможность значительной утечки продукта.
Фильтрационный расход (в м3/сутки) может быть определен по следующей эмпирической формуле:
<37>
где кф—коэффициент фильтрации в м/сутки',
В— радиус депрессионной воронки вокруг амбара в м; для мелкозернистых грунтов (суглинков, пылеватых песков) В — 100 200 м, ’ для среднезернистых (супесчаных)
грунтов 200 4- 400 м и для крупнозернистых песков 400 4- 600 м;
г — среднее расстояние от центра до края выемки амбара в л«; h — полезная глубина амбара в м.
В табл. 18 приводятся средние значения коэффициента фильтрации для различных грунтов. В каждом случае коэффициент фильтрации должен быть определен опытным путем.
Для освобождения аварийного амбара от нефти требуется несколько суток. Допускается, чтобы утечка воды в грунт за этот период не превышала 10% емкости амбара, что практически всегда меньше содержания воды в нефти, поступающей в амбар при аварии.
Если же фильтрационный расход превышает указанный предел, то возникает опасность утечки в грунт также и нефти; в таких случаях необходимо устройство противофильтрационного экрана.
Таблица 18
Коэффициенты фильтрации грунтов
Наименование грунтов Эффективный диаметр частиц грунта, мм Коэффициент фильтрации, м/сутки
Песок:
крупный 0,58 155
среднезернистый .... 0.29 70
мелкозернистый 0,18 40—15
Супесок 0,02 0,08-0,1
Суглинок 0,005 0,00025
Глина 0,001 Практически 0
В тех случаях, когда грунтовые воды используются для водоснабжения, даже незначительная фильтрация в грунт не может быть допущена.
В качестве материала для противофильтрационных экранов используются естественные грунты, преимущественно суглинки, обладающие объемной усадкой не свыше 4% и достаточно пластичные; применение жирных глин и суглинков с большой усадкой не допускается во избежание растрескивания экрана в летнее время.
Толщина сплошного экрана в какой-либо точке принимается равной одной десятой глубины воды до этой точки, но не менее 25 см.
Экран следует укладывать слоями толщиной не более 12-—15 см каждый. Донную часть экрана нужно укатывать тяжелыми катками, а откосы утрамбовывать трамбовками весом 10-—12 кг (площадью 100 см2).
Уплотнение должно производиться до тех пор, пока не будет достигнута постоянная пористость.
В целях лучшего сцепления экрана с основным грунтом поверхности выемки амбара нужно делать неровными; их следует взрыхлять тяжелыми граблями.
Экран должен быть проверен на всплывание. При сооружении амбаров с экранами необходимо стремиться к тому, чтобы дно амбаров было расположено выше уровня грунтовых вод.
Даже при небольшом гидростатическом давлении экран необходимо дополнительно нагружать балластным слоем из грунта или камня. Толщина балластного слоя вместе с экраном (при одинаковом объемном весе грунта, балластного слоя и экрана у = = 1,8 т/м3) в зависимости от величины гидростатического давления обычно такова:
Гидростатическое давление грунтовых вод на уровне низа экрана, м ...... 0,70 0,80 0,90 1,00 1,20 1,50 1,80
Толщина балластного слоя вместе с экраном, м ... . 0,40 0,45 0,50 0,55 0,65 0,85 1,00
Балластный слой толщиной 0,20—0,25 м желателен и при отсутствии грунтовых вод в целях предохранения поверхности экрана ют повреждения вследствие изменения температуры, а также от механических повреждений.
§ 26. Регулирующие емкости
Устройство регулирующих емкостей требуется в тех случаях, когда удаление атмосферных сточных вод из определенных участков производится путем перекачки, а также в случаях, когда предусматривается разбавление загрязненных сточных вод в водоеме.
В первую очередь в качестве регулирующих емкостей следует использовать местные естественные понижения рельефа, пруды или озера.
Искусственные регулирующие емкости сооружаются земляные •с откосами, прямоугольные или круглые в плане.
Если емкости устраиваются на фильтрующих грунтах, то часто возникает необходимость в защите подземных вод от загрязнения их нефтесодержащими сточными водами. Для того чтобы в регулирующие емкости не фильтровались подземные воды, желательно располагать основание емкостей выше горизонта подземных вод.
Защитные мероприятия против фильтрации обычно заключаются •в устройстве глиняных экранов (о фильтрационных мероприятиях и подборе уклонов земляных емкостей см. § 25).
Сточная вода поступает в емкость самотеком по каналам. Откачивают воду насосами из приямка, имеющегося в емкости, устроенного из бутового камня или бетона. В обычное время приямок используется как резервуар для производственных сточных вод.
Количество сточных вод, поступающих в регулирующие емкости, -определяется методами, применяемыми при расчете водостоков. Полезный объем регулирующего сооружения
W ~ 0,061 (tpqF— w + qn), (38)
где t — расчетная продолжительность ливня в минутах (определяется на основе фактических наблюдений — по записям дождемеров);
у—коэффициент стока;
q — интенсивность выпадения дождя расчетной продолжительности при вероятности повторения Р лет в л/сек на 1 за; величина периода Р принимается в зависимости от значимости объекта, условий рельефа, величины расчетного расхода; для нефтепромыслов при средних уклонах местности обычно принимается Р = 0,33 4- 0,50 для открытой системы водостоков;
F —площадь водосбора в за;
w —производительность насоса для откачки воды из емкости в л/сек;
qn—приток производственных сточных вод в емкость в л)сек; 0,06 —коэффициент для перевода объема в м3 при принятых размерностях.
Интенсивность выпадения дождя определяется по формуле ЛНИИКХ (Ленинградский научно-исследовательский институт коммунального хозяйства) [22]
20п?2О (1Д-С lg Р) , .
q = ------—-------—- л]сек с 1 га, (39)
где <?20 — интенсивность ливня в данной местности продолжительностью 20 мин. при Р = 1 год;
t — продолжительность ливня в минутах;
п — величина, зависящая от местных условий;
С — коэффициент климатических особенностей района;
Р — повторяемость ливня.
Средние значения коэффициента С для различных районов СССР следующие:
Европейская территория Союза без северного побережья Черного моря, Крыма и Приуралья ...............0,85
Северное побережье Черного моря (Ростов-на-Дону, Одесса)....................................... 1,00
Крым..............................................1,2—1,5
Северный Кавказ ................................... 1,00
Западное побережье Каспийского моря................ 1,30
Черноморское побережье Кавказа и Закавказья . . . 1,85
Приуралье, западные склоны Урала................... 1,00
Сибирь ............................................ 1,00
Средняя Азия....................................... 1,20
Дальний Восток..................................... 0,90
Средние значения величины п лежат в пределах 0,65—0,70 для центральной полосы СССР, причем значения эти имеют тенденцию к уменьшению в районах, близких к морям. В районах континентальных, удаленных от морей, значения п больше средних величин. Значения п для основных нефтепромысловых районов таковы:
Бакинский (Апшеронский полуостров) .............0,5—0,55
Грозненский....................................... 0,65
Краснодарский (Майкоп)............................ 0,65
Куйбышевский (Ставрополь)......................... 0,69
Куйбышевский (Бугуруслан)......................... 0,72
Уфимский (Ишимбай, Туймаза)...................... 0,73
Молотовский (Краснокамск) ........................ 0,74
Значение q20 можно принимать по карте, приведенной на фиг. 111.
По формуле (39) интенсивность ливня можно определять для бассейнов площадью до 200 га.
Для бассейнов площадью 200 га и более следует принимать поправку г] к интенсивности ливня, учитывающую неравномерность выпадения осадков на площади бассейна по табл. 19 в зависимости от продолжительности ливня.
Коэффициент стока определяется по формуле
0,2.0,1 / / л\
<P = zcpq 't (40)
где zcp — средний эмпирический коэффициент, зависящий от рода поверхности площади стока.
Таблица 19
Значение поправочного коэффициента ц
Плошадь, га Значения коэффициента rj в зависимости от продолжительности ливня в минутах
15 30 45 60
200 0,96 1,00 1,00 1,00
400 0,92 0,96 0,98 1,00
600 0,88 0,91 0,95 0,98
800 0,85 0,91 0,94 0,97
1600 0,77 0,84 0,89 0,92
2000 0,73 0,81 0,87 0,90
ЯГ 24 32 4с ча 56 64 п ю
Фиг. 111. Схема распределения интенсивности ?2о в л/сек га [22].
Различные поверхности имеют следующие величины частных коэффициентов z:
Незамещенные поверхности (неутрамбованные) .... 0,038
Гравелистые и плотные грунты ....................0,090
Шоссе неасфальтированное.........................0,125
Булыжная мостовая................................0,145
Бетонная мостовая ............................. 0,237
Торцевая мостовая ...............................0,240
Асфальтовая поверхность ..........0,320
Крыши .......................................... 0,320
Средний расчетный коэффициент z равен сумме произведений частных коэффициентов на величину площадей с разными видами покрытия в процентах от общей площади водосброса.
Интенсивность откачки не оказывает большого влияния на объем регулирующей емкости, так как продолжительность откачки во много раз превышает продолжительность заполнения емкости при ливне. Поэтому производительность насоса принимается относительно небольшой.
Однако в отдельных случаях может оказаться выгодной более интенсивная откачка, так как затраты на перекачивающее оборудование, здание насосной, трубопроводы и прочее могут окупаться экономией капитальных затрат, получаемой вследствие снижения полезного объема регулирующей емкости. Наиболее выгодный режим откачки определяется путем технико-экономического сравнения вариантов.
Пример
Требуется определить полезную кубатуру регулирующей емкости при следующих данных: водосборная площадь F = 420 га, в том числе 80% незамещенной поверхности, 15% плотных грунтов и 5% асфальтовых покрытии; расход производственных вод <7Л = 200 л^сек', производительность насосов для откачки tv = 250 л/сек; расчетная продолжительность дождя t = = 90 мин. Принимаем период повторяемости расчетного дождя Р — 0,5 года; показатель степени п = 0,73.
Интенсивность дождя по формуле (39)
_ (. + С lgС) 20»» х 70 х 0,7 т ,
I" уО»3
Коэффициент, учитывающий род поверхности водосбора:
гср = 0,038 X 0,8 + 0,09 X 0,15 + 0,320 X 0,05 = 0,06.
Коэффициент стока по формуле (40)
<р = 0,06 X 16,350’2 X 900’1 = 0,146.
Полезная кубатура регулирующей емкости по формуле (38)
W = 0,06 X 90(0,146 X 16,35 X 420 — 250 + 200) = 5108 .и3; принимаем 5000 м'\
§ 27. Разделочные резервуары
Резервуары на очистных сооружениях, предназначенные для обезвоживания (разделки) уловленной нефти путем отстаивания из нее воды, называются разделочными. Устройство этих резервуа
ров непосредственно на площадке очистных сооружений, как уже отмечалось выше, предусматривается только в тех случаях, когда вблизи нет заводских или промысловых сырьевых резервуаров, в которые можно было бы перекачать нефть из нефтеловушки.
Резервуары применяют металлические стандартной емкостью 100, 200 , 300 м* и больше (ГОСТ 2486-51).
Обычно устанавливают не менее двух резервуаров, работающих попеременно.
Продолжительность разделки в каждом резервуаре, включая операции по наполнению их обводненной нефтью, отстаиванию, спуску воды и откачке нефти, не превышает 3 суток.
Обезвоженную нефть перекачивают в резервуарный парк; от-стоенную воду вновь пропускают через нефтеловушку.
Обычно предусматривается подогрев обводненной нефти. Только в южных заводах и на нефтепромыслах разделка производится иногда без подогрева, но при более длительном отстаивании. Одпако эффект отделения воды получается при этом недостаточный.
При. разделке нефти применяются:
1) отстаивание при нагревании нефти от 5—20° до 60—80°, что занимает от 12 до 15 час.;
2) отстаивание при температуре 60—80е в течение 18—24 час.;
3) остывание нефти от 60—80° до 5—20°, для чего требуется также 12—15 час.;
4) закачка обводненной нефти, удаление отстоенной воды, опорожнение резервуара, промывка и т. д. в течение 24 час.
Обводненную нефть подогревают в резервуарах при помощи змеевиков паром давлением от 3 до 10та; диаметр змеевиков 50— 75 мм. Для этой цели может быть использован отработавший пар от паровых насосов.
Оборудование разделочных резервуаров в основном такое же, как и обычных нефтяных резервуаров. В них устанавливаются предохранительный и дыхательный клапаны, сифонный кран, прибор для замера уровня, огневой предохранитель, хлопушка и др.
В соответствии с противопожарными техническими условиями резервуары должны быть расположены в обваловании. На фиг. 112 приведен план расположения резервуаров для нефти на площадке очистных сооружений.
Пример
Требуется подобрать резервуары п определить расход пара для разделки прп суточном количестве обводненной нефтп 35 .и3; обводненности нефти 20% и удельном весе смеси 0,9 (прп температуре в зимнее время 10°).
Емкость каждого пз двух попеременно работающих резервуаров при продолжительности разделки нефтп 3 суток должна быть 35 X 3 = 105 .м3.
Принимаем стандартные резервуары емкостью 100 м3, диаметром 5,68 м, высотой 4,14 м.
Вес жидкости (нефтп с водой) в резервуаре
100 X 1000 X 0,9 = 90000 кг.
Средняя расчетная теплоемкость смеси
0,8 X 0,5 0,2 X 1,0 = 0,6 ккал/кг,
где 0,5 и 1,0 — теплоемкость нефтп п воды.
•ионооовн
я MHOHOdno'gAdx эиитавянэвоя — 9Z !ионэоэвн хо HoaodnogAdx ивнйопвн — st ‘ I •’ g ионокнЛ 5 впинхээи — Pi iww one х X (Ж мохон — er !Л<1миээ<1 я ww eg J HOdiawBiffl Koaodn -охвэпэКпон — гт ‘.Birndan — it Ьюш иояохэя.) — от tBdowBK ним моти — в !«'»* 009 — вяээп н mr 0Z — вкЛхпд ‘юг 001 — визой ojoxoiradoeoHnidM nioiro — s !в<1эивя ивпапкоонэп — Z iXdoanood и w 001 wodxoic -вии jioaodnoiBOH3VH(»i — 9 ‘ими -эиавн охонеии хвэнэИнои — s iBdoanoad хо ипг ooj NodxoKBiiH KoaodnodBn — т ‘.wvr wodxaw -вин ивяияоэие я HoHOdnodBn —£ !эпхийноп эоаохчивфэв — г '.1ПГ 009 KodxawBiiH еви — г
чифэн вгИ i[0(Ii;.\i[d,)god XHHhoiroKeed oiiHBHoWXdoQO И ЭПНЭШОЕСШЭВс! "ZU ’1Иф
HDUU
-— OOOOS
Расход тепла на подогрев смеси от 10 до 80°
90000 X 0,6 (80—10) = 3780000 ккал.
Боковая поверхность резервуара
3,14 X 5,68 X 4,14 = 74 .и2.
Поверхность зеркала обводненной нефти в резервуаре
3,14 х 5,682 2
-----т----= 2о,3 м.
4
Часовая потеря тепла в резервуаре при средних коэффициентах теплопередачи для стенок резервуара 8,0, перекрытия 6,0, днища 3,0 ккал/м2 час град при наружной температуре воздуха минус 30° и температуре грунта под днищем 0° составит
74 X 8,0 (80 + 30) + 25,3 X 6,0 (80 + 30) + 25,3 X 3,0(80 + 0) =
= 90000 ккал.
Максимальная часовая потребность в тепле при продолжительности подогрева обводненной нефти 15 час.
3780000, 90000 = 342Q00 ккал/час_
15 '
Максимальный расход пара при его теплосодержании 552 ккал]кг, что соответствует температуре пара около 180° и давлению 10 ата, с учетом снижения 100 ккал/кг за счет содержания конденсата составляет
342000 . .
552x1666=°’62 т!час-
Фиг. ИЗ. Железобетонные резервуары сборной конструкции.
а — четырехэлементный цилиндрический; б — овальный с цельной стенкой; 1 — днище; 3 — полуцилпндрические пли четвертные сборные степкп; 3 — перекрытие (ребристая плита); 4 — блок (цельная стенка резервуара); 5 — перекрытие из 2—3 сборных плит.
Кроме обычно применяемых металлических резервуаров для уловленной нефти, могут быть построены и неметаллические емкости.
Наиболее экономичными в отношении расхода металла следует считать железобетонные резервуары с предварительно напряженной высокопрочной арматурой и массивные резервуары из местных строительных материалов — камня и кирпича.
Цилиндрические железобетонные резервуары с предварительно напряженной арматурой имеют повышенную плотность
бетона. Кроме того, вследствие применения высокопрочной стали для них требуется металла в два с лишним раза меньше, чем для обычных железобетонных резервуаров. Эксплуатация таких резервуаров, построенных для хранения темных нефтепродуктов, дала положительные результаты.
Большой интерес представляют железобетонные резервуары сборных конструкций, которые можно строить индустриальными методами, что особенно важно при массовом строительстве.
Резервуар емкостью до 100 .и3 можно собрать всего из 3—4 транспортабельных блоков, заготовленных в заводских условиях. Таг кие резервуары (фиг. ИЗ) могут изготовляться в массовом количестве на заводах железобетонных изделий. Днища сборных резервуаров рекомендуется делать монолитными, на месте.
Сборные железобетонные резервуары для разделки уловленной нефти могут быть, так же как и металлические, надземные для возможности самотечного выпуска из них отстоенной воды.
§ 28. Насосные станции
Насосные станции для перекачки нефти
Насосные станции служат для перекачки нефти из нефтеловушек в сырьевые емкости нефтепромысла или нефтезавода или в случае необходимости в местные разделочные резервуары с последующей перекачкой уже обезвоженной нефти в сырьевые емкости.
Станции работают периодически, т. е. насосы включают по мере накопления нефти в сборных резервуарах, устраиваемых при насосных станциях для приема нефти из нефтеловушки, и выключают после полной откачки.
Производительность насосных станций определяется по количеству уловленной нефтп с учетом ее обводненности, которая составляет 20—40%.
Наиболее подходящими являются насосы производительностью 10—-15 м3/час при напорах в пределах 30—200 лг, на крупных нефтеперерабатывающих заводах производительность насосов может быть до 30—60 м3/час.
Для перекачки нефти лучше всего устанавливать поршневые приводные или паровые насосы, однако могут быть применены и центробежные насосы. Часто применяют насосы двухцилиндровые паровые поршневые марки В-4 производительностью 36—60 м31час с наибольшим давлением нагнетания до 100 м. При меньшей производительности устанавливают паровые поршневые насосы марки НПН-3. Кроме того, применяют нефтяные поршневые насосы типа 9ГР с клиноременной передачей производительностью 60— 80 м3 /час. Для перекачки нефти иногда используют центробежные насосы, имеющие следующую техническую характеристику: марка насосов 5Н-5 х4к, производительность 35 .и3/час, высота напора 80 м, мощность электродвигателя 40 квт. Электродвигатель к насосу 5Н-5 х4к взрывобезопасного типа.
Возможность применения центробежных насосов ограничивается вязкостью перекачиваемой нефти. Во избежание резкого снижения к. п. д. центробежного насоса вязкость нефти не должна превышать 0,25—0,30 см2/сек, хотя по некоторым данным применение центробежных насосов экономически оправдывается при кинематической вязкости нефти даже до 1,5 см2/сек.
Применение центробежных насосов для перекачки обводненной нефти следует ограничивать еще и потому, что при этом образуется эмульсия, которая затрудняет последующую разделку нефти.
Для поршневых насосов изменение вязкости нефти (до 50 см2/сек) оказывает незначительное влияние на к. и. д. Эти насосы требуют
I—t,50-i—у)-*---- 4/-------
Фиг. 114. Насосная станция для перекачки нефти паровыми поршневыми насосами.
1 — шиберы; 2 — напорный патрубок; 3 — дренаж от насосов; 4 — подача нефти из нефтеловушек; 5 — подача нефти из аварийного амбара; 6 — колодец; 7 — сборный резервуар; 8 — напорный трубопровод в заводские резервуары: 9 — ручной насос; 10 — вытяжная шахта; 11 — предохранительный пружинный клапан диаметром 5U лш: 12 — насосы НПН-3; 13 — нефть от разделочных резервуаров; 14 — нефть к разделочным резервуарам.
здания больших размеров, что хотя и ведет к увеличению строительной стоимости, однако оправдывает первоначальные затраты, так как поршневые насосы более надежны в эксплуатации.
Электродвигатели должны быть взрывобезопасного типа. При отсутствии таких двигателей следует применять паровые насосы.
На фиг. 114 показана насосная станция для перекачки нефти, поступающей из нефтеловушки и аварийного амбара. Насосная станция оборудована двумя паровыми поршневыми насосами марки 232
НПН-3 производительностью от 11 до 22 м3/час с максимальным-напором до 200 м; один из насосов рабочий, а второй резервный. Кроме того, имеется ручной поршневой насос марки БКФ-2 завода «Красный факел» производительностью 0,9 .и3/час с развиваемым напором до 30 м, предназначенный для откачки воды, стекающей от насосов и при мытье полов. Полы в насосной сделаны из несгораемого материала с уклоном для стока в производственную канализацию через гидравлические затворы. Для смыва нефти и нефтепродуктов в насосной установлены водяные поливочные краны. При насосной станции расположен отдельный приемный резервуар для нефти. Резервуар имеет два отделения, чтобы их можно было поочередно выключать и очищать от осадка, которого особенно много попадает из нефтеловушек на нефтепромыслах. Для регулирования поступления нефти в отделения резервуара имеется колодец с шиберами на трубах, подающих нефть в резервуар. Насосные станции этого типа применяются в настоящее время в составе очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов.
На фиг. 115 показана насосная станция с ротационным зубчатым насосом.
Широкий диапазон вязкости нефтей (Е == 130 -? 300), перекачка которых возможна зубчатыми насосами, позволяет применять их для перекачки почти всех нефтей.
Однако зубчатые насосы в большей степени, чем насосы других типов, подвержены износу (корпус, шестерни, подшипники) при наличии в перекачиваемой жидкости твердой взвеси.
Срок службы зубчатых насосов при нормальных условиях работы равен примерно 5000 час.
Весьма удобны насосные станции, оборудованные насосами с вертикальным валом.
Такие насосные станции строят совмещенными с приемными резервуарами. Нефть из нефтеловушки и аварийного амбара по сборным трубам поступает в приемный резервуар и откачивается из него насосами с вертикальным валом непосредственно в резервуары завода пли промысла для разделки и последующего использования.
На станциях следует устанавливать не менее двух насосов, из которых один должен быть рабочим, а другой резервным. Расчет нефтепроводов и определение мощности двигателей для насосов
Необходимый диаметр трубопровода (в .’«) определяется по формуле
где q — расчетная производительность насоса в м3/сек-,
v — скорость движения нефти в м/сек, принимаемая в зависимости от ее вязкости для всасывающих труб от 0,8 до 1,5 м/сек, для напорных труб от 1,0 до 2,5 м/сек (чем больше вязкость, тем меньше должна быть скорость).
Потеря напора h (в м) в трубопроводах, как всасывающих, так и напорных, определяется по формуле
тде Я — коэффициент трения, зависящий от характера движения жидкости и состояния стенок трубы (их шероховатости);
~1 = /факт + /экв — расчетная длина трубопровода в м, равная фактической длине всех прямолинейных участков, плюс
5300
вытяЖная шахта
План
части помещения
5300
насосом.
эквивалентная длина, т. е. такая условная длина, на которой потери напора на трение равны сумме потерь от местных сопротивлений на всем трубопроводе.
Эквивалентная длина выражается числом диаметров прямой трубы.
Значения /экв для местных сопротивлений можно принимать такими:
Вход жидкости из резервуара в трубу..............20—40
Колено с радиусом закругления от двух до восьми диаметров....................................... 10
То же с радиусом закругления, равным одному диаметру .......................................... 20
Угольник стандартный ............................... 30
Тройник при прямотоке............................30—50
» » повороте..............................40—60
Задвижка открытая или сальниковый компенсатор . . 10
П-образный компенсатор...........................80—120
Всасывающий фильтр...............................75 — 100
Обратный клапан..................................... 75
Потери напора на местные сопротивления при ориентировочных расчетах могут приниматься в пределах 10—15% от потери по длине трубопровода.
Коэффициент сопротивления Л определяется в зависимости от числа Рейнольдса
Re = --, V
где v — кинематическая вязкость жидкости в см2]сек.
При числе Рейнольдса до 2000, т. е. при ламинарном режиме движения жидкости:
Я = 64 Re-1.
При числе Рейнольдса 3000 и выше, т. е. при турбулентном движении жидкости:
Я = 0,3164 Re"0’25. (43)
Для участка неопределенности (Re = 2000 4- 3000) коэффициент сопротивления с некоторым запасом определяется по формуле (43).
Мощность двигателя (в кет) определяется по формуле
N — 9rkH ~ 102»? ’
где q — производительность насоса в л/сек’, у — объемный вес нефти в кг)л при наинизшей температуре перекачки;
к — коэффициент запаса, принимаемый при N < 1 кет — 1,50, N = 1 4- 2 кет — 1,30, N = 2 4- 5 кет — 1,20, N > >5 4- 50 кет — 1,10; N >50 кет — 1,06 — 1.08,
Н — полный напор в м;
rt — к. п. д. насоса, принимаемый для центробежных насосов 0,60—0,75, для поршневых насосов без зубчатой передачи 0,65, с зубчатой передачей 0,60.
Двигатели следует устанавливать взрывобезопасные.
Пример
Требуется подобрать насос и рассчитать трубопроводы при следующих данных: количество перекачиваемой нефти q = 10 л/сек; удельный вес нефти при перекачке 0,90; вязкость нефти при 5° (кинематическая) 0,250 см'Чсек; длина напорной и всасывающей линий 950 м; геометрическая высота подъема 50 м. Принимаем скорость движения нефти в напорном и всасывающем трубопроводах v = 1,0 м]сек.
Диаметр трубопровода
, 1/4? 1/" 4x0,01 п
<7= I/ —I/ -—г-—, —=0,125 jt=125 мм.
Г nv Г 3,14 х 1,0
Значение числа Рейнольдса по формуле (42)
Коэффициент сопротивления по формуле (43)
Л= 0,3164 X 5ООО-0,25 = 0,0376.
Местные сопротивления в эквивалентной длине (см. стр. 235) составляют /экв = 640 X 0,125 = 80 м; расчетная длина I = 950 4- 80 = 1030 м.
Общая потеря напора во всасывающем и напорном трубопроводах по формуле (41)
л = °’0376-(М2ГхТОГ8Г = 16’0 м-
Полный напор насоса И — 16,0 + 50 = 66,0 м. Устанавливаем два паровых поршневых насоса марки В-4 производителытостью Q = 36 м3 /час, напором Н = 100 .и; один насос рабочий, второй резервный.
Насосные станции для перекачки осадка
Насосные станции для перекачки осадка из нефтеловушек или, как их часто называют, иловые насосные станции, лучше всего оборудовать вертикальными центробежными насосами с взрывобезопасными электродвигателями.
В этом случае получаются меньшие габариты здания насосной станции и лучшие условия эксплуатации, так как электродвигатели устанавливаются в сухом помещении и обслуживающий персонал находится в светлом и хорошо вентилируемом помещении.
На фиг. 116 приведен тип насосной станции для перекачки осадка от нефтеловушек с вертикальными центробежными насосами марки 21 /2 НФуВ.
В здании насосной станции должен быть водопровод, который подводится к сальникам насосов для гидравлического уплотнения. 236
Помещение насосных станций для перекачки осадка и помещение резервуаров должны быть оборудованы вентиляцией не менее чем с трехкратным обменом воздуха.
Фиг. 116. Насосная станция для перекачки осадка насосами с вертикальным валом.
1 — кошка грузоподъемностью 0.5 т; 2 — таль червячная; 3 — электродвигатель марки АДФ 41/4 мощностью 9,3 кет; 4 — ходовые скобы; 5 — напорный трубопровод на иловые площадки; 6 — центробежный насос 21/г НФуВ; 7 — илопровод от нефтеловушки.
§ 29. Водомерные установки
В настоящее время на канализационных очистных сооружениях для измерения расхода воды применяют чаще всего водомерное устройство (фиг. 117), представляющее собой лоток с суженной средней частью (горловиной).
Расход воды, проходящей через лоток, определяется на основании гидравлических зависимостей, существующих между расходом д и падением уровня Н—h, вызываемым сужением потока в лотке.
Водомерный лоток этого типа состоит из следующих основных частей: подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. Лоток устраивают на канале правильного (обычно прямоугольного) сечения.
По
По П-П
Фиг. 117. Водомерный лоток.
1 — труба газовая диаметром 65 лии; 2 — колодец для замера уровня воды; 3 — осадочная часть колодца.
В горловине боковые стенки лотка строго вертикальны и параллельны, а плоскому дну придают уклон в сторону движения воды, равный 0,375. От ширины горловины b зависят длина подводящего раструба и ширина входа и выхода. Длина подводящего раструба (в см) по оси I—I должна быть 1г = 0,56 -|- 120; ширина входа А = 1,206 -|- 48; ширина выхода Б =6 + 0,30.
Для всех водомерных лотков (за исключением лотка с 6 =0,15 м) длину горловины Z2 и длину отводящего раструба по оси лотка ls принимают постоянными, равными: 12 = 60 см и Z3 = 90 см. Дно подводящего раструба горизонтальное, а дно отводящего раструба имеет обратный (к горловине) уклон, равный 0,166, т. е. отметка дна отводящего раструба на выходе на 7,5 см ниже отметки дна подводящего раструба (В = 7,5 см).
В лотке рассматриваемого типа потери напора весьма невелики. Для измерения расхода необходимо измерить только высоту слоя воды Н перед лотком в точке х, находящейся на расстоянии 2/3 1Х от горловины. Расход воды (в м3/сек) определяется:
при b = 0,15 м по эмпирической формуле q = 0,384 Я1’58; (45>
при Ь =0,30 4- 1,5 м по эмпирической формуле
q = 2,365 На,
(46)
где а — показатель степени; при b =0,3 м а =1,522; при b = = 0,5 м а =1,540; при 6=0,75 м а = 1,558; при 6=1,0 м а = = 1,572; при 6= 1,25 м а = 1,577.
Приведенные формулы для определения расхода дают верный результат до тех пор, пока глубина h воды над порогом водослива в точке Г (на границе размеров 12 и Z3) будет меньше 0,5 Я для лотков с 6 = 15 см и меньше 0,7 Я для лотков с 6 > 30 см.
Размеры лотка в зависимости от пропускной способности принимаются по табл. 20.
Таблица 20
Размеры водомерных лотков, принимаемые в зависимости от пропускной, способности
Пропускная способность Размеры, СМ
лотка, л/сек
мини- макси-
маль-нан маль-ная ь 11 12 1з Ц "/ill А Б В
5 60 15 60 30 60 62,5 40 40 40 11,5
5 500 30 135 60 90 137,5 92,5 84 60 22,5
10 750 50 14э 60 90 147,5 98,5 108 80 22,5
10 1150 75 157,5 60 90 160 107 138 105 22,5
20 1500 100 170 60 90 173 115,5 168 130 22,5
20 2000 125 182,5 60 90 186 124 198 155 22,5
30 3500 150 195 60 90 199,5 132,5 228 180 22,5
Обычно ширина горловины лотка назначается в пределах от х/3 до 1/2 ширины подводящего канала.
Для замера уровня воды в колодце и определения расхода может быть применено простое устройство — в виде поплавка, подвешиваемого на тросе с грузом, на котором имеется стрелка, перемещающаяся вдоль шкалы, градуированной в сантиметрах глубины или непосредственно в м3/сек расхода (фиг. 117).
Из всех видов автоматических приборов, предназначенных для измерения расхода воды, наиболее распространены лимниграфы, автоматически записывающие уровни воды в пунктах их установки. Схема действия таких приборов изображена на фиг. 118. Поплавок 1 свободно перемещается вместе с уровнем воды в вертикальном направлении. Это перемещение посредством жесткого стержня 2 (фиг. 118, а) или гибкого шнура 3 (фиг. 118, б) с противовесом 4, подвешенного на шкиве 5, передается аппарату, расположенному над водой. Аппарат представляет собой барабан 6 с намотанной
лентой, вращающийся при помощи часового механизма. Указатель (перо) 7, связанный с поплавком, перемещаясь соответственно перемещению поплавка при колебаниях уровня воды автоматически вычерчивает на ленте барабана в некотором масштабе кривую (лим-ниграмму), показывающую уровень воды в любой момент. По полу
ченным значениям уровня сначала определяют глубину воды в лотке Н, а затем по формулам (45) и (46) — расход.
Самопишущий прибор для определения уровня устанавливают в здании, в котором проходит и водомерный лоток (фиг. 119).
На фиг. 120 показан автоматический прибор (лимниграф) типа САНИИРИ-46 1 конструкции А. В. Соколова.
В этом лимниграфе имеется барабан 7, ось которого соединена
с осью часового механизма 2
Фиг. 118. Схема действия автоматических приборов для измерения воды.
суточным заводом, вращающийся со скоростью одного оборота в 3 суток. Движение поплавка передается на шкив 3, насаженный на горизонтальную ось 4 с червячной нарезкой, расположенной вдоль барабана спереди. По нарезке этой осп передвигается указатель с пером -5, вычерчивающий лимнпграмму в масштабе 1 : 10 пли 1 : 5.
Рабочая длина барабана 150 мм обеспечивает при движении пера в одну сторону регистрацию уровней, изменяющихся в пределах 1,5 .ч. При изменении уровней в больших пределах перо, дойдя до конца червяка, начинает двигаться по обратной нарезке, продолжая вычерчивать лимнпграмму в
обратном направлении, по прерывая регистрации.
Лента лпмнпграммы не навертывается на барабан (как это
предусматривается в других конструкциях), а постепенно разматывается из рулона, уложенного в камере позади барабана. Лента передвигается при помощи вращающегося барабана, к поверхности которого она прижимается роликами. Конец ленты с вычерченной лимпиграммой выходит наружу, и от нее по мере необходимости можно отрезать части за тот или иной период наблюдения.
Общая длина ленты, закладываемой в прибор, может обеспечить
беспрерывность записи до одного месяца.
Весь прибор смонтирован на прочной панели 6 и закрыт откиды-
1 Среднеазиатский научно-исследовательский институт [ечпои ирри-
вающимся футляром с контрольным окошком 7. Размеры прибора: общая длина 22 см, ширина 12,5 см и высота 8,5 см. Диаметр поплавка 16 см.
Основное преимущество лимниграфа САНИИРИ-46 заключается в портативности и в простоте конструкции прибора.
На фиг. 121 показана водомерная установка, действующая по иному принципу. В колодце на расстоянии 150 мм от дна укреп-
По 1-1
Фиг. 119. Здание водомерной установки.
1 — трубка в колодец для измерения уровня: 2 — колодун для измерения уровня воды водомерной репк'Л! или самопишущим прибором; 3 — сборные железобетонные плиты.
ляют колокол диаметром 500 jz.k, высотой 150 мм, соединенный с плюсовым сосудом расходомера — дифманометра (минусовый сосуд сообщается с атмосферой). Дифманометр — самопишущий со шкалой от 0 до 100% расхода: минусовый сосуд рассчитан на перепад давления 40 .м ]>т. ст. Лента приводится в движение часовым механизмом. Колокол и соединительная красномедная трубка диаметром 8x6 заполнены воздухом. Увеличение высоты столба жидкости над колоколом при повышении уровня вызывает увели-
1G Зак. № 1 592.
241
7
Фиг. 120. Лимниграф САНИИРИ-40.
ПоА-Б
Фиг. 121. Установка расходомера.
/ _ расходомер — дифманометр; 2 — колокол; 3 — крепление прибора;
4 — ЛОТОК.
чение давления воздуха в колоколе, в результате чего создается перепад давления, который и фиксируется прибором.
Так как изменение давления в колоколе начинается только тогда, когда колокол разобщен с атмосферой, то нулевое давление шкалы прибора соответствует глубине потока, равной 150 мм.
Большая величина диаметра колокола по сравнению с высотой принимается для того, чтобы свести к минимуму ошибку в показаниях прибора, вызываемую подъемом уровня воды в самом колоколе.
Измерительный колокол закрепляется в колодце на четырех стойках из полосовой стали 6 X 50 мм.
Две из них длиной 300 мм служат только опорами. Две другие длиной по G00 мм прикрепляют верхними копиями при помощи болтов к заделанным в стене колодцев металлическим кронштейнам.
При измерении количества сточных вод в производственной канализации колокол и металлические части конструкции крепления изготовляются из стали марки Ст. 3, а в сети кислых вод — из нержавеющей стали.
Г лава 1.Х.
СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
§ 30. Санитарные требования и выбор способа очистки сточных вод
Как уже указывалось, санитарные требования и правила спуска промышленных сточных вод в водоемы общественного пользования определяются в зависимости от категории последних.
Отнесение водоемов к той пли иной категории производится органами Всесоюзной государственной санитарной инспекции с учетом перспектив использования водоемов.
Характер водоема и другие местные условия в районе расположения очистной станции оказывают существенное влияние на выбор степени и способов очистки сточных вод, поэтому необходимо детальное изучение этих условий. Прежде всего должна быть установлена возможность использования на месте сточных вод для производственного водоснабжения или других целей. Затем необходимо обследовать водоем, в который намечается спуск сточных вод, установить его категорию по санитарным правилам, а также выбрать площадку для расположения очистных сооружений и место спуска сточных вод в водоем.
Выбор площадки для очистных сооружений и места спуска сточных вод в водоем должен быть согласован с органами Всесоюзной государственной санитарной инспекции. Кроме того, если водоем, в который будут спускать сточные воды, имеет рыбохозяйственное значение, необходимо согласовать условия и место спуска сточных вод еще с местными органами рыбоохраны. После отнесения водоема к той или иной категории на основе изучения местных условий можно подсчитать, руководствуясь санитарными правилами, необходимую степень очистки сточных вод и в зависимости от полученных результатов определить метод очистки.
Основное внимание при выборе метода очистки должно быть обращено на максимальное использование полезных веществ из. сточных вод и на использование способности водоема к переработке загрязнений сточных вод (см. главу III).
Современные станции очистки сточных вод представляют собой комплекс сооружений для механической и химической очистки.
Для выбора наиболее приемлемого для данных местных условий состава очистных сооружений и их расположения обычно приходится разрабатывать несколько вариантов очистной станции и выбирать из них тот, который является наилучшим в технико-экономическом отношении.
При этом надо всегда стремиться выбирать наиболее простые, дешевые и надежные в эксплуатации сооружения.
Более сложным является выбор сооружений для доочистки сточных вод после нефтеловушек.
Очистные сооружения должны быть снабжены достаточным количеством контрольно-измерительных и сигнальных приборов, обеспечивающих правильную работу сооружений и позволяющих изучать режим их работы.
Насосные станции должны быть оборудованы автоматическим управлением пуска, работы и остановки насосов.
§ 31. Взаиморасположение очистных сооружений
При составлении плана расположения очистных сооружений необходимо предусматривать выполнение противопожарных мероприятий.
В соответствии с этим расстояние между отдельными нефтеловушками или нефтеловушкой и другими сооружениями для очистки сточных вод должно быть не менее 10 м; расстояние между нефтеловушками и резервуарами с уловленными нефтепродуктами пли между нефтеловушкой и обслуживающей ее насосной станцией должно быть не менее 20 м.
На нефтепромыслах в соответствии с «Противопожарными техническими условиями строительного проектирования предприятий нефтедобывающей промышленности» нефтеловушки, как правило, должны быть открытого типа. Площадь зеркала нефтеловушки должна быть не более 400 at2.1 В случае необходимости иметь нефтеловушку с большей поверхностью следует устраивать вторую нефтеловушку с поверхностью не выше указанной предельной. При дальнейшем увеличении числа очистных сооружений расстояние между нефтеловушками должно быть не менее 20 м.
До и после нефтеловушки, а также на ответвлениях от груггаы резервуаров или одного резервуара за пределами ограждения (обвалования) должны быть установлены гидравлические затворы. Водяная подушка в затворах должна быть не менее 0,25 м.
На нефтеперерабатывающих заводах нефтеловушки и аварийные нефтеотделители следует располагать на расстоянии не менее 40 м от любых зданий и сооружений или резервуаров, не связанных с обслуживанием нефтеловушек или нефтеотделителей, а от насосных для перекачки нефти и емкостей с уловленной нефтью на расстоянии не менее 20 м. Для нефтеловушек закрытого типа эти расстояния могут быть уменьшены вдвое.
1 По специальному согласованию с органами пожарной охраны площадь зеркала нефтеловушки может быть и более 400 м2.
На канализационном коллекторе в пределах очистной станции должны быть установлены гидравлические затворы до и после нефтеловушки.
На генеральные планы очистных станций наносят не только очистные и вспомогательные сооружения и трубопроводы разного назначения, но также дороги и противопожарный водопровод.
§ 32. Схемы высотного расположения очистных сооружении
На схему очистной станнин значительное влияние оказывает высотное расположение отдельных сооружений, так как оно определяет количество земляных работ.
Сточные воды должны проходить ио очистным сооружениям самотеком; осадок также желательно направлять самотеком, но это не всегда удается, поэтому его приходится обычно перекачивать. Так, например, могут потребоваться иловые насосные установки для перекачки осадка из нефтеловушек и песколовок. Уловленная нефть также перекачивается насосами.
Для самотечного движения сточной воды по всем сооружениям •очистной станции необходимо, чтобы отметка поверхности воды в подводящем канале превышала отметку воды в водоеме при высоком горизонте и чтобы это превышение было достаточным для компенсации всех потерь напора при движении воды по сооружениям. Нормальная работа очистной станции в большой мере зависит от правильности определения гидравлических потерь в различных точках очистной станции.
Гидравлические потери всех видов, возникающие при движении сточной воды по сооружениям очистной установки, можно классифицировать следующим образом:
1) потери на трение при движении сточной воды по трубам и лоткам, соединяющим отдельные сооружения;
2) потери при изливе воды через водосливы, отверстия на входах и выходах в каналы, в конструктивных и контрольно-измерительных приспособлениях и приборах и др.;
3) потери в сооружениях очистной станции, в местах перепадов уровней воды при изливе через водослив.
Кроме того, нужно предусмотреть некоторый запас напора с расчетом на будущее расширение очистной станции.
Для предварительных подсчетов можно принимать, что разница отметок уровня воды перед и за сооружением (включая гидравлические потери, но без учета местных сопротивлений в подводящих и отводящих лотках) составляет:
В решетках.................................... 5—10 с.м
» песколовках................................. 10—20 »
» нефтеловушках .............................. 20—65 »
» смесителях дырчатого типа .................. 30—35 »
» » ершового типа........................ 10—20 »
» >> с пропеллерными мешалками .... 10—15 »
В пеносборниках ............................... 10—15 см
» осветлителях ................................ 60—80 »
» вертикальных отстойниках..................... 40—50 »
» радиальных отстойниках....................... 50—60 »
» контактных pesepBj’apax..........•........... 20—30 »
» камерах реакции вихревого типа............... 10—20 »
» фильтрах с горизонтальным движением ноды . . 30 — 50 »
» » » вертикальным » » . . 150—250 »
» водомерных лотках ........................... 10—20 »
» иловых площадках ............................ 200 — 300 »
Общую потерю напора на очистной станции в зависимости от компактности расположения сооружений, т. е. в зависимости от величины разрывов между ними и, следовательно, длины подводящих и отводящих лотков, можно принимать при механических способах очистки 1,0—3,0 м, при механико-химических способах 2,5—4,5 м.
Для определения взаимного высотного расположения отдельных сооружений очистной установки одновременно с разработкой генерального плана должны быть составлены профили движения воды, нефти и осадка или так называемые профили по воде, по нефти и по осадку.
Горизонтальный масштаб для этих профилей принимается такой же, как и для плана расположения сооружений очистной установки, т. е. 1 : 200, 1 : 500 или 1 : 1000, вертикальный — 1 : 50 или 1 : 100.
Профиль по воде представляет собой развернутый разрез по сооружениям, сделанный по самому длинному пути движения воды, начиная от подводящего коллектора и до выпуска в канал, отводящий воду в водоем.
Профиль по нефти составляют от выпуска ее из нефтеловушек до сборного резервуара и затем к насосам. От насосной станции составляют профиль напорного нефтепровода.
Профиль по осадку начинают от выпуска осадка из нефтеловушек, проводят через иловые площадки (в случае устройства иловых площадок) и доводят до присоединения дренажной линии иловых площадок к отводному каналу.
На профилях должны быть показаны отметки уровня воды, отметки лотков, каналов, труб и других ответственных точек сооружений, а также отметки поверхности земли, как естественной, так и спланированной.
§ 33. Распределение сточных вод по отдельным сооружениям
Сточные воды распределяются по отдельным сооружениям очистной станции открытыми бетонными (фиг. 122) или кирпичными (фиг. 123) лотками прямоугольного поперечного сечения и трубопроводами. На крупных очистных станциях для коллекторов могут быть применены сборные железобетонные трубопроводы (фиг. 124). В этом случае нижняя часть трубы выполняется из кирпича или сборных бетонных блоков в зависимости от наличия материалов;
в верхней части блоков оставляют пазы для опор верхнего свода. Верхняя часть трубы (железобетонный свод) изготовляется на бетонном заводе и монтируется на месте. Сборной конструкции могут быть и лотки больших размеров по типу, показанному на фиг. 125. Распределение воды лотками лучше, так как надзор за
Фпг. 122. Бетонный лоток.
1 — швеллер для шибера; 2—деревянные шиберы; 3— бетон марки 110.
лотками и их очистка легче, чем надзор за трубопроводами и очистка трубопроводов. В зимнее время лотки полезно перекрывать съемными деревянными щитами пли железобетонными плитами.
Наиболее сложным является устройство лотков для распределения кислых сточных вод. В этом случае лотки должны быть выполнены из кислотоустойчивых материалов. На фиг. 126, а и б показаны два типа лотков для сточных вод, содержащих серную кислоту.
Размеры лотков определяют по обычным формулам гидравлики, исходя из предположения о равномерности движения в лотках, хотя в действительности в ряде случаев в них имеет место и неравномерное движение. Для ускорения и упрощения расчетов рекомен
дуется пользоваться соответствующими таблицами, предназначенными для гидравлического расчета канализационных сетей х.
Скорость движения сточных вод в лотках принимают при пропуске производственного расхода не менее 0,6 м/сек, а при про-
пуске производственного расхода с учетом ливневых вод не больше 1,0 м/сек. Строительную высоту лотков назначают па 0,10—0,20-и больше расчетной глубины слоя воды в них.
Скорости в трубопроводах при расчетном расходе должны быть около 1 м/сек.
При компоновке распределительных лотков на территории очистных сооружений нужно обеспечивать равномерное распределение между отдельными однотипными сооружениями не только сточных вод, ио и содержащихся в них примесей. Особенно важно обеспечивать это в подводящих лотках к песколовкам и нефтеловушкам. Для песколо-
Фиг. 124. Сборный железобетонный трубопровод. 1—железобетонный свод; 2 — подготовка из щебня; 3 — сборные блоки из бетона.
вок на крупных очистных станинах желательно устраивать отдсль-ные подводящие каналы к каждой их секции, а нефтеловушки располагать симметричными группами по 2—4 в каждой группе и подводить к ним сточные воды через распределительные камеры.
Фиг. 126. Лотки для сточных вод, содержащих серную кислоту.
1 — бетонный каркас лотка; 2 — битум марки IV с кислотоупорной щебенкой; 3 — кирпичная кладка на норном растг-оре: 4 — жирная мятая глина;
5 — кислитостийксе пок]ь:тпе; 6' — кладка на кислотоупорном paci соре; 7 — портландпементньй раствор 1 : Ь.
Фиг. 125. Лоток сборной конструкции.
Повороты лотков в плане должны быть устроены по плавным кривым с радиусом закругления от 3 до 67?, где В — ширина лотков. На всех ответвлениях лотков должны быть установлены металлические или деревянные шиберы, при помощи которых производится регулирование расхода протекающей воды.
Равномерный подвод воды к группам сооружений может быть осуществлен по схеме, приведенной на фиг. 127. Равномерное же
1 Л у к и п ы х А. А. и Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н. Н. Павловского. Стройиздат, 1949.
распределение воды по отдельным сооружениям, в частности подача ее к осветлителям, достигается при помощи так называемой распределительной чаши. На фиг. 128 показана такая чаша с подводом воды к лоткам. В устье лотков устанавливают металлические пластинки на шурупах; закрепляя пластинки на той или иной высоте, можно регулировать расход воды в лотках.
Фиг. 127. Распределительное устройство с подводом воды лотками.
1 — к первой группе сооружений; 2 — ко второй группе сооружений; 3 — к третьей группе сооружений; t — к четвертой группе сооружений.
§ 34. Примерные схемы расположения очистных сооружений
На фиг. 129 показан примерный план расположения очистных сооружений производственной канализации нефтеперерабатывающего завода.
Очистные сооружения предназначаются для обработки сточных вод различных видов.
Сточная вода, содержащая нефтепродукты, из подводящего канала проходит через колодец с гидравлическим затвором и поступает в камеру" ливнесброса 1, который служит для регулирования расхода воды во время ливня и направляет избыточное количество жидкости в амбар 2. Основной расход производственных сточных вод направляется из ливнесброса на решетку и песколовку 3, где задерживаются крупные загрязнения и выделяется песок.
Задержанный в песколовке песок при помощи насосов, установленных в насосной станции 4, перекачивается по трубам диаметром 200 мм на песковые площадки 5 для обезвоживания. За
Разрез по Н
Фиг. 128. Распределительная чаша с подводом воды трубой.
1 кирпичная кладка на цементном растворе; 2 — место установки шибера; 3 — два слоя толя; 4 — набивка бетоном; 5 — насыпной грунт; 6 — опорная часть; 7 — подача воды к отстойникам; 8 — металлическая пластинка для регулирования расхода.
условные обозначения:
----Сеть промлидневой канализации
-»-— Сеть сточных оод, содержащих серную кислоту
-х—{— Сеть сточных бод. со держащих сероводород
— *- Ливнеспуск
----Противопожарный
водопровод Нефтепровод Нлопрооод самотечный •• напорный
—к—. Пескопровод напорный
—.. самотечный
== Лоток с трубопроводами Колодец с гидравлическим затвором
Фиг. 129. Примерный план расположения сооружений станций для очистки производственных сточных вод нефтеперерабатывающего завода.
песколовкой вода проходит колодцы с гидравлическими затворами и направляется по трубам в две трехсекционные нефтеловушки 6 с коалесцирующими фильтрами. После нефтеловушек сточная вода идет на фильтры 7 для доочистки от эмульгированных нефтепродуктов. За фильтрами она проходит водомерную установку 8 и затем по отводному каналу к выпуску в водоем.
Отстоенная вода из аварийного амбара через гидравлический затвор спускается по трубам диаметром 300 мм в основной канал, отводящий очищенную воду в водоем.
Опыт эксплуатации показал, что фильтры, загруженные сеном, стеклянной ватой, деревянной стружкой или коксом работают первые несколько часов удовлетворительно, а затем забиваются и начинают пропускать нефтепродукты; регенерировать их невозможно. Кроме того, они работают при небольшой скорости фильтрации, порядка 2,5 м]час. В связи с этим ни один из этих материалов не может быть в настоящее время рекомендован для загрузки фильтров.
Фильтры, загруженные кварцевым песком, дают лучшие результаты, хотя и они требуют очень частой промывки.
Пз нефтеловушек уловленная нефть по нефтепроводу диаметром 200 мм отводится в сборный резервуар 9, в который поступает также нефть пз аварийного амбара и других сооружений. Из сборного резервуара нефть насосами, установленными в насосной станции 10, перекачивается в резервуары 11 для обезвоживания.
Обезвоженная нефть из резервуаров темп же насосами перекачивается в заводские резервуары для использования. Отстоенная вода из резервуаров по трубам диаметром 250 мм отводится вместе с атмосферными водами из обвалованной территории парка резервуаров снова в нефтеловушку. На линии, отводящей воду пз парка резервуаров, установлены колодцы с гидравлическими затворами.
Осадок из нефтеловушек по самотечному плопроводу отводится в сборный колодец 12 и самостоятельной группой насосов, установленных также в насосной станции 10, перекачивается по напорному плопроводу на иловые площадки 13 для подсушивания. Дренажная вода с иловых площадок отводится в общий канал, идущий к выпуску в водоем. На этом заканчиваются очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты, и обработка осадка из этих вод.
На очистные сооружения поступают и другие производственные сточные воды: сернокислые и содержащие сероводород. Эти воды подвергаются очистке на самостоятельных очистных сооружениях.
Сточные воды, содержащие серную кислоту, по отдельному коллектору поступают в нефтеловушку простого действия 14 для выделения содержащихся в них всплывающих нефтепродуктов и затем направляются на фильтры 15 для доочистки от эмульгированных нефтепродуктов. После фильтров вода проходит водомерную установку 16 и затем отводится в общий канал. Нейтрализация кислоты, содержащейся в воде, на очистной станции не производится, так как нейтральная реакция стоков достигается в водоеме за счет щелочности воды в нем.
Сточные воды, содержащие сероводород, поступают на очистнукг станцию по самостоятельной сети. Очищают эти воды от нефтепродуктов в закрытой нефтеловушке 17. После нефтеловушки вода идет в загруженные железной стружкой аэрационные бассейны 18 для очистки от сероводорода путем продувки воды воздухом. Освобожденная от сероводорода вода через узловой колодец соединяется со сточными водами, содержащими серную кислоту, и вместе с ними проходит следующие сооружения, как было указано выше.
Для подачи воздуха в аэрационный бассейн имеется компрессорная станция 19. Аэрационные бассейны и компрессорная станция показаны пунктиром как сооружения, осуществляемые во вторую очередь строительства.
Для сбора, перекачки и обезвоживания нефтп и осадка, выделяемых из сточных вод, содержащих серную кислоту и сероводород, служат те же сооружения, что и для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты.
На фиг. 130 приведена схема высотного расположения очистных сооружений для плана, показанного на фиг. 129. Горизонтальный масштаб профиля принят, как и для схемы расположения сооружений, 1 : 500, вертикальный 1 : 100. Такие же профили составляются для ливнеспуска — от ливнесброса до аварийного амбара, для ило-провода — от самого удаленного выпуска ила из нефтеловушки до илосборного колодца. Кроме того, составляются профили нефтепроводов, водопровода и дренажных линий на очистной станции.
На фиг. 131 показана схема очистных сооружений для производственных сточных вод, содер
жащих нефть и нефтепродукты, с применением суспензионных осветлителей.
По этой схеме сточная вода по самотечному коллектору 1 поступает через гидравлический затвор 2 в камеру ливнесброса 3, служащего для регулирования расхода сточных вод. Производственные сточные воды и небольшие расходы атмосферных вод (не более 50% расхода производственных сточных вод) направляются на решетку и песколовку 4 для выделения крупных загрязнений и главным образом песка. После песколовки стоки поступают в двухступенчатую нефтеловушку 5 с коалесцирующими фильтрами, в которой происходит выделение основной массы нефти п нефтепродуктов, а такжо осаждаются минеральные взвешенные вещества (мелкий песок и глинистые частицы), не задержанные песколовкой.
Из нефтеловушки вода поступает в резервуары 6 осветленной сточной воды, из которых она группой насосов 7, установленных в насосной станции 8, перекачивается на станцию 9 осветления воды, где проходит химическую доочистку от эмульгированных нефтепродуктов путем коагулирования стоков и осветления пх в суспензионных осветлителях 10. После осветлителей вода направляется в резервуар 11 осветленной воды и оттуда другой'группой насосов 12, установленных также в насосной станции 8, подается в оборотную систему водоснабжения завода для использования в производстве и на ТЭЦ для гпдрозолоудаления.
Для приготовления раствора коагулянта имеется реагентное хозяйство и склады 13 реагентов.
На схеме предусматривается сбросной коллектор 14 для выпуска сточных вод в буферную емкость в аварийных случаях, откуда сточная вода может быть возвращена в производство или спущена в водоем.
Сбор, обработка и удаление уловленной нефти и выделенных осадков в данной схеме такие же, как и в первой схеме, поэтому они здесь не описываются. Дополнением являются сооружения 23, 24 и 25 для транспортировки, обработки и удаления шлама из осветлителей, действие которых ясно из схемы. Так же, как и в предыдущей схеме, имеется аварийный амбар 26.
Особенностью данной схемы является то, что благодаря наличию в составе очистных сооружений суспензионных осветлителей достигается наиболее высокий эффект очистки сточных вод как от всплывающих нефтяных примесей, так и от эмульгированных нефтяных веществ.
На фиг. 132 приведен примерный проект блока очистных сооружений для производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты, для нефтеперерабатывающего завода.
Сточная вода проходит сначала через ливнесброс 1, позволяющий во время ливня направлять значительную часть стока в обход узла очистных сооружений в аварийный амбар 2. Расчетный расход сточных вод из ливнесброса поступает в песколовку 3, где осаждается наиболее грубая минеральная взвесь, содержащаяся в сточной воде, и направляется затем в нефтеловушку 4, в которой
‘ЛИф
Фиг. 131. Схема очистных сооружений для производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты.
1 — самотечный коллектор; 2 — гидравлический затвор; 3 — ливнесброс; 4 — песколовка; 5 — нефтеловушка; 6 — резервуары осветленного стока после нефтеловушки; 7 — насосы; 8 — насосная станция при станции осветления; 9 — станция осветления; 10 — суспензионные осветлители; 11 — резервуар осветленной воды; 12 — насосы; 13 — реагентное хозяйство и склады; 14 — аварийный сбросной коллектор; 15 — нефтесборный резервуар; 16 — насосная для перекачки нефти; 17 — разделочные резервуары; 18 — нефтепровод в сырьевой парк завода; 19 — насосная станция при песколовке: 20 — иловая насосная станция при нефтеловушке: 21 — илопровод на песковые и шламовые площадки; 22 — песковые и иловые площадки: 23 — шламовые резервуары; 24 — шламовая насосная станция; 25 — шламовые площадки: 26 — аварийный амбар; 27 — в оборотную систему завода; 28 — на ТЭЦ; 29 — реагенты на станцию осветления; 30 — аварийный сбросной коллектор; 31 — напорный коллектор па шламовые плошадкп: 32 — насосная при аварийном амбаре; 33 — в буферную емкость; 34 — ливнесбросной коллектор.
задерживается основная масса нефтепродуктов и осадка. Уловленная в нефтеловушках нефть перекачивается насосной станцией 5 в местные разделочные резервуары 6, где из нее выделяется вода. Отстоенная вода возвращается в нефтеловушку, а обезвоженная нефть перекачивается в сырьевые резервуары завода.
Фиг. 132. Типовой блок очистных сооружений для производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты.
Аварийный амбар 2 используется для приема нефти при аварии на сырьевых резервуарах завода и одновременно, как уже было указано, служит резервной емкостью во время ливня. Из нефтеловушки вода, освобожденная от основной массы нефтепродуктов, направляется на сооружения доочистки — в смесительные устройства 7 и пеносборник 8.
Смешанная с реагентами вода поступает в суспензионные осветлители (или шламовые отстойники) 9, в которых остаточные нефтепродукты задерживаются.
Приготовляют раствор реагента (глинозема, извести, сернокислого железа) в реагентной установке 11.
17 Зан. № 1592. 257
Очищенная вода после суспензионных осветлителей перед сбросом в водоем или использованием в системе оборотного водоснабжения направляется по трубопроводу Id в буферные пруды (по возможности значительного объема), где под влиянием естественных факторов (солнечной радиации, аэрации, испарения и т. д.) продолжается процесс разрушения нефтяных остатков.
Осадок, выпадающий в песколовках, нефтеловушках, суспензионных осветлителях, направляется в резервуары 12 для отмывки нефти из осадка. Отмытый осадок подсушивается на дренирующих площадках 13 (или передается в накопители).
В качестве еще одного примера на фиг. 133 представлена схема расположения очистных сооружений нефтепромыслов. Сточная вода из подводящего канала 1 поступает в ливнесброс 2, который при ливне автоматически отделяет верхние нефтенасыщенные слои потока воды и направляет их в нефтеловушку 3, а нижние слои сбрасывает в отводной канал, идущий в регулирующую емкость.
Нефтеловушка, совмещенная с песколовкой, состоит из четырех параллельно работающих секций.
Входная камера нефтеловушки соединена трубой диаметром 500 мм с аварийным амбаром 4 емкостью 1000 .и3, рассчитанным для приема большого количества нефти в случае аварийного сброса ее из резервуаров нефтепромысла.
В нормальных условиях вся сточная вода проходит нефтеловушку и, отстоенпая в ней от нефти, выпускается в отводной канал.
Выделенная в нефтеловушке нефть по нефтесборным трубам диаметром 200 мм отводится в резервуар 5, состоящий из двух отделений емкостью 25 м3 каждое. Резервуар соединен переливной трубой с аварийным амбаром на случай перепуска в него избыточного количества нефти (сверх расчетной производительности насосов, откачивающих нефть). Из резервуара нефть по трубам диаметром 150 мм поступает к насосам, установленным в нефтяной насосной станции 6, которыми она откачивается по напорной линии диаметром 150 мм на ближайший сборный пункт нефтепромысла. От насосов уложена всасывающая труба также и к аварийному амбару, по которой можно откачивать нефть или воду из амбара по назначению: нефть на сборный пункт, а воду по напорной линии диаметром 100 мм обратно в нефтеловушку для выделения из нее нефти. Осадок из нефтеловушки вертикальными центробежными насосами 7 (типа 21/3НФуВ), установленными непосредственно в секциях нефтеловушки, откачивается по трубам диаметром 150 мм в накопитель 8, состоящий из двух секций.
Объем накопителя по мере его заполнения может быть увеличен путем наращивания валов Из осадка до проектных отметок.
Дренажная вода из накопителей через сбросные колодцы 9 по трубам диаметром 200 мм спускается в сборную канаву отводного канала. На очистной станции имеется противопожарный водопровод 10 диаметром 150 мм с установленными на его сети гидрантами 11 и баками 12 для запаса воды.
Кроме того, на территории очистных сооружений имеются служебное помещение 13 и трансформаторная подстанция 14.
Для подъезда к сооружениям построены дороги и мосты через водоотводные канавы, которые обеспечивают также проезд противопожарных машин.
Глава X
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ВЫПУСКА СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЕМЫ § 35. Регулирующие сооружения
Необходимость устройства регулирующих сооружений, или, как их часто называют, буферных прудов, возникает при наличии маломощного водоема, не обеспечивающего достаточного разбавления сточных вод при периодическом увеличении их расхода, а также прп особенно высоких санитарных требованиях к очистке воды.
В отдельных случаях, когда вследствие небольшого расхода воды в водоеме или вследствие особенной ценности его в рыбохозяйственном отношении выпуск сточных вод не допускается, регулирующие сооружения превращаются в накопители, из которых осветленная вода возвращается вновь в производство.
Регулирующие сооружения большой емкости п накопители не только обеспечивают равномерный сброс сточной воды соответственно расходу воды в водоеме, но и способствуют дополнительной очистке воды, так как она в них отстаивается в течение длительного периода. Прп этом происходят процесс разрушения остаточной нефтяной пленки, осаждение мелких фракпий минеральных взвешенных частиц и общее осветление воды. Остаточное содержание нефти в сточной воде после отстаивания в буферных прудах при условии хорошей эксплуатации их может быть доведено до 30 мг[л при двухсуточной продолжительности отстаивания и до 15 мг/л при трехсуточном пребывании воды в них.
В качестве регулирующих сооружений применяют естественные или искусственные пруды с продолжительностью отстаивания воды в них от 2 суток и более.
Такие пруды-отстойники применяются в составе очистных сооружений канализации как нефтепромыслов, так и нефтеперерабатывающих заводов. Однако следует иметь в виду, что пз-за большого объема прудов применение их может быть оправдано только особенно высокими требованиями к очистке воды и прп благоприятных местных условиях (при наличии достаточных площадей и естественных котлованов).
При этом можно допускать, что осадок из прудов не будет удаляться. Емкость прудов в этом случае должна быть достаточной с учетом накапливания осадка в течение 5 лет и более.
Искусственные пруды устраивают путем обвалования или в полувыемках с использованием вынутой земли для ограждающих насыпей. Откосы насыпей делают полуторные или двойные в зависимости от рода грунта.
§ 36. Выпуск очищенных сточных вод в водоемы
Очищенные сточные воды, если они не используются в системе производственного водоснабжения, отводят по каналу (закрытому трубопроводу или открытой канаве) к месту спуска их в водоем. В конце отводного канала обычно устраивают береговой колодец, из которого очищенные сточные воды через так называемый выпуск спускают непосредственпо в водоем.
Основная задача при устройстве выпуска заключается в том, чтобы было достигнуто наиболее полное смешение выпускаемой воды с водой водоема, т. е. чтобы была получена наибольшая степень разбавления сточных вод, в которых остались еще загрязнения, несмотря на очистку. Иначе говоря, необходимо, чтобы был получен возможно больший коэффициент использования реки, называемый также коэффициентом смешения.
Коэффициент использования реки зависит от конструкции выпускного устройства, скорости и струйности течения воды в реке, глубины водоема, профиля дна, наличия отмелей, перекатов, резких поворотов, островов, боковых притоков, плотин, запруд и пр.
С целью лучшего смешения выпуск должен быть устроен на некотором расстоянии от берега (лучше всего доводить его до фарватера реки). Однако в практике встречаются выпуски и с непосредственным сбросом сточных вод у берега.
Если очищенные сточные воды сбрасывают на некотором расстоянии от берега, то выпуск устраивают в виде подводного трубопровода (из чугунных или стальных труб) от берегового колодца до точки сброса. Часть этого трубопровода, через которую спускаемая вода выходит непосредственно в водоем, называют оголовком выпуска.
При сбросе сточных вод непосредственно у берега оголовок выпуска совмещают с береговым колодцем.
Оголовок выпуска подводного трубопровода может быть сосредоточенный или рассеивающий. В первом случае сточную воду сбрасывают в одной точке, а во втором — в нескольких точках водоема.
Рассеивающий оголовок выпуска обеспечивает лучшее смешение сточной воды с водой водоема.
Скорости течения в затопленной части выпуска желательно принимать возможно большие (не меньше 0,7 м/сек) с целью предотвращения его заиливания.
Отверстия оголовка располагают на достаточной высоте от дна (0,5—1,0 м) во избежание размыва дна или заноса оголовка донными наносами. Расстояние от отверстий до нижней поверхности ледяного покрова должно быть также не менее 0,5—1,0 м.
В зависимости от глубины водоема, толщины ледяного покрова и наличия судоходства подводную часть выпуска укладывают в траншею или непосредственно по дну водоема, закрепляя сваями или каменной обсыпкой. Укладывают трубопроводы секциями длиной до 50—100 м в зимнее время со льда, а в летнее — с барж. Лучше и дешевле укладка труб со льда.
Место выпуска определяют на основе детальных изысканий, которые должны включать определение величин скоростей и струйное™ течений на различных глубинах водоема и при разных направлениях ветра, а также обследование рельефа и грунтов дна водоема.
Место расположения выпуска сточных вод в водоем должно быть выбрано исходя из следующих условий:
а) расстояние от берегового колодца до фарватера реки или до глубины, требуемой для выпуска, должно быть наименьшим;
б) устьевая часть выпуска должна быть расположона таким образом, чтобы обеспечивалось хорошее смешение сточной воды с водой водоема.
К конструкции выпуска предъявляются следующие требования:
1) статическая устойчивость конструкции выпуска под скоростным напором воды водоема при разных ее горизонтах;
2) незаиляемость выпуска взвешенными частицами из сточных вод;
3) неразмываемость дна водоема в месте устройства выпуска.
При спуске сточных вод в море место выпуска должно быть расположено за пределами застройки береговой полосы. Оно должно быть выбрано с тем условием, чтобы длина выпуска до установленной глубины заложения его устьевой части была наименьшая. Устьевую часть выпуска следует располагать на глубине не менее 1,0 м от поверхности воды при отливе и не менее 1,0 м от дна моря. Кроме того, необходимо, чтобы был обеспечен относ морским течением выпускаемых сточных вод от населенного места.
Место выпуска во всех случаях выбирается с учетом санитарных факторов.
Выпуск должен быть расположен на определенном расстоянии (вниз по течению) от границ населенного места, водоприемных сооружений хозяйственно-питьевого водопровода, участков водоема, используемых для спортивных целей и купанья, а также участков водоема, используемых для водопоя скота.
Минимальное расстояние от места выпуска до указанных пунктов должно быть такое, чтобы выпускаемые сточные воды не попадали к ним при обратном течении воды в водоеме, вызываемом ветрами или подпором с моря (в устьях рек).
Место спуска сточных вод в водоем должно быть выбрано также с учетом нижележащих селений, пользующихся водой водоема для хозяйственных и питьевых пелей. Выпуск должен быть расположен 262
на таком расстоянии от этих населенных пунктов, при котором благодаря самоочищающей способности водоема уже не происходит загрязнения воды в реке.
Фиг. 134. Береговой выпуск.
1 — каменная наброска; 2 — мощение.
Место спуска сточных вод в водоем, как уже указывалось, должно быть согласовано с местным Советом депутатов трудящихся, управлением судоходства и местными органами рыбоохраны и другими заинтересованными организациями.
При наличии мощной широкой реки, озера или моря часто возникает вопрос о том, как экономичнее решить задачу: выпустить сточные воды после простейшей очистки (например, механической) далеко от берега путем устройства подводного трубопровода с расчетом использования процесса самоочищения водоема или приме-
Фиг. 135. Рассеивающий выпуск.
1 — подводящий канал диаметром 800 мм; 2 — тройник; 3 — переход; 4 — тройнин; 5 — переход; 6 — колено 90°; 7 — каменная наброска.
нить сложную химическую обработку воды и выпустить эти воды вблизи от берега, значительно сократив длину трубопровода выпуска. Такой вопрос может быть решен в каждом случае лишь на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом местных условий.
Существуют следующие основные типы выпускных сооружений.
Обычный береговой выпуск (фиг. 134) представляет собой подпорную стенку, в которую врезан сбросный трубопровод или ка-
нал. Такой выпуск находит применение для небольших водоемов с быстрым течением, когда смешение вод происходит естественным
путем на коротком расстоянии ниже выпуска. Устройство берегового оголовка целесообразно также при благоприятных местных условиях в тех случаях, когда выпуск удален от населенных пунктов, а водоем не используется для хозяйственных и спортивных целей.
На фиг. 135 изображен рассеивающий выпуск, который состоит из подводного чугунного трубопровода с установленными на нем тройниками и коленом, через отверстия которых и изливается сточная вода. Недостатком тройников является возможность их закупорки плавающими в водоеме предметами, особенно при небольшой, как это обычно бывает, скорости выхода сточной воды из тройников. Во избежание такой закупорки над отверстиями тройников устанавливают отражательные зонты на болтах таким образом, чтобы между ними и фланцами патрубков тройника оставался зазор (щель) высотой 5—6 см. Практика эксплуатации показала, что щель и особенно болты, поддерживающие зонт, забиваются волокнистыми загрязнениями сточных вод и примесями воды водоема.
Поэтому при устройст
ве оголовка рассеивающего выпуска целесообразно устанавливать на тройниках патрубки
с коленом в виде конически сходящейся насадки. Этим обеспечивается большая скорость выхода сточной воды в водоем, лучшее
ее перемешивание и предохранение оголовка от заливания загрязнениями сточных вод.
Число выпускных тройников принимают в зависимости от необходимой полноты смешения сточных вод с водой водоема, ширины фарватера водоема, струйности течения в нем, рельефа дна и других местных факторов.
На случай ремонта выпуска предусматривают аварийный сброс сточных вод в водоем из берегового колодца через отверстие в этом колодце или по отдельному трубопроводу. Трубопровод отдельного выпуска обычно оканчивается у берега или на небольшом расстоянии от него.
На судоходных реках при спуске большого количества сточных вод может быть устроен выпуск, показанный на фиг. 136. Этот выпуск состоит из берегового колодца, чугунного трубопровода и бетонного оголовка. Из всех элементов выпуска наиболее сложным в конструктивном отношении является оголовок. Он собран из тройников с выпускными отверстиями, заключенными в бетон. Выпуск пригружен хворостяными тюфяками с камнем. Берег реки в месте вы пуска укреплен.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ЭКС ПЛ У А ТАЦИЯ О ЧИС ТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Глава XI
ОБЩИЕ ЗАДАЧИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ § 37. Приемка сооружений
Как видно из описания отдельных очистных канализационных сооружений, многие из них представляют собой крупные установки, являющиеся по существу установками заводского типа, в которых происходят сложные технологические процессы, имеющие задачей очищать сточную воду. Поэтому эксплуатация очистных сооружений требует серьезных знаний, понимания этих процессов и умения руководить ими. В противном случае правильно запроектированные и хорошо выстроенные сооружения не будут давать удовлетворительных результатов и в короткий срок могут быть приведены в негодность.
Выстроенные очистные сооружения должны быть приняты специальной комиссией с обязательным участием представителя Государственной санитарной инспекции, которая и выдает письменное разрешение на эксплуатацию. При приемке устанавливают соответствие выстроенных сооружений утвержденному проекту, проверяют их размеры, устанавливают наличие всех приборов и предметов оборудования, включая запасные, проверяют качество выполненных работ. Путем заполнения сооружений чистой водой проверяют водонепроницаемость их, работу всех аппаратов и приборов. Проверяют также взаимное расположение по высоте всех отдельных элементов сооружений и достаточность уклонов для движения воды по сооружениям.
При приемке подземных трубопроводов, а также подземных частей сооружений комиссии должны быть представлены акты приемки скрытых работ, составленные ранее в процессе строительства и содержащие результаты испытаний.
§ 38. Мероприятия, обеспечивающие нормальную работу7 очистных сооружений
На каждое сооружение в отдельности и на весь комплекс должны быть составлены технологические паспорта, в которых должна быть указана, кроме ряда технических данных, проектная и фактическая 266
производительность сооружений. На основе этих данных устанавливаются допускаемые нагрузки и режим эксплуатации сооружений.
При возникающей перегрузке очистных сооружений в связи с увеличенным притоком или большой концентрацией сточных вод необходимо поставить вопрос перед вышестоящими организациями, а также перед Государственной санитарной инспекцией о дальнейшем режиме работы сооружений. В этих случаях либо указанные инстанции санкционируют временную эксплуатацию с перегрузкой, либо должны быть приняты меры по уменьшению нагрузки данной очистной станции, либо необходимо произвести расширение сооружений.
При необходимости ремонта отдельных сооружений число выключаемых сооружений должно быть увязано с допустимой перегрузкой остающихся в эксплуатации.
Должно быть уделено серьезное внимание чистоте и культуре содержания сооружений и их агрегатов.
Выполнение указанных требований обеспечивает нормальные условия работы станции, долговечность сооружений и эффективность очистки сточных вод.
§ 39. Методы учета и контроля за работой очистных сооружений
Для правильной работы очистных сооружений всех видов очень важно проводить систематический учет и контроль за работой как всей очистной станции, так и отдельных ее сооружений.
Учет II контроль за работой очистных сооружений состоит в определении: 1) количества воды, поступающей на сооружения; 2) количества выделенной нефти; 3) количества получающегося осадка; 4) потребности в реагентах, в воздухе, паре, горячей воде ит. п.; 5) расхода электроэнергии на производственные нужды; 6) эффекта работы сооружений (по данным химических анализов поступающей и очищенной сточной воды).
Очень важно, чтобы количество воды, поступающее на сооружение, соответствовало тому количеству, на которое это сооружение рассчитано. Замеры количества сточной воды должны производиться при помощи измерительных устройств с самопишущими приборами (см. стр. 239), а записи их должны расшифровываться ежедневно с подсчетом величин как суммарного притока за сутки, так и колебаний по часам суток.
Записи величин притока сточной воды, а также и другие количественные показатели (содержание нефти, количество осадка и пр.) заносят в журнал.
Расход электроэнергии на очистных станциях определяется по показаниям счетчиков или по данным учета работы электродвигателей, которые ежедневно заносятся в журнал.
Эффект работы очистных сооружений определяется путем сравнения состава сточных вод до поступления и после выхода из данного очистного сооружения.
Основными показателями для характеристики состава сточных вод являются: 1) остаток нефти или нефтепродуктов в очищенной воде (в мг]лУ, 2) взвешенные вещества по весу, высушенные при 105° (в лг/л); 3) температура воды (в градусах); 4) прозрачность (в с.и); 5) цветность (в градусах); 6) окраска; 7) хлориды (в мг/л); 8) окисляемость (в мг!л О2); 9) активная реакция (pH); 10) сероводород (в мг/л) и биохимическая потребность в кислороде (ВПК).
В особых случаях могут представлять интерес определения сульфатов, сульфидов (в мг)л). Дополнительными показателями служат характеристики осадка: влажность и зольность в процентах.
Полный анализ поступающей и очищенной сточной воды производится не реже одного раза в декаду.
Отбирают пробы для анализов поступающей на станцию и очищенной сточной воды через определенные интервалы времени в течение суток. Интервалы устанавливает технолог очистных сооружений. Пробы воды от отдельных сооружений берут с учетом времени прохождения ее через контролируемое сооружение.
Так как состав сточной воды в разные часы суток меняется, то желательно один раз в месяц производить анализ часовых проб. При большом коэффициенте неравномерности притока среднесуточная проба составляется из этих проб с учетом часовых колебаний притока.
Температура сточной воды замеряется ежедневно не реже двух раз в сутки, а также в момент отбора проб для анализа. Температура воздуха записывается три раза в сутки — в 7, 12 и 19 час.
Результаты анализов за каждый раз и в среднем за год обрабатываются и сводятся в таблицу.
По отдельным сооружениям станции контролируются следующие показатели: для решеток — количество задержанных крупных отбросов (в л<3); для песколовок — вынос песка и его фракций; для нефтеловушек — вынос нефти и осадка и повышение прозрачности воды.
Для обеспечения правильной работы очистной станции необходимо, чтобы все сооружения были снабжены контрольно-измерительными приборами.
С этой целью могут быть применены рейки на предварительно протарированных каналах (лотках) и водосливах, манометры и т. п. На очистных сооружениях нефтеперерабатывающих заводов рекомендуется установка приборов, регистрирующих pH, так называемых рН-метров.
Для каждого сооружения необходимо вести журнал, внося в него данные, характеризующие эффективность работы. В журнал заносят также сведения о неполадках в работе, о произведенном ремонте оборудования или сооружения и т. п.
§ 40. Техника безопасности и противопожарные мероприятия
Как уже указывалось, выделяющиеся из сточной жидкости сероводород, углекислый газ, а также пары горючих жидкостей (бензина, бензола, керосина) при определенных условиях представляют
большую опасность для рабочих, работающих на канализационных сооружениях (нефтеловушках, резервуарах, заглубленных насосных станциях и др.).
Сероводород может образоваться при смешении кислых и сернистощелочных вод. Он может попадать в канализацию и с производственными сточными водами нефтеперерабатывающих заводов, сырьем для которых служит сернистая нефть. Горючие жидкости, главным образом бензин, попадают в канализацию из установок завода, вырабатывающих эти вещества.
Фиг. 137. Удаление тяжелых газов из колодцев.
1 — отверстия для всасывания воздуха; 2 — к вентилятору; 3 — стенка колодца; 4 — поплавок; 5 — бетон.
При всех эксплуатационных работах перед спуском рабочих в колодец или в другие заглубленные сооружения надо убедиться в отсутствии в них вредных и взрывчатых газов. Для этого в колодец опускают шахтерскую лампу со сплошной сеткой. При наличии вредных газов лампа гаснет, а при наличии взрывчатых газов дает вспышку перед тем, как погаснуть.
Обнаруженные таким образом газы должны быть немедленно удалены. Легкие газы удаляются без труда — для этого достаточно лишь открыть два соседних колодца. Иногда такие газы удаляют путем опускания в колодец негашеной извести (половину ведра), политой перед этим водой, или нагнетанием в колодец воздуха ручным вентилятором. Гораздо труднее удалять тяжелые газы, скапливающиеся над поверхностью сточной воды. Их отсасывают вентилятором (фиг. 137, а) с сосуном, прикрепленным к плавающему поплавку (фиг. 137, б).
После удаления газов (дегазации) необходимо произвести повторную проверку, чтобы убедиться в отсутствии газов.
Независимо от проведения мероприятий по удалению газов из сооружений при спуске рабочих в колодец нужно принимать соответствующие меры предосторожности. Спуск в колодец с фонарями, имеющими открытое пламя, зажигание в колодцах огня и курение категорически воспрещаются. Аккумуляторные фонари применяются с напряжением не выше 12 в.
В случае необходимости пользуются изолирующим противогазом со шлангом длиной на 2—3 м больше глубины колодца.
При спуске в колодец рабочий должен надеть предохранительный пояс с привязанной к нему веревкой. Во время пребывания его в колодце на поверхности должны находиться двое рабочих на случай оказания необходимой помощи.
Правилами техники безопасности предписывается медицинский осмотр всех рабочих канализационных сооружений. Рабочие должны быть снабжены спецодеждой по установленным нормам. По окончании работ одежда должна быть высушена, а рабочие должны принять душ. Каждая бригада снабжается аптечкой. Все рабочие должны быть проинструктированы и обучены правильным и безопасным приемам работы. Кроме того, каждому рабочему выдается письменная инструкция по безопасному и правильному обслуживанию рабочего места.
Основными противопожарными мероприятиями на очистных сооружениях являются обвалование нефтяных резервуаров, устройство подъездных путей, противопожарного водопровода, установка пожарных резервуаров, устройство водоемов и т. д. Объекты, не обеспеченные этими сооружениями, нельзя вводить в эксплуатацию.
Глава XII
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ § 41. Эксплуатация сооружении для механической очистки сточных вод
Решетки. Уход за решетками заключается в своевременной очистке их от задержанных отбросов дежурным рабочим. При ручной очистке решетки металлическими граблями или вилами необходимо следить за тем, чтобы подпор (разность уровня воды выше и ниже решетки), образующийся вследствие накопления на решетке различных предметов, не превышал 5—10 см. Учет количества отбросов производится объемным способом.
Количество и характеристика снятых с решетки отбросов должны записываться в рабочий журнал. Отбросы с решетки обезвреживаются путем засыпки их землей в местах, отведенных для этой цели по согласованию с местными органами Государственной санитарной инспекции.
Песколовки. Очищают песколовки от осадка периодически по мере его накопления с таким расчетом, чтобы не происходило уменьшения живого сечения потока и увеличения скорости течения, что может привести к выносу осадка из песколовки.
Выгружают осадок в зависимости от конструкции и размеров песколовки вручную (лопатами) или различными механизмами — нориями, ковшами, гидроэлеваторами, песковыми насосами и пр.
Для освобождения песка от нефти его промывают водой. Промывные воды должны поступать в нефтеловушку, а отмытый песок после просушки можно использовать для подсыпки и планировки местности вблизи очистных сооружений. Из промывных вод может быть выделено в нефтеловушках еще некоторое количество нефти, которая содержалась в осадке.
Количество песка, задержанного в песколовках, замеряется при выгрузке или определяется путем промера глубины отложения его в песколовке с учетом геометрической формы сооружения.
В рабочем журнале записывают число выгрузок и регистрируют количество обезвоженного осадка и время работы механизмов в течение суток.
Для качественной характеристики осадка из песколовок не реже одного раза в месяц определяют влажность и фракционный состав песка.
При эксплуатации песколовок возможен вынос из них песка (при наличии больших скоростей протока), что может явиться следствием увеличения притока сточных вод или неравномерного распределения жидкости по отделениям песколовки.
Для устранения этого недостатка нужно проверить расход сточных вод, поступающих в песколовку, промерить глубину отложения в ней осадка, отрегулировать поступление сточных вод в отделения песколовки в соответствии с расчетным расходом воды.
В журнал работы песколовки записываются также: а) количество пропущенной воды; б) фактическая скорость; в) продолжительность пребывания воды; г) количество задержанного осадка, его влажность и зольность.
Н е ф т е л о в у ш к и. Основным условием нормальной работы нефтеловушек является равномерное распределение между секциями нефтеловушки сточных вод в количестве, не превышающем расчетный расход. При этом необходимо следить за тем, чтобы вынос нефти или нефтепродуктов не превосходил норму, установленную для нефтеловушки данного типа, исходя из необходимой степени очистки сточных вод.
Персонал, обслуживающий нефтеловушку, должен следить за равномерностью распределения воды не только между отдельными секциями нефтеловушки, но и в самой нефтеловушке, за своевременным отбором накапливающихся в нефтеловушке нефти или нефтепродуктов, за выпуском осадка, а также за чистотой и исправностью распределительных и сборных лотков, нефтесборных труб, водосливов и пр.
С целью равномерного распределения воды в нефтеловушке необходимо следить за тем, чтобы вода переливалась равномерным слоем по всей длипе гребня лотков впускных и выпускных устройств нефтеловушки. Это достигается строго горизонтальным положением гребня лотков и проверяется путем измерения слоя воды при переливе.
В случае нарушения горизонтальности положения гребня лотков необходимо его выравнивать. Это достигается подстругиванием доски фуганком, если имеется прикрепленная к стенке лотка доска, подштукатуриванием бетонного гребня лотка цементным раствором или регулированием на болтах металлического гребня водослива.
Кроме того, необходимо следить и за другими распределительными перегородками и полупбгруженными стенками. Края этих перегородок должны быть также чистые и ровные без зазубрин, образующихся в результате коррозии. Устранение зазубрин должно производиться механической обработкой краев перегородок.
При наличии в нефтеловушке коалесцирующих фильтров их надо регулярно очищать от задерживающейся в них взвеси путем переборки и промывки загрузочного материала. Если загрузка
состоит из керамических колец, то перебирать ее следует осторожно во избежание поломки колец.
Отбирают нефть из нефтеловушки по мере накопления слоя всплывшей нефти и нефтепродуктов, толщина которого должна быть не более 10 см. Во избежание выноса и испарения нефти и нефтепродуктов их следует отбирать 3—4 раза в смену. При этом необходимо следить за тем, чтобы отбор нефти был наиболее полным и чтобы вместе с нефтью не попало большое количество воды.
Осадок из нефтеловушки следует регулярно выгружать по установленному графику. Количество осадка определяется путем замера слоя его в нефтеловушке шестом со щитком на конце размером не менее 20 X 20 см. Для выгрузки осадка из нефтеловушки включают механизмы для его удаления. При этом необходимо следить за тем, чтобы осадок был удален полностью и дно нефтеловушки было чистым. Для удлинения срока службы оборудования продолжительность работы механизмов должна быть сокращена до минимума, обеспечивающего, однако, полное и равномерное удаление осадка из нефтеловушки на иловые площадки. Обычно бывает достаточной работа скребковых механизмов четыре раза в смену по 10—15 мин.
Распределительные и сборные лотки, а также гребни водосливов следует прочищать каждую смену. Задвижки, шиберы и прочее оборудование должны содержаться в чистоте и исправности.
Иловые колодцы и илопроводы после выпуска осадка из нефтеловушек должны быть промыты сточной водой для удаления из них оставшегося осадка.
Скребковый механизм и другие детали механического оборудования нефтеловушек следует осматривать и смазывать в соответствии с составленным графиком.
Эффект работы нефтеловушки должен определяться не менее чем один раз в сутки, для чего в течение смены или суток отбирают пробы поступающей и выходящей воды через каждые два часа. Эффект работы нефтеловушки устанавливается анализом средних проб.
Все данные по эксплуатации нефтеловушек заносят в рабочий журнал с указанием количества поступающей сточной воды, температуры воды, количества выделенной нефти и ее обводненности, количества задержанного осадка и его влажности, содержания нефти в поступающей очищенной воде (по данным анализа). В журнал записывают также время работы механизмов, замеченные неполадки в работе сооружения и необходимый ремонт.
В случаях отклонения от нормального режима работы сооружений (увеличение количества сточных вод, большое количество нефти или нефтепродуктов и др.) дежурный персонал должен немедленно включить аварийные сооружения (аварийный амбар, насосную станцию) для выделения и откачки нефти и нефтепродуктов во избежание сброса их в водоем.
Кроме того, дежурный персонал должен немедленно сообщить руководству о происшедших изменениях в режиме работы сооружений.
18 Зак. № 1592.
273
Фильтры. Нормальная эксплуатация фильтров заключается в наблюдении за задержанием нефтепродуктов фильтрующим материалом и в своевременной промывке его. Появление нефтяных веществ (хотя бы в небольшом количестве) в воде, выходящей из фильтра, и увеличение потери напора в фильтре указывают на необходимее! ь промывки последнего.
Эффективность работы фильтра следует периодически проверять путем определения содержания нефтепродуктов в сточных водах до и после фильтра.
Для обслуживания одного узла с центральной нефтеловушкой требуются: 1 старший оператор, 2 сменных оператора, 1 электромонтер-машинист, 1 слесарь-масленщик (на четыре узла) и 2 дежурных рабочих.
Местные нефтеловушки обычно устраивают при групповых установках системы герметизации.
Для обслуживания одного узла с местной нефтеловушкой и насосной станцией необходим следующий персонал: 3 сменных оператора, 1 электромонтер-машинист, 2 дежурных рабочих и 1 слесарь-масленщик (на четыре узла).
Для обслуживающего персонала узла нефтеулавлпвания должна быть составлена рабочая инструкция по эксплуатации каждого сооружения, имеющегося па данной очистной станции. В инструкции должны быть четко указаны: 1) права и обязанности персонала при приеме и сдаче дежурства; 2) порядок пуска и остановки оборудования и его обслуживания во время работы; 3) противопожарные мероприятия и мероприятия по технике безопасности прп обслуживании сооружений; 4) меры предупреждения аварий и действия, которые должен предпринять дежурный персонал в случае аварии.
Рабочая инструкция по эксплуатации и схема сооружения должны быть вывешены на видном месте. Работа эксплуатационного персонала узла должна регулярно проверяться руководством конторы по эксплуатации водоснабжения и канализации данного объекта.
§ 42. Эксплуатация сооружений для химической обработки сточных вод
Сооружения для химической дооч и~с тки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов
Реагентное хозяйство. При поступлении на склад реагентов должны быть проверены их качество и количество. Принятые реагенты распределяются по площади склада равномерным слоем высотой не более 2 м. При разгрузке и хранении реагентов нельзя допускать их перемешивания; также нужно следить за тем, чтобы они не были подмочены. Количество приготовленных растворов реагентов должно обеспечивать работу очистной установки
не менее чем на 6 час. Все работы, связанные с реагентами, производятся с соблюдением правил техники безопасности.
Смесители. Перегородки дырчатого смесителя и лоток должны очищаться от осадка через каждые 2—3 часа.
Хлопьеобразователи. Наблюдение за работой хлопьеобразователя, за скоростями движения воды в нем, ходом реакции, эффективностью образования хлопьев и пр. должно проводиться работниками заводской лаборатории.
Дежурный персонал очистной станции следит за накоплением осадка в хлопьеобразователе и за своевременной его очисткой.
Независимо от накопления осадка хлопьеобразователи следует очищать и проверять не реже одного раза в год.
При очистке хлопьеобразователя следует проверять и количество осадка, состояние перегородок, стен и мест присоединения трубопроводов, особенно промывного напорного трубопровода, изоляцию стенок, состояние выпуска, задвижек на нем и другого оборудования.
Очищать следует смыванием осадка струей воды. Осадок должен быть смыт как со дна, так и со стен и перегородок. Наросты должны быть удалены скребками, а стены обработаны 5%-ным раствором железного купороса.
При осмотре лопастных камер хлопьеобразователей необходимо особо тщательно осматривать и ремонтировать подводную часть лопастных мешалок, проверять состояние валов, подшипников, сальников и другого оборудования. Одновременно следует осматривать и проверять задвижки.
Осветлители. Эффект работы осветлителя зависит главным образом от режима работы в течение суток.
Частые пуски, остановки, изменение производительности осветлителя приводят к забиванию шламом дырчатого дна и поддренажного пространства, к нарушению структуры шламового фильтра и к интенсивному выносу шлама. Для предотвращения выноса шлама осветлители должны получать полную нагрузку с постепенным увеличением производительности в течение 20—30 мин.
Отверстия дренажной системы следует систематически очищать и продувать.
Сроки продувок осветлителей устанавливают опытным путем после неоднократных наблюдений, при которых должно быть обращено особое внимание на точность дозировки реагентов. Продувка осветлителей должна назначаться также при появлении мутной воды прозрачностью 5—-10 см.
Очищают осветлители примерно один раз в 1—2 месяца при помощи скребков и промывают водой из брандспойта.
Особое внимание должно быть обращено на горизонтальность кромок сборных желобов осветлителя, так как от этого в значительной мере зависят равномерность движения воды в поперечном сечении и эффект работы осветлителей.
Нейтрализационные станции
Станции, работающие по методу сухой дозировки. На нейтрализационной станции, работающей по методу сухой дозировки реагентов, требуется обслуживающий персонал для загрузки дробилок и питателей.
Количество подаваемого питателями реагента зависит от расхода сточной жидкости и концентрации в ней кислоты. Изменение дозы должно производиться дежурным. В обязанности дежурного входят систематическое определение по водосливу расхода сточной жидкости, определение кислотности ее и подсчет необходимого количества реагента. Так как известняк, доломит или мел не повышают щелочности воды, то следует дозировать с некоторым избытком, что облегчает работу. Дозировка со значительным избытком не должна допускаться из экономических соображений.
Регулировать дозировку можно также на основании показаний pH-метра, установленного на канале, отводящем нейтрализованную жидкость.
На станции следует вести регулярные определения кислотности сточной воды (титрованием) до ввода в нее реагента и после ввода его.
Эти определения должен делать дежурный при питателях.
Станции, работающие по методу мокрой дозировки. При применении негашеной извести выделяется значительное количество пыли. В связи с этим особенно тщательный уход требуется за электротельфером, служащим для транспортировки извести. Тельфер не должен находиться в помещении творил при гашении извести. В то время, когда он бездействует, его следует покрывать чехлом. Нужно регулярно обметать пыль, осаждающуюся на троллейных проводах.
Рабочий при гашении извести должен надевать предохранительную маску. Трубопроводы, по которым подается известковый раствор, не должны оставаться долгое время наполненными раствором, находящимся в покое, во избежание осаждения в них извести. После окончания работы трубопроводы должны быть опорожнены и промыты водой.
Особое внимание должно быть обращено на дозирование известкового молока, являющееся важнейшей технологической операцией в процессе эксплуатации, на то, чтобы кислотность или щелочность сточных вод после ее нейтрализации не выходила за пределы, допустимые для водоема, в который сбрасывают эти воды. Поэтому должно быть организовано систематическое наблюдение за pH нейтрализованной жидкости по показаниям pH-метра с записью этих показаний в журнал. По этим показаниям должна регулироваться подача известкового молока.
На станции должны вестись регулярные анализы поступающего реагента и сточной жидкости до ввода и после ввода в нее реагента. Для этого в штате очистной станции должна предусматриваться
должность лаборанта. Примерный штатный состав очистной установки средней производительности приведен в табл. 21.
Таблица 21
Примерный штатный состав для обслуживания нейтрализационной установки
Наименование должности В смену, чел. В сутки, чел. Подсменные, чел. Всего, чел.
Лаборант . 1 2 — 2
Дежурные машинисты у насосов 1 3 1 4
Уборщица . — 1 — 1
Рабочие . 1 3 1 4
Монтер-слесарь (периодически) 1 1 — 1
Итого: ... 4 10 2 12 '
Шоферы на машинах для вывоза шлама (периодически) 2 2 1 3
Всего . . . 6 12 3 15
В задачу обслуживающего персонала входят регулярная (не менее одного раза в неделю) очистка баков от отложившегося в них осадка, осмотр мешалок и механизмов п в случае необходимости их ремонт.
Нейтрализаторы один раз в неделю следует выключать для профилактического осмотра и в случае необходимости для ремонта.
Для учета работы нейтрализационной установки ведется журнал, в котором делаются записи о количестве поступающей сточной воды за смену (в .и3); о количестве израсходованного реагента (в кг); о концентрации раствора реагента и времени работы расходных баков (начало и конец работы); о количестве израсходованной электроэнергии.
Химик-лаборант должен один раз в сутки делать анализ проб воды, входящей и выходящей из отстойников. Пробы воды для анализа составляются из смеси отдельных разовых проб не менее шести, отобранных в течение суток. Результаты анализов записывают в журнал.
В журнале отмечают также замеченные неполадки, повреждения и прочие отклонения от нормального режима работы установки.
Рабочие, занятые на нейтрализационных установках, должны быть снабжены спецодеждой, резиновыми перчатками и обувью, предохранительными очками и приборами для защиты дыхательных органов от пыли (респираторами).
§ 43. Эксплуатация иловых площадок
Для нормальной работы иловых площадок необходимо: а) следить за равномерностью разлива осадка по всей площади карты; б) переключать напуск осадка на отдельные карты; в) своевременно разгружать иловые площадки от подсушенного осадка и подготовлять их после этого для напуска свежего осадка.
Единовременный напуск осадка на иловые площадки производится слоями разной высоты в зависимости от времени года и высоты ограждающих валиков: для летнего периода принимается высота слоя напуска осадка 30—45 с.и; для зимнего времени слой единовременного напуска не должен превосходить 15 см, а общая высота слоя за зимний период должна быть на 10 см меньше высоты ограждающих валиков.
Периодичность напуска осадка на иловые площадки колеблется от 10 до 15 дней в зависимости от времени года, природы осадка и фильтрующей способности площадки.
Подсушенный осадок, имеющий влажность 70—60%, вывозится с иловых плошадок в вагонетках или другим механизированным способом и может быть использован для засыпки низин за пределами очистных сооружений.
Иловые площадки после освобождения их от осадка выравнивают; в случае необходимости фильтрующий слой площадки пополняют.
Все лотки, шиберы и дренажные трубы на иловых площадках во избежание засорения следует периодически, не реже одного раза в неделю, осматривать и прочищать, а после прекращения напуска осадка промывать.
§ 44. Эксплуатация вспомогательных сооружений
Обслуживание всех вспомогательных установок, как правило, производится тем же персоналом, который обслуживает и основные очистные сооружения.
Осматривают все вспомогательные сооружения ежедневно. Текущий ремонт должен производиться в сроки, устанавливаемые главным инженером завода (нефтепромысла) пли лицом, его заменяющим.
Общий детальный осмотр всего вспомогательного оборудования производится по мере надобности, но не реже одного раза в год. •»
Вспомогательное оборудование должно быть обеспечено запасными частями и запасом материалов.
Номенклатура и норма запасных частей и материалов устанавливаются главным инженером предприятия.
Насосные станции. Эксплуатация насосных агрегатов должна вестись на основе специальной инструкции по эксплуатации, разработанной для данной станции в соответствии с правилами и инструкциями заводов-изготовителей.
В эксплуатационной инструкции 1 указываются:
а) порядок приема и сдачи дежурства; права и обязанности персонала;
б) работа персонала во время подготовки к пуску насосных агрегатов п вспомогательного оборудования:
в) работа персонала при пуске оборудования;
г) обязанности персонала по наблюдению и обслуживанию во время работы оборудования;
д) работа персонала при остановке оборудования;
е) случаи, когда персонал должен немедленно остановить насос или вспомогательное оборудование;
ж) меры, которые должен принимать персонал для предупреждения аварий и в случае аварии.
Машинист перед принятием дежурства обязан обойти и тщательно осмотреть всю установку с целью детального ознакомления с режимом нагрузки, давлением на всасывающем и напорном трубопроводах, режимом работы вспомогательного оборудования, открытием задвижек и т. п., а также с состоянием всех элементов установки.
При осмотре следует обращать внимание на чистоту и исправность оборудования, отсутствие пыли и масла на аппаратах, отсутствие течи из фланцевых и других соединений трубопроводов, сальников, задвижек, отсутствие ненормального шума, вибраций и других отклонений от нормального состояния.
Результаты осмотра должны быть занесены в суточную ведомость или журнал.
Операции, связанные с пуском и остановкой насосных агрегатов и вспомогательного оборудования, должны выполнять дежурный машинист п его помощник, обслуживающие данную установку. В нормальных эксплуатационных условиях насосные агрегаты включают под наблюдением старшего в смене.
Агрегат, вышедший из ремонта, включают под наблюдением работника, руководившего ремонтом.
Иловая насосная станция. Эксплуатация иловых насосных станций должна вестись в соответствии с общими правилами эксплуатации насосных станций. Кроме того, должны быть выполнены следующие требования:
а) водопровод, подведенный к сальникам насоса для гидравлического уплотнения, должен иметь разрыв струп, для чего устанавливают распределительный бачок с шаровым краном или обратным клапаном;
б) во избежание взрыва выделяющихся из осадка газов трубки для выпуска воздуха и газа от насоса должны быть выведены из помещения;
в) помещение иловых насосных станций и резервуаров должно быть оборудовано вентиляцией не менее как с трехкратным обменом воздуха.
1 Правила технической эксплуатацпп водопроводов п канализации, ®ып. VI. Изд. Мин. коммун, хоз. РСФСР, 1950.
Водомерные устройства. Хорошо и правильно выполненное водомерное устройство при надлежащем уходе за ним обеспечивает правильный учет воды в течение продолжительного времени.
Для нормальной работы водомерного устройства необходимо выполнять следующие указания.
1. Перед вводом водомерного устройства в постоянную эксплуатацию нужно проверить на месте правильность всех основных размеров, а именно: ширину горловины, горизонтальность пола входной части в продольном и поперечном направлениях, правильность соединения горизонтального пола с наклонным полом горловины и выходной части, соответствие нуля реек отметке порога, т. е. входной части водомерного лотка, вертикальность стенок горловины, входной и выходной частей.
2. Необходимо особенно тщательно вести наблюдения за водомерным устройством в первые дни его работы, а через 10—15 дней с момента его пуска следует на короткий срок (2—3 часа) прекратить подачу воды через водомерное устройство и еше раз тщательно проверить нивелиром горизонтальность дна входной ”асти и линии перегиба дна, входной части и горловины, правильность высотных отметок и уклонов горловины и выходной части, соответствие нулей реек порогу водомерного устройства.
3. Водомерный колодец и соединительную трубку следует регулярно очищать от ила. В целях предохранения колодца от попадания в него сора сверху желательно оборудовать его откидной крышкой.
4. Деления на водомерной рейке должны быть четкие; лучше всего деления делать вырезные с прочной окраской реек. Деления нарезаются или отмечаются краской через каждые 5 мм, цифры можно проставлять через 1 см.
5. Обнаруженные в результате осмотров те или иные недостатки или повреждения водомерного устройства необходимо своевременно-устранять. В отдельных редких случаях, когда по условиям водоотведения нельзя даже на короткий срок прекратить пропуск воды по лотку и устранить замеченные дефекты (например, нарушение соотношения высотных отметок горловины и выходной части), можно произвести контрольные вертушечные замеры расходов воды, поступающей через водомерное устройство, и в случае значительных отклонений показаний водомерных приборов и вертушки необходимо временно (до устранения недостатков) ввести соответствующие поправки в показания.
При работе водомерного устройства, как показывает ряд наблюдений, разница в расходах, замеренных водомерным лотком и вертушкой, в большинстве случаев составляла 3—4%.
Глава XIII
ОРГАНИЗАЦИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ И СТОИМОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод
§ 45. Общие сведения об организации обслуживания очистных станций
Эксплуатацию очистных сооружений ведет, как правило, специальная служба, входящая в состав цеха (конторы) водоснабжения и канализации.
На очистных станциях в составе эксплуатационного персонала должны быть химик и техник по водоснабжению и канализации.
Контроль за качеством поступающей и выходящей сточной воды, за правильным ведением технологического процесса, разработка мероприятий по улучшению технологических процессов осуществляются лабораториями промышленного предприятия (завода, промысла).
В зависимости от мощности и сложности очистных сооружений при них должна быть организована с соответствующим экономическим обоснованием диспетчерская служба, осуществляющая: 1) телефонную связь с дежурными постами; 2) полное и частичное дистанционное управление сооружениями и агрегатами и контроль за их работой; 3) полную и частичную автоматизацию технологических процессов на сооружениях.
На крупных очистных станциях нефтеперерабатывающих заводов целесообразна автоматизация насосных станций или отдельных насосных агрегатов, работающих периодически.
Наряду с дистанционным или автоматическим управлением очистной станции должно быть также и ручное управление.
Применение дистанционного управления и автоматизации позволяет обслуживать установку меньшему количеству персонала и создает благоприятные условия для работы на очистных станциях.
На небольших установках не требуется особо высокой квалификации обслуживающего персонала, но он должен быть снабжен письменными инструкциями по обслуживанию каждого вида со-
оружений. Кроме того, такие станции должны находиться под периодическим надзором специалистов, которые проверяют работу станции, дают указания по ее обслуживанию и производят исследования и анализы.
Для бесперебойной работы очистных сооружений и механизмов необходимо обеспечить своевременные планово-предупредительный, текущий и капитальный ремонты.
Ремонтные работы проводят в зависимости от сложности сооружений и механизмов, числа и мощности их.
Планово-предупредительный и текущий ремонты очистных сооружений и механизмов производятся персоналом очистной станции, а капитальный ремонт — специальными бригадами отдела капитального строительства или в механических мастерских предприятия.
Ремонты всех видов производятся по графику. График составляется начальником цеха водоснабжения и канализации и утверждается главным механиком или главным инженером предприятия.
§ 46. Обязанности эксплуатационного персонала
В обязанность руководящего технического персонала входит -составление инструкций по эксплуатации сооружений в зависимости от их конструкций, местных условий, климата, а также с учетом производственного опыта и результатов повседневных наблюдений за работой очистной установки. Инструкции составляются для каждого сооружения, вывешиваются на видном месте, прорабатываются на занятиях по техминимуму для обслуживающего персонала и выдаются каждому работнику на руки под расписку.
Руководящий технический персонал должен следить за своевременным проведением планово-предупредительного, текущего и капитального ремонтов очистных сооружений.
В обязанность руководящего персонала входят контроль за правильным ведением рабочих журналов дежурным персоналом и составление ежемесячных технических отчетов по эксплуатации сооружений.
Обязанностью всего обслуживающего персонала станции является постоянное изучение работы очистных сооружений с целью их усовершенствования.
Администрация при приеме рабочих должна проинструктировать их, разъяснить им устройство, назначение обслуживаемых сооружений и опасные моменты в их работе, а также научить их правильным и безопасным приемам работы и снабдить их спецодеждой по установленным нормам.
Каждому рабочему должна быть выдана инструкция по безопасному и правильному обслуживанию рабочего места.
На рабочих местах в очистных сооружениях и в комнатах для обслуживающего персонала должны быть умывальники, мыло, полотенце и бак с питьевой водой. Рабочим, занятым на работе по очистке сооружений от осадка, должны быть предоставлены горячий душ или баня.
§ 47. Повышение производительности очистных сооружений
Повышение производительности очистных сооружений может быть достигнуто путем усовершенствований приемов работы, более эффективного использования сооружений на основе проведения научно-исследовательских работ и широкого развития социалистического соревнования.
Исследования должны проводиться инженерно-техническим персоналом очистных станций в тесном содружестве с работниками научно-исследовательских институтов.
Новые формы социалистического соревнования широко распространяются на предприятиях нефтяной промышленности.
Работники предприятий берут на себя обязательства по отличному обслуживанию агрегатов, поднятию производительности труда, экономии материалов, топлива и электроэнергии. Все это способствует повышению производительности сооружений.
Тщательное наблюдение за работой очистных сооружений по-воляет выявить имеющиеся резервы их производительности. Так, например, регулирование расхода сточных вод, направленное на равномерное поступление их в течение суток на очистные сооружения, повышает производительность сооружений и улучшает эффект их работы; улучшение условий впуска сточных вод в нефтеловушки, правильная установка полупогруженных досок, регулярное удаление осадка, всплывающей нефти и другие мероприятия дают возможность повысить нагрузку сточных вод на нефтеловушки без снижения эффективности их работы; тщательная дозировка реагентов в соответствии с колебаниями состава поступающих сточных вод позволяет увеличить пропускную способность сооружений для химической очистки.
Производительность сооружений может быть значительно повышена введением механизации и автоматизации управления их работой.
§ 48. Показатели работы сооружений
Для технико-экономической характеристики работы очистных сооружений необходима организация технологического учета работы отдельных сооружений и всей очистной установки в целом.
К числу показателей, характеризующих работу очистных сооружений, относятся:
1) приток сточных вод в целом и по отдельным сооружениям;
2) количество отбросов, задерживаемых решетками, влажность, состав, объемный вес и зольность отбросов;
3) количество осадка, выпадающего в песколовках; его объемный вес, зольность, влажность, фракционный состав; вынос песка (объем и вес);
4) количество уловленной в нефтеловушках нефти, ее обводненность; вынос нефти (объем и вес);
5) количество осадка, выпадающего в нефтеловушках, его влажность и зольность; вынос оседающих веществ (объем и вес);
6) количество выгружаемого осадка из осветлителей, его влажность и зольность; вынос осадка (объем и вес);
7) количество воздуха, подаваемого в камеры реакции;
8) количество осадка в отстойниках и вынос взвеси из отстойников;
9) расход реагентов;
10) количество пара для паровых насосов;
11) расход электроэнергии и воды.
Учет работы очистных сооружений лежит на обязанности дежурного персонала; результаты учета за каждую смену заносят в рабочие журналы. В дневную смену подводят итоги результатов суточной работы.
Кроме основных эксплуатационных показателей, в рабочий журнал вносят сведения о всех неисправностях и отклонениях в работе механизмов и сооружений.
На основании данных учета составляют сводную ведомость.
На основании сводных ведомостей ежемесячно по установленной форме составляется технический отчет о работе очистных сооружений. Технический отчет сопровождается краткой пояснительной заппской, в которой приводится анализ работы очистных сооружений на основании имеющихся данных. В этом же отчете указываются недостатки эксплуатации, результаты проведения научно-исследовательских работ, внедрения новой технологии, применения передовых методов работы.
На основании месячных отчетов составляются квартальные и годовой отчеты, которые охватывают основные этапы работы, включая и экономические показатели, а также контрольные цифры по себестоимости. Работа очистной станции на хозрасчете повышает ответственность эксплуатационного персонала.
На основании квартальных и годового отчетов предприятие или цех должны планировать работу очистных сооружений по производственным показателям, приему сточной воды, рабочей силе, прямым затратам, цеховым расходам, капитальному ремонту, себестоимости и удельным нормам расхода электроэнергии, пара, воды и т. п.
§ 49. Определение себестоимости очистки производственных сточных вод
Годовые расходы по эксплуатации очистных сооружений состоят из прямых расходов П и отчислений А на амортизацию п капитальный ремонт сооружений.
Прямые расходы складываются в свою очередь из расходов на содержание обслуживающего персонала ап, текущий ремонт ар, электроэнергию ав, материалы ам и транспорт ат:
77 = ап + Цр + аэ + ам + ат-
Расходы на содержание обслуживающего персонала определяют по штатной ведомости с учетом накладных расходов в соответ
ствии с действующим законодательством; обычно эти расходы являются основными, и они по существу и определяют стоимость очистки сточных вод.
Расходы на текущий ремонт принимают в размере 1—3% от строительной стоимости сооружений или оборудования.
Расходы на электроэнергию определяют по мощности установленных электродвигателей, средней длительности их работы в течение года и соответствующим тарифам на электроэнергию; сюда же включается плата за установленную мощность.
Расходы на материалы, необходимые для эксплуатации (в основном на реагенты при химической очистке), определяют, руководствуясь установленными ценами на эти материалы с учетом стоимости их доставки на очистную станцию.
Расходы на транспорт для вывоза отбросов с решеток и подсушенного осадка с иловых площадок принимаются в зависимости ст местных условий, а на крупных станциях предусматривается постоянный транспорт, для чего в штатный состав должны быть включены шоферы грузовых автомашин и рабочие.
Размеры (в процентах от строительной стоимости) амортизационных отчислений А устанавливаются приказами Министерства нефтяной промышленности в зависимости от срока службы сооружений. Так, например, для очистных сооружений амортизационные отчисления принимают в размере 6,5%, для трубопроводов 4,5%, для дорог 2%, для зданий насосных станций реагентного хозяйства 2%, для оборудования 12%.
Себестоимость очистки 1 м3 сточных вод составляет
__ Я+±
S- Q ,
где Q — годовое количество очищаемых сточных вод в м3.
При определении годовых расходов нужно учитывать стоимость уловленной нефти, которая снижает себестоимость очистки.
На некоторых предприятиях стоимость уловленной нефти может полностью покрывать и даже превышать эксплуатационные расходы по очистке производственных сточных вод, т. е. очистная станция приносит даже доход благодаря улавливанию нефти.
УДЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ ВОДЫ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ
№ п/п Наименование установки Наименование аппаратов, потребляющих и сбрасывающих воду Единица, к которой отнесен расход воды Удельный расход
всей воды, -ч3 свежей воды, %
1 2 3 4 5 6
1 Электрообессоливающая установка Холодильники Дегидраторы 1 т нефти То же 1,6 0,5 0 100
2 Атмосферная трубчатка Конденсаторы и холодильники Грязеотстойники и водоотделители » » 6—10 2,5
Щелочные отстойники » 0,1 0
3 Вакуумная трубчатка Конденсаторы и холодильники Барометрические конденсаторы 1 т мазута или 1 т нефти То же 7,2 j 5,0 J 4,2 или 3,0 2,5 2,5
4 Атмосферно-вакуумная трубчатка То же, что в пп. 2 и 3 1 т нефти 14—18 2,5
j Термический крекивг Конденсаторы и холодильники Газосепаратор 1 т мазута или 1 т нефти То же 16-20 12 | 1,5
6 Термический крекинг бензино-лигроиновых фракций Конденсаторы и холодильники 1 т бензина или 1 т нефти 18 \ тз 1 1 1 2,0
!
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ЗАВОДАХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ВОДЫ 25°
1 Необходимый ; напор, м 1 Характер загрязнения отработавшей воды 1 гп । Температура отработавшей воды, °C Возможность использования отработавшей воды для оборотного водоснабжения Количество сточных ВОД, JH3
при ! прямоточном водоснабжении при оборотном водоснабжении
7 8 9 10 11 12
- 20—25 20—25 20—25 20—25 Возможно попадание нефти Нефть и соли, вымываемые из нефти 45 70 Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию 1,0 0,5 0,04 0,5
Возможно попадание нефтепродуктов Нефть, нефтепродукты, глина и пр. Загрязнение сульфидами и дисульфидами до 100 г/л 40—50 30 40—50 3» Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию То же 6—10 0,01—0,10 0,01 0,25 0,01—0,10 0,01
20 25 20—25 Возможно попадание нефтепродуктов Загрязнение нефтепродуктами и сероводородом Возможно » 5,0 3,0 0,125 0,075
20-25 То же, что в пп. 2 и 3 45 Возможно 15 0,375
20—25 Возможно попадание нефтепродуктов Нефтепродукты и сероводород отгазо-сепаратора до 300 .мг/л 45 Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию 12—20 0,01 0,2—0,3 0,01
20—25 Возможно попадание нефтепродуктов из-за неисправности аппаратуры 45 Возможно 18 0,3
№ п/п Наименование установки Наименование аппаратов, потребляющих и сбрасывающих воду Единица, к которой отнесен расход воды Удельный всей ВОДЫ, At3 •О свежей о воды, % § м 1
1 2 3 4 о 6
7 Комбинированная установка (прямая гонка, крекинг) Конденсаторы и холодильники Водоотделитель 1 т нефти То же 24-32 2,0 1
8 Сернокис лотна я очистка Конденсаторы и холодильники Водяные отстойники Щелочные отстойники 1 т бензина То же » 2,6—3,6 ' 2 0,5 1С0 0,025 100
9 Вторичная пере-гонка Конденсаторы и холодильники Водоотделитель » » 10—18 2
10 Фенолятная очистка газа 1 Холодильники 1 т газа 1,6 2
11 Газофракционирующие установки Конденсаторы и холодильники Щелочные отстойники 2 1 га крекинг-газа 20—25 1 .
12 Полимеризаци-онная установка Конденсаторы и холодильники Щелочные отстойники 2 1 т бутана, бутилена или нефтп 53 1,20 2 2
1 В канализацию сбрасывается отработавший раствор фенолята натрия 2 Количество щелочей 3—5 м3/сутки.
Необходимый напор, лс Характер загрязнения отработавшей воды Температура отработавшей воды, °C Возможность использования отработавшей воды для оборотного водоснабжения Количество сточных вод, м?
при прямоточном водоснабжении при оборотном водоснабжении
7 8 9 10 и 12
20—25 Возможно попадание нефтепродуктов Нефтепродукты 45 Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию 23—32 0,01 0,6 0,01
20—25 20—25 20—25 Нефтепродукты от 2,0 до 4 г/л H2so4 Нефтепродукты в эмульгированном состоянии и щелочь — свободный NaOH до 15 г/л 30 25 25 Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию То же 2,6—3,6 0,5 0,025 0,06 0,5 0,025
f 20—25 Следы нефтепродуктов Нефтепродукты 45 Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию 10—18 0,005 0,03 0,005
20—25 Условно чистая вода Возможно 1,6 0
20—25 Следы легких нефтепродуктов Загрязнение сульфидами и бисульфидами до 100 г/л 45 Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию 20—25 0,5
20—25 1 Следы легких J нефтепродуктов Загрязнение сульфидами до 100 г/л 45 Возможно Невозможно. Сбрасывается в канализацию 53 1,0
концентрацией до 300 г/л.
№ п/п Наименование установки Наименование аппаратов, потребляющих и сбрасывающих воду Единица, к которой отнесен расход воды Удельный расход
всей воды, -и3 свежей воды, %
1 2 3 4 5 6
13 Гидроформинг Конденсаторы и холодильники 1 т бензина 16 2 i
14 Азеотропная перегонка Конденсаторы и холодильники 1 т бензина 14 2
15 Алкилирующая установка Конденсаторы и холодильники Кислотные отстойники Щелочные отстойники 1 т изо-бутана То же 180 1 100 100
16 Асфальтовая установка Холодильники и конденсаторы смешения 1 т гудрона То же 4,5 100 0
17 Битумная установка Холодильники 1 т нефти 1,60 100
18 Сырьевые резервуары Отстой в резервуарах при разделке нефти 1 т сырья — —-
19 Котельные — i 1 т нефти 1,00 100
Необходимый напор, м Характер загрязнения отработавшей воды Температура отработавшей воды, °C Возможность использования отработавшей воды для оборотного водоснабжения Количество сточных вод, .и3
при прямоточном водоснабжении при оборотном водоснабжении
7 8 9 10 11 12
25 Нефтепроду кты 45 Возможно 16 0,32
25 Нефтепродукты 45 Возможно 14 0,28
25 Нефтепродукты 45 Возможно 180 1,8
25 Серная кислота до 2 г/л 25 — —
25 Сульфаты Na2S04 25 »
25 25 Тяжелые нефтепродукты в эмульгированном состоянии 45 » 4,5 4,5
25 Тяжелые нефтепродукты — » 1,60 1,60
— Нефть или мазут — 0,01—0,08 0,01—0,08
20 — — — — —
ПРИЛОЖЕНИЕ II
УДЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ ВОДЫ НА НЕФТЕПРОМЫСЛАХ
Назначение Единица водопотребления Норма расхода, м3/сутки
Бурение скважин:
а) собственно бурение 1 пог. м проходки 0,75
б) на приготовление глинистого
раствора 1 скважина 25
Буровой станок, работающий на паровой
энергии То же 144
Буровой станок, работающий на дизелях:
а) без оборота воды 144
б) с оборотом воды » 20»
Эксплуатационные скважины:
а) промывка » 1001 2 3
б) депарафинизация » I3
Компрессорные станции 1 л. с. 0,2»
Дизельные установки (охлаждение) . . . То же 0,1»
Стабилизация нефти 1 т сырой нефти 0,40
Газолиновые заводы 1 т получаемого 2,6
Ремонтно-механический завод Общий расход 100
Трубная база То же 50
Авторемонтная мастерская 30
Механическая мастерская » 10
База турбобуров » 200
Кислородный завод » 50
Алебастровый завод 50
Паровые котлы (ТМЗ) На 1 л«2 площади
нагрева 0,48
Автомашины:
грузовые 1 машина 0,60-
легковые То же 0,40-
Тракторы 1 трактор 0,12
Автобусы 1 автобус 0,8
1 Добавка свежей воды.
2 В песчаных скважинах.
3 В плотных структурах.
ЛИТЕРАТУРА
1. А б р а м о в В. В., Карелин Я. А. Водоснабжение и канализация нефтеперерабатывающих заводов. Гостоптехиздат, 1948,
2. А п е л ь ц и н И. Э., Максимович Г. К. Подготовка воды для заводнения нефтяных пластов. Гостоптехиздат, 1951.
3. Временные указания по проектированию осветлителей для промышленного водоснабжения (рекомендуемые). Изд. Водгео, 1952.
4. Ж у к о в А. И., М о н г а и т И. Л., Хаскин С. А. и др. Проектирование сооружений для очистки промышленных сточных вод. Гос-стройиздат, 1949.
5. Захаров Н. Г. Рефераты и аннотации по загрязнению и самоочищению водоемов. Медгиз, 1946.
6. И в а н о в а Л. В. Использование отходов от переработки нефти. Гостоптехиздат, 1951.
7. Карелин Я. А., Назаров А. 3., Хаскин С. А. Водоснабжение и канализация нефтепромыслов. Гостоптехиздат, 1951.
8. К а р е л и н Я. А. Нейтрализация производственных сточных вод. Бюллетень строительной техники, № 2, 1950.
9. К л ю н к о в В. В. Поля орошения. Изд. Мин. коммун, хоз. РСФСР, 1947.
10. Кожуховская станция аэрации Московской канализации. Изд. Мин. коммун, хоз. РСФСР, 1948.
11. Министерство здравоохранения СССР. Всесоюзная государственная санитарная инспекция. Производственные сточные воды, вып. I. Медгиз, 1948.
12. Министерство здравоохранения СССР. Всесоюзная государственная санитарная инспекция. Производственные сточные воды, вып. II. Медгиз, 1950.
13. Министерство здравоохранения СССР. Всесоюзная государственная санитарная инспекция. Производственные сточные воды, вып. III. Медгиз, 1953.
14. Мышкин Е. А. Оператор деэмульсационной установки на нефтедобывающих промыслах. Гостоптехиздат, 1952.
15. П и ч у г и н А. П. Оператор установки первичной перегонки нефти. Гостоптехиздат, 1951.
16. Правила технической эксплуатации водопроводов и канализаций, вып. 5. Изд. Мин. коммун, хоз., 1950.
17. Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами (экспериментальное исследование). Медгиз, 1949.
18. Санитарная характеристика промышленных сточных вод, под ред. проф. А. Н. Сысина. Стройиздат, 1940.
19. Центральный научно-исследовательский санитарный институт им. Ф. Ф. Эрисмана «Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами», вып. I. Медгиз, 1949.
20. Ч а р е й В. Е. Новый метод регулировки скорости воды в очистных сооружениях. Сб. материалов по коммун, хоз. ЛНИИКХ, № 4, 1948.
21. Черкинский С. Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. Изд. Мин. коммун, хоз., 1951.
22. Ш и г о р и н Г. Г. и Демидов Л. Г. Канализация, ч. 1. Изд. Мин. коммун, хоз. РСФСР, 1949.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ................................................ 3
Введение ..................................................... 5
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ вод
Глава I. Характеристика производственных сточных вод .... 9
§ 1. Количество, состав и свойства производственных сточных вод ....................................... 9
§ 2. Сточные воды нефтепромыслов ................ 16
§ 3. Сточные воды нефтеперерабатывающих заводов 20
§ 4. Использование производственных сточных вод и извлечение из них ценных веществ.................. 26
Глава II. Системы и схемы канализации предприятий нефтяной промышленности ............................................. 31
§ 5. Системы и схемы канализации................ 31
§ 6. Особенности устройства канализации нефтепромыслов ........................................... 34
§ 7. Особенности устройства канализации нефтеперерабатывающих заводов ............................. 38
Глава III. Влияние производственных сточных вод на водоем . . 45
§ 8. Загрязнение водоемов сточными водами....... 45
§ 9. Установление степени очистки производственных
сточных вод ................................. 49
Глава IV. Методы очистки производственных сточных вод ... 56
§ 10. Классификация методов очистки производственных сточных вод ...................................... 56
§ 11. Схемы очистки производственных сточных вод (состав очистных сооружений) ........................ 59
Глава V. Сооружения для механической очистки................. 71
§ 12. Решетки .................................... 71
§ 13. Песколовки .............................. 75
§ 14. Нефтеловушки .............................. 89
§ 15. Грязеотстойники и бензиноуловители......... 129
Глава VI. Установки для химической обработки производственных сточных вод ............................................ 1
§ 16. Сооружения для химической обработки сточных вод — кислых, щелочных и содержащих нефтяную эмульсию......................................... 136
§17. Схемы установок для доочистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты . . . 169
§ 18. Аэрационные установки ...................... 177
§ 19. Нейтрализационные установки ................. 183
§ 20. Установки для очистки сточных вод, содержащих этилированный бензин .............................. 201
Глава VII. Сооружения для обработки и удаления осадка .... 207
§ 21. Резервуары для отмывки нефтп из осадка .... 207
§ 22. Площадки для подсушивания осадка........... 208
§ 23. Накопители осадка ......................... 211
Глава VIII. Вспомогательные сооружения ..................... 215
§ 24. Ливнесбросы ................................ 215
§ 25. Аварийные амбары ........................... 218
§ 26. Регулирующие емкости........................ 224
§ 27. Разделочные резервуары .....................227
§ 28. Насосные станции ...........................231
§ 29. Водомерные установки ....................... 238
Глава IX. Схемы расположения очистных сооружений............ 244
§ 30. Санитарные требования и выбор способа очистки сточных вод ..................................... 244
§ 31. Взаиморасположение очистных сооружений . . . 245
§ 32. Схемы высотного расположения очистных сооружений ........................................... 246
§ 33. Распределение сточных вод по отдельным сооружениям ............................................ 247
§ 34. Примерные схемы расположения очистных сооружений ............................................. 250
Глава X. Сооружения для выпуска сточных вод в водоемы .... 260
§ 35. Регулирующие сооружения ................... 260
§ 36. Выпуск очищенных сточных вод в водоемы .... 261
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Глава XI. Общие задачи эксплуатации очистных сооружений . . 266
§ 37. Приемка сооружений ........................ 266
§ 38. Мероприятия, обеспечивающие нормальную работу очистных сооружений ............................. 266
§ 39. Методы учета и контроля за работой очистных сооружений ........................................ 267
§ 40. Техника безопасности и противопожарные мероприятия ......................................... 268
Глава XII. Техническая эксплуатация очистных сооружений . . 271
§ 41. Эксплуатация сооружений для механической очистки сточных вод ............................... 271
§ 42. Эксплуатация сооружений для химической обработки сточных вод .............................. 274
§ 43. Эксплуатация иловых площадок ............. 278
§ 44. Эксплуатация вспомогательных сооружений . . . 278
Глава XIII. Организация обслуживания и стоимость эксплуатации сооружений для очистки производственных сточных вод 281 § 45. Общие сведения об организации обслуживания очистных станций ............................................. 281
§ 46. Обязанности эксплуатационного персонала . . . 282
§ 47. Повышение производительности очистных сооружений .................................... 283
§ 48. Показатели работы сооружений.............. 283
§ 49. Определение себестоимости очистки производственных сточных вод ........................... 284
Приложения ................................................ 286
Литература ................................................ 293
Редактор А. М. Конюшков
Ведущий редактор Н. В. Романова Техн, редактор А. С. Полосина
Т-05900. Подписано к набору 15/V 1953 г. Подписано к печати 21/Х 1953 г. Формат 60x921/ie. ВуМ. л. 9,25. Печ. л. 18,5. Уч.-нзд. л. 20,19. Тираж 3500 экз. Ц. 8 р. Зак. Кз 1592/402.
Типография „Красный Печатник" Ленинград, проспект имени И. В. Сталина, 91.
0 II Е ЧАТ КП
_ -
Стр. Строка Напечатано Следует читать
18 1 спи; у, табл. 1 : колонка слева дН/! М2 с.и2/< < >:
] 23 3 снизу V — у. 1' и
125 20 сверху V = 0,010 fl = 0,010
219 4 сверху q =2,365 На, и -- 2,365 н'З
2,8 12 снизу в поступающей очищешп п возе в по ступающей в очищенной воле-
Зак. № 1592.