УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЯХ С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОТКАЧКОЙ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ОТДЕЛЬНЫЙ РЕЗЕРВУАР

Название	УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЯХ С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОТКАЧКОЙ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ОТДЕЛЬНЫЙ РЕЗЕРВУАР
Разработчик (Авторы)	Матвеев Юрий Алексеевич, Чеботарев Станислав Стефанович, Лавриненко Дмитрий Федорович, Марцева Татьяна Юрьевна, Маслеников Александр Николаевич, Захарова Янна Александровна
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	143110
Дата регистрации	20.07.2014
Правообладатель	Матвеев Юрий Алексеевич, Чеботарев Станислав Стефанович, Лавриненко Дмитрий Федорович
Область применения (класс МПК)	C02F 1/40 (2006.01)

Описание изобретения

Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод на автозаправочных станциях (комплексах) и наливных пунктах. Предполагаемая полезная модель наиболее применима при выдаче нефтепродуктов различных марок на автозаправочных станциях (АЗС), оборудованных заглубленными горизонтальными стальными резервуарами.

Для очистки ливневых стоков с территории АЗС в составе их должны предусматриваться очистные сооружения подземного типа пожаро-взрывобезопасного исполнения, обеспечивающие очистку стоков до требований норм предельно-допустимых концентраций, предъявляемым к стокам на грунт, в городскую ливневую канализацию или в рыбохозяйственные водоемы. Для этих целей могут применяться очистные сооружения как отечественного, так и импортного производства, отвечающего указанным требованиям [1, 2].

Основным показателем работы очистных сооружений является качество очистки.

Промышленные и сточные воды перед сбросом с территории АЗС в городскую ливневую канализацию или в водоем должны быть очищены в соответствии с существующими нормативными требованиями до концентрации в них нефтепродуктов - 0,05 мг/л. Концентрация взвешенных веществ не должна превышать 10,5 мг/л. [2].

Загрязнение территорий АЗС выражается, главным образом, через загрязнение подземных вод и грунтов. Попадающие на поверхность нефтепродукты фильтруются вертикально через толщину грунтов и достигают уровня грунтовых вод, где происходит их накопление и растекание по водоносному горизонту.

Это не только приводит к потерям топлив и загрязнению гидросферы, но и отрицательно сказывается на здоровье населения.

Борьба с загрязнением сточных вод становятся важной экологической и экономической задачей.

Для достижения нормируемых показателей качества очистки сточных вод основными технологическими решениями являются аккумулирование или регулирование поверхностного стока, отстаивание, флотация, напорная или безнапорная фильтрация и сорбция.

На автозаправочных станциях применяются локальные очистные сооружения (песколовки, нефтеловушки, станции нейтрализации, флотационные установки и т.д.), которые позволяют исключить сброс загрязненных сточных вод, а предварительно очищенные сточные воды могут подаваться на очистные сооружения других предприятий, включая городские очистные сооружения.

Локальные очистные сооружения на АЗС должны обеспечивать очистку поверхностных сточных вод при проливах нефтепродуктов, аварийных ситуациях, общей загрязненности территории автозаправочной станции.

Разработаны установки и устройства, которые позволяют производить отстаивание и фильтрацию механических примесей при приеме сырой нефти в резервуар [3, 4]. Данные устройства включают отстойники конусного типа, оснащенные специальными вставками для фильтрующих сеток с ячейками различного диаметра, трубопроводами с запорной арматурой и задвижками для удаления осадка. Применение указанных установок и устройств в качестве песколовок на очистных сооружениях АЗС позволит значительно уменьшить попадание твердых и взвешенных частиц в резервуар со сточной водой.

Простейшим локальным сооружением для очистки сточных вод на АЗС является нефтеловушка [1, 2]. Она включает: приемное устройство с решеткой, трубопровод с задвижкой и резервуар для сбора загрязненной сточной воды. Принцип работы нефтеловушки основан на сборе загрязненной сточной в резервуаре с последующей откачкой отстоявшейся воды в специализированную автомобильную цистерну с целью дальнейшего вывоза на городские очистные сооружения или на пункты сбора жидких отходов.

Недостатками нефтеловушки при очистке сточных вод на АЗС являются:

1. Отсутствие очистки сточных вод непосредственно на АЗС;

2. Попадание в резервуар для загрязненных сточных вод большого количества механических примесей;

3. Большие затраты связанные с работой автомобильной цистерны по закачке загрязненной сточной воды, а также доставкой и сдачей воды в городские очистные сооружения или на пункты сбора жидких отходов.

Известна стационарная очистная установка НЛП РОСЭКС [1]. Данная установка предназначена для глубокой очистки сточных вод на АЗС и нефтебазах.

Установка состоит из нефтеловушки, фильтра грубой очистки, насоса подачи сточных вод на очистку, тонкослойного блока, шести напорных степеней очистки, контрольно-измерительных приборов, блока автоматики и сигнализации, емкости для сбора нефтепродуктов и механических примесей, компрессора и технологических трубопроводов.

Первая ступень представляет тонкостенный блок, заполненный гранулированным фильтрующим материалом. В первой ступени происходит отделение песка, механических примесей и грубодисперсного нефтепродукта.

Вторая ступень на три четверти объема заполнена фильтрующим материалом и имеет дренажный слой. При прохождении сточных вод через фильтрующий и дренажный слои капли нефтепродукта укрупняются и всплывают.

Третья и четвертая ступень - аэраторы. В них происходит диффузия молекул растворенных нефтепродуктов и их флотация.

Пятая и шестая ступени заполнены сорбирующим материалом. Здесь происходит сорбция оставшихся частиц нефтепродуктов и их растворенной части. Производительность установки составляет 5 м /ч.

Недостатками данной установки при очистке сточных вод на АЗС являются:

1. Большое количество загрузочных расходных материалов, что вызывает большие эксплуатационные затраты и удельную стоимость очистки стоков;

2. Низкий ресурс работы установки без замены загрузочных расходных материалов;

3. Отсутствие возможности изменения параметров очистки воды без конструктивного изменения установки.

4. Невозможность сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.

Также известно очистное сооружение «Модуль-Эко» [2].

Принцип действия, которого основан на мембранном методе разделения жидких сред и взвешенных веществ на молекулярном уровне. В качестве стандартного фильтрующего мембранного элемента принята плоскорамная конструкция фильтра на основе нанофильтрационных мембран с размерами пор ячеек фильтрующей мембранной перегородки дискретно от 15 Å до 500 Å (ангстрем).

Принципиальная схема очистного сооружения «Модуль-Эко» подземного типа для взрывопожарных объектов включает песколовку, резервуар для шлама, резервуар с загрязненной водой, резервуар с чистой водой, трубопроводные коммуникации для воды, трубопроводные коммуникации для шлама, две электронасосные установки, фильтры промежуточной и тонкой очистки.

Сооружение работает следующим образом. Сточная вода через песколовку поступает в резервуар с загрязненной водой. После отстаивания вода с помощью электронасосной установки под давлением 1,5 кгс/см2 поступает в фильтр промежуточной очистки, затем в фильтр тонкой очистки и после этого в резервуар с чистой водой. Из резервуара с чистой водой с помощью второй электронасосной установки очищенная вода сбрасывается в городскую ливневую канализацию или на грунт. Производительность сооружения по очистке воды под давлением 1,5 кгс/см2 и размерами пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок от 50 Å до 500 Å составляет 0,15 м3/ч.

При этом наименьшие размеры пор ячеек фильтрующей мембранной перегородки 50 Å необходимы для очистки воды от нефтепродуктов.

Для самоочистки фильтра тонкой очистки вода из резервуара с чистой водой подается с помощью электронасосной установки в фильтр тонкой очистки, откуда шлам выводится по отдельному трубопроводу с запорной арматурой в резервуар для шлама. Аналогичным образом производится самоочистка фильтра промежуточной очистки.

Недостатками очистного сооружения при очистке сточных вод на АЗС являются:

1. Низкая производительность сооружения, связанная с работой фильтра тонкой очистки, высокое рабочее давление подачи сточной воды и высокая энергоемкость процесса очистки;

2. Отсутствие разделения воды и нефтепродуктов, за счет флотации;

3. Низкая эффективность работы песколовки, в связи, с чем в резервуар с загрязненной водой поступает большое количество механических примесей и взвешенных веществ;

4. Невозможность сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.

Наиболее близкой к указанной проблеме является установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов [5].

В данной установке на решетку для приема сточной воды, имеющую приемный трубопровод с задвижкой, оборудуется два фильтра-отстойника конусного типа с задвижками и трубопроводами для удаления механических примесей. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров. Фильтры-отстойники соединены с помощью технологического трубопровода с резервуаром для сбора сточной воды в который, вмонтированы две заборные трубы: верхняя труба для забора нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды и нижняя труба для откачки сточной воды. Установка включает электронасосные установки. Первая электронасосная установка предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом с последующей подачей по технологическому трубопроводу очищенной от нефтепродуктов воды в фильтр тонкой очистки мембранного типа с увеличенными минимальными размерами пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50 Å до 200 Å и в резервуар для чистой воды. Эта же электронасосная установка предназначена для откачки по технологическому трубопроводу загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды. Вторая электронасосная установка используется для подачи чистой воды через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт. Вторая электронасосная установка также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки. После самоочистки фильтров шлам с водой по трубопроводу поступает в резервуар для шлама.

Установка работает следующим образом. Через решетку для приема сточной воды приемный трубопровод, с открытой задвижкой загрязненная сточная вода с механическими примесями и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник, который оборудован фильтрующими сетками с ячейками различного диаметра. В отстойнике часть механических примесей за счет гравитационных сил осаждается на дне фильтра-отстойника. Механические примеси более крупного диаметра задерживаются первой сеткой, а меньшего диаметра второй сеткой. При заполнении первого отстойника с помощью специальных задвижек сточная вода направляется во второй фильтр-отстойник. При этом механические примеси из первого отстойника удаляются по трубопроводу путем открытия задвижки. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды, где происходит ее отстаивание. В ходе отстаивания нефтепродукты за счет меньшей плотности поднимаются в верхний слой жидкости. После этого с помощью электронасосной установки через верхнюю заборную трубу и соответствующую задвижку нефтепродукт с верхним слоем воды поступает в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом. Затем очищенная от нефтепродуктов вода по технологическому трубопроводу поступает в фильтр тонкой очистки мембранного типа, и после фильтрации в резервуар для чистой воды.

После откачки нефтепродукта с верхним слоем воды с помощью электронасосной установки производится подача по трубе и технологическому трубопроводу с открытой соответствующей задвижкой загрязненной сточной воды в фильтр грубой очистки, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа и в резервуар для чистой воды.

Чистая вода из резервуара откачивается второй электронасосной установкой через заборную трубу по трубопроводу чистой воды в городскую ливневую канализацию или на грунт.

Самоочистка фильтров тонкой и грубой очистки от шлама производится в резервуар для шлама электронасосной установкой водой из резервуара по технологическому трубопроводу и трубопроводу для шлама.

Предварительное удаление механических примесей в фильтрах отстойниках позволяет значительно снизить количество загрязненных механических примесей и взвешенных веществ в резервуаре для сточной воды, а также уменьшить количество шлама после самоочистки фильтров.

Стандартные размеры пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок составляют 50 Å, 200 Å, 300 Å, 500 Å [2].

Дополнительная фильтрация нефтепродукта с верхним слоем воды в фильтре очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом позволяет увеличить минимальные размеры пор ячеек фильтрующих мембранных перегородок с 50Å до 200Å., так как наименьшие размеры пор ячеек 50 Å необходимы для очистки воды от нефтепродуктов. В связи с этим повышается производительность установки со 150 л/час до 300 л/час и снижается энергоемкость процесса очистки.

Недостатками установки очистки сточных вод на АЗС являются:

1. Низкая точность забора объема нефтепродуктов через верхнюю заборную трубу.

2. Попадание большого количества воды в фильтр очистки от горюче-смазочных материалов с сорбирующим компонентом.

3. Отсутствие сбора нефтепродуктов в отдельный резервуар.

Предполагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности очистки сточных вод на АЗС. При этом нефтепродукты собираются в отдельный резервуар, и не проходят фильтрацию в фильтрах тонкой очистки и очистки от горюче-смазочных материалов, снижается энергоемкость процесса очистки, а также уменьшается содержание механических примесей и взвешенных веществ, поступающих в резервуар для сточных вод.

Решение указанной задачи достигается установкой отдельного резервуара для сбора нефтепродуктов, оборудованного трубопроводом с запорной арматурой и смотровым устройством для отделения нефтепродуктов от воды, а также тем, что от резервуара со сточной водой отводится заборная труба с трубопроводом для откачки нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды, при этом для забора нефтепродуктов длина трубы регулируется герметичным шарнирным соединением.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как нефтепродукты собираются в отдельный резервуар с целью дальнейшей сдачи на нефтеперерабатывающий завод, снижается энергоемкость процесса очистки, уменьшается количество воды откаченной через заборную трубу вместе с нефтепродуктом, снижается количество загрязненных механических примесей и взвешенных веществ в резервуаре для сточной воды.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2., фиг. 3) на которых изображены: разрез предлагаемой установки, вид сверху фильтров отстойников с трубопроводами и запорной арматурой, а также вид спереди устройства отделения нефтепродуктов от воды. На решетку для приема сточной воды 1, имеющую приемный трубопровод 2, с задвижкой 3, оборудуется два фильтра-отстойника конусного типа 4 с задвижками 5 и трубопроводами 6 для удаления механических примесей 7. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров 8,9. Фильтры-отстойники соединены с помощью технологического трубопровода 10 с резервуаром для сбора сточной воды 11 в который, вмонтированы две заборные трубы: верхняя труба 12 для забора нефтепродуктов 13 с верхним слоем сточной воды 14 и нижняя труба 15 для откачки сточной воды. Установка очистки сточных вод включает электронасосные установки 16, 17. Электронасосная установка 16 предназначена для откачки нефтепродукта с верхним слоем воды в отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов 18.

Эта же электронасосная установка 16 предназначена для откачки по технологическому трубопроводу 10 загрязненной сточной воды 14 в фильтр грубой очистки 19, фильтр тонкой очистки мембранного типа 20 и в резервуар для чистой воды 21.

Электронасосная установка 17 используется для подачи чистой воды 22 через заборную трубу 23 по трубопроводу чистой воды 24 в городскую ливневую канализацию или на грунт. Электронасосная установка 17 также служит для самоочистки фильтров тонкой и грубой очистки. После самоочистки фильтров шлам 25 с водой по трубопроводу 26 поступает в резервуар для шлама 27. Необходимо отметить, что часть оборудования установки находится под поверхностью земли 28, а насосное и фильтрационное оборудование устанавливается на земной поверхности. Отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов 18 с помощью технологического трубопровода 10 связан с резервуаром для сбора сточной воды 11. На технологическом трубопроводе ниже резервуара 18 монтируется смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды 29, которое включает корпус 30, смотровое стекло 31 и фланцевые соединения 32. Также с целью забора нефтепродуктов из резервуара 11 заборная труба 12 вставляется в герметичное шарнирное соединение 33, находящееся в трубе большего диаметра 34. При этом длина заборной трубы регулируется герметичным шарнирным соединением.

Для откачки из заполненного нефтепродуктом резервуара 18 предназначен трубопровод 35 электронасосная установка 36. Откачка производится в автомобильную цистерну.

Полезная модель работает следующим образом. Через решетку для приема сточной воды 1 приемный трубопровод 2, с открытой задвижкой 3 загрязненная сточная вода с механическими примесями и нефтепродуктами поступает в первый фильтр-отстойник 4, который оборудован фильтрующими сетками 8, 9 с ячейками различного диаметра. В отстойнике часть механических примесей 7 за счет гравитационных сил осаждается на дне фильтра-отстойника 4. Механические примеси более крупного диаметра задерживаются сеткой 8, а меньшего диаметра сеткой 9. При заполнении первого отстойника с помощью специальных задвижек 3 сточная вода направляется во второй фильтр-отстойник. При этом механические примеси из первого отстойника удаляются по трубопроводу 6 путем открытия задвижки 5. Заполненные фильтрованные сетки с первого отстойника вынимаются и заменяются на новые. После прохождения отстойника вода поступает в резервуар для сбора сточной воды 11, где происходит ее отстаивание. В ходе отстаивания нефтепродукты за счет меньшей плотности поднимаются в верхний слой жидкости. После этого с помощью электронасосной установки 16 через верхнюю заборную трубу 12 и соответствующую задвижку 3 нефтепродукт 13 с верхним слоем воды 14 поступает в отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов 18. При этом оператор регулирует длину заборной трубы 12 с помощью герметичного шарнирного соединения 33. После откачки нефтепродукта с верхним слоем воды с помощью электронасосной установки 16 производится подача по трубе 15 и технологическому трубопроводу 10 с открытой соответствующей задвижкой 3 загрязненной сточной воды 14 в фильтр грубой очистки 19, затем в фильтр тонкой очистки мембранного типа 20 и в резервуар для чистой воды 21. Чистая вода 22 из резервуара 21 откачивается второй электронасосной установкой 17 через заборную трубу 23 по трубопроводу чистой воды 24 в городскую ливневую канализацию или на грунт. Самоочистка фильтров тонкой и грубой очистки от шлама 25 производится в резервуар для шлама 27 электронасосной установкой 17 водой 22 из резервуара 21 по технологическому трубопроводу 10 и трубопроводу для шлама 26. Из резервуара 18 отстоявшаяся вода через трубопровод 10 и соответствующую открытую задвижку 3 поступает в смотровое устройство для отделения нефтепродуктов от воды 29. Оператор через смотровое стекло 31 следит за движением воды. При появлении нефтепродуктов в смотровом стекле он закрывает соответствующую задвижку 3. Для определения уровня воды и нефтепродуктов в резервуаре 11 оператор использует метршток и водочуствительную пасту. Затем он устанавливает длину заборной трубы 12 с помощью герметичного шарнирного соединения 33 для более точного забора объема нефтепродуктов из резервуара 11. Для откачки нефтепродукта из резервуара 18 используется трубопровод 35 с соответствующими задвижками и электронасосная установка 36. Откачка производится в автомобильную цистерну.

Предварительное удаление механических примесей в фильтрах отстойниках позволяет значительно снизить количество загрязненных механических примесей и взвешенных веществ в резервуаре для сточной воды, а также уменьшить количество шлама после самоочистки фильтров.

Откачка нефтепродуктов в отдельный резервуар уменьшает нагрузку на фильтр тонкой очистки и снижает энергоемкость процесса очистки. Также собранные нефтепродукты откачиваются из отдельного резервуара в автомобильную цистерну и сдаются на нефтеперерабатывающий завод для дальнейшей переработки, что вызывает экономический эффект.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. М.: АОЗТ "Паритет", 1999 - 338 с.

2. В.Г Коваленко В.Г., Зоря Е.И., Фролов Ю.Н. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. Учебное пособие. М. ООО «Центр ЛитНефтеГаз», 2004.

3. Матвеев Ю.А., Богданов А.Ю., Въюшин Д.А. Резервуар для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей механические примеси. Патент на полезную модель №79535 от 10.01.2009.

4. Матвеев Ю.А., Богданов А.Ю., Кудашова Е.А., Кундротас К.Р. Установка для приема и выдачи сырой нефти и фильтрации механических примесей. Патент на полезную модель №84357 от 10.06.2009.

5. Матвеев Ю.А., Кузнецов В.А., Бутузов А.А., Мулгачев А.Ю. Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной фильтрацией механических примесей и нефтепродуктов. Патент на полезную модель №120963 от 10.10.2012.

Формула полезной модели

Установка очистки сточных вод на автозаправочных станциях с дополнительной откачкой нефтепродуктов в отдельный резервуар, характеризующаяся тем, что отдельный резервуар для сбора нефтепродуктов оборудован трубопроводом с запорной арматурой и смотровым устройством для отделения нефтепродуктов от воды, при этом от резервуара со сточной водой предусмотрена верхняя заборная труба с трубопроводом для откачки нефтепродуктов с верхним слоем сточной воды, при этом для забора нефтепродуктов длина трубы выполнена регулируемой посредством герметичного шарнирного соединения.

Изобретение "УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЯХ С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОТКАЧКОЙ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ОТДЕЛЬНЫЙ РЕЗЕРВУАР" (Матвеев Юрий Алексеевич, Чеботарев Станислав Стефанович, Лавриненко Дмитрий Федорович, Марцева Татьяна Юрьевна, Маслеников Александр Николаевич, Захарова Янна Александровна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога