Экология/ 4. Промышленная экология и медицина труда.

УДК  628.316.12

 

Магистрант Еримбетова А.А., к.т.н., доцент Навесов Ш.А.

 

Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова. Казахстан

 

Некоторые аспекты процесса фильтрования сточных вод производств нефтепереработки от механических примесей

 

В настоящее время  нефтеперерабатывающие заводы используют для своих целей с большим удельным потреблением свежей воды и большим количеством сточных вод. Только очень немногие заводы работают без сброса сточных вод или закачкой в глубокие почвенные пласты. Чем больше мощность завода и глубина переработки нефти, тем выше потребление охлаждающей воды для теплоотвода и тем больше сброс сточных вод в водоем. Интенсификация действующих заводов и увеличение их мощности дает большой экономический эффект, но при этом значительно возрастает количество потребляемой воды и, следовательно, количество сбрасываемых сточных вод [1].

Сточные воды НПЗ, содержащие растворимые органические примеси, проходят очистку механическими, физико-химическими и биологическими методами с применением сооружений различных конструкций с целью использования её в оборотной системе водоснабжения, что позволяет решить задачу загрязнения поверхностных вод, а также рационального использования водных ресурсов.

Однако постоянное и практически повсеместное ухудшение качества сточных вод свидетельствует о том, что используемые методы её очистки не отвечают современным требованиям. В связи с этим разработка и внедрение новых, более эффективных комбинированных технологий очистки очень важна для обезвреживания трудно окисляемых органических соединений, содержащихся в сточных водах многих нефтеперерабатывающих предприятий. Поэтому повышение эффективности действующих и вновь создаваемых очистных сооружений является актуальной проблемой на сегодняшний день [2].

Осуществление данной задачи возможно путём внедрения в технологическую схему очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода стадии доочистки от механических примесей методом фильтрования.

В данной работе рассмотрена возможность использования метода фильтрования с целью доочистки нефтесодержащих сточных вод от взвешенных веществ и возврата в оборотное водоснабжение.

Экспериментальная работа проводилась с использованием гибких фильтрующих перегородок из различных материалов с различной структурой, на экспериментальной установке с друк-фильтром [3]. Схема установки приведена на рис.1.

Рисунок 1 Схема экспериментальной установки с друк-фильтром.

I- блок подачи воздуха, II- датчик, 1 фильтр, 2 - штатив, 3 - кран, 4 -редуктор, 5 -реси­вер, 6 - манометр, 7 - чувствительный элемент, 8 — весы, 9 — пневмо преобразователь, 10 -стакан, 11 - потенциометр,   12 - компрессор.

Принцип действия установки основан на использовании датчика 11, обеспечивающего непрерывный контроль воздействия веса фильтрата в стакане 10 в процессе разделения суспензии путем преобразования измения давления в пневматической линии, пропорционального возрастанию веса фильтрата в соответствующий электросигнал, подаваемый по каналом связи на вторичный прибор.

       Ассортимент фильтрующих перегородок был достаточно широк, характеристика использованных фильтрующих перегородок приведена в таблице  1.

Таблица 1 Характеристики применяемых фильтровальных материалов

№

Наименование

материала

Артикул

 

Вид

переплете

ния

Толшина,

мм

Гидравлич. сопротивл.,

1/м * 10-8

Задерживающая способн-ть, мкм

1

Полипропилен

ТТ-619

Полотняное

0,59

14,30

7,5

2

Капрон

56027

Полотняное

0,25

2,15

3,0

3

Лавсан

56049

Полотняное

0,59

2,00

5,0

4

Лавсан (пленка)

Иеленка

Нетканая

0,10

18,50

80 А0

 

Чтобы дать сравнительную оценку задерживающей способности данных фильтрующих перегородок проводились опыты. Исследуемой суспензией послужили сточные воды НПЗ с содержанием твёрдой фазы. Опыт проводился на экспериментальной установке с друк-фильтром, при давлении 0,2 МПа. На каждой из тканей проводилось по три цикла фильтрования.

Как видно из графиков, (рис. 2) скорость процесса фильтрования для различных тканей различна.

Рисунок 2 Кинетика фильтрования на разных фильтрующих перегородках, ΔР=0,2 МПа, Стф=мг/л. 1-поликропилен, 2-капрон арт. 56027, 3-лавсан арт. 56049, 4-лавсан (пленка)

Исходя из визуальных наблюдений, а также ссылаясь на графики, можно сказать, что при фильтровании сточных вод через фильтрующую перегородку  полипропилен и капрон арт. 56027 наблюдается унос твёрдой фазы, осадок отстаёт от ткани очень сложно. Скорость процесса фильтрования значительная. Следовательно, данный тип фильтрующих тканей для дальнейших исследований не будет использоваться.

Синтетическая ткань лавсан (пленка) с порами 80Ао  имеет малую производительность и не может быть использована в промышленном фильтре.

При  фильтровании через фильтрующую перегородку лавсан арт.  56049 уноса твёрдой фазы визуально не наблюдалось, осветлённая вода—прозрачная. Осадок снимается обратным током фильтрата. Консистенция осадка — полурыхлый, немажущий. Скорость процесса фильтрования на данной ткани наиболее оптимальная и составила, таким образом, 2,5м/ч. Для дальнейших исследований в качестве фильтрующий перегородки была использована лавсановая ткань арт. 56049.

Значение давления при процессе фильтрования также имеет большое значение. Поэтому мы выбираем оптимальную величину давления опытным путём. Опыт проводим с использованием стандартной суспензии с содержанием твёрдой фазы С=210 мг/л на фильтровальной перегородке лавсан арт. 56049. Диапазон величин давления следующий: 0,1 МПа, 0,2 МПа, 0,3 МПа и 0,4 МПа. При каждой величине давления проводили по три опыта. Полученные зависимости приведены на рис.3.

Как видно из графиков, а также, исходя из визуальных наблюдений, в процессе опыта, можно сказать, что чем выше давление, тем выше скорость фильтрования, согласно дифференциальному управлению кинетики фильтрования суспензии, то есть, тем выше производительность фильтра.

Но с увеличением давления в определённый момент происходит уплотнение осадка, то есть увеличивается его удельное сопротивление, и закупорка пор фильтрующей перегородки. Тем самым резко уменьшается производительность фильтра. Данный процесс мы наблюдаем при величине давления 0,4 МПа. При величине 0,1МПа и 0,2МПа наблюдается не большая скорость фильтрования, но также уплотнение осадка в процессе длительного фильтрования, то есть происходит закупорка пор фильтрующей перегородки. При величине давления 0,3 МПа наблюдается оптимальная скорость фильтрования.

Рисунок 3- Кинетика фильтрования при различные перепадах давления. Материал: ФП-лавсан арт. 56049, концентрация Стф-210мг/л. 1-Δ Р=0,1 МПа, 2-Δ Р=0,2 МПа, 3- Δ Р=0,3 МПа, 4- Δ Р=0,4 МПа,

 Следовательно, из представленного ассортимента величин давления мы выбираем 0,3 МПа, так как данная величина является оптимальной [4].

На основании проведенного анализов и экспериментальных исследований, учитывая мощность производства, концентрацию механических примесей и необходимость получения очищенных стоков без содержания взвешенных веществ. Было выдвинуто предложения доочистку сточных вод НПЗ после биохимической очистки стоков до нормативных показателей осуществлять на патронного фильтрах с последующим обессоливанием стоков на обратноосмотической установке и дальнейшей подачей на повторное использование для оборотных систем.    

Литература

1.     Соркин Я.Г. Безотходное производство в нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1983.-110с.

2.     Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов./ Обзор зарубежной литературы.- М.: ЦИНИС Госстроя СССР, 1999.-115с.

3.     Навесов Ш.А., Кобринский И.А., Малиновкая Т.А.  Лабораторные установки для исследования кинетики засорения фильтровальных перегородок// Анилинокрасочная промышленность. Вып.4, НИИТЭХИМ, 1978.-6с.

4.     Мясников И.Н., Потатина В.А. очистка нефтесодержащих сточных вод.// Водоснабжение и санитарная техника.-№1.-2000.-160с.