Оборудование для очистки сточных вод НПЗ

Физико-химические методы наиболее эффективны для очистки сточных вод НПЗ с высоким содержанием примесей в растворенной или коллоидной форме. Физико-химические методы для очистки стоков с эмульгированными нефтепродуктами включают в себя методы коагуляции, флокуляции, электрокоагуляции и электрофлотации, жидкофазного окисления, коалесценции, электромагнитной сепарации и другие.

Наиболее часто в практике нефтехимических производств используются физико-химические методы:

• коагуляция,
• флотация,
• флокуляция.

Коагуляция

Процесс коагуляции используют для увеличения скорости осаждения взвешенных примесей и эмульгированных веществ. В процессе коагуляции под воздействием реагента - коагулянта мелкодисперсные частицы укрупняются и агрегируются. Эффективность удаления примесей коагуляцией максимальна для частиц размерами 1-100 мкм.

При добавлении коагулянта в сточной воде происходит интенсивное хлопьеобразование. Осаждение хлопьев происходит механически, под действием силы тяжести.

Образование хлопьев запускает сопутствующие процессы агрегирования и улавливания коллоидных веществ. Взаимное притяжение между хлопьями коагулянта и примесными частицами объясняется силами электростатического взаимодействия. Процесс коагуляции нейтрализует отрицательный заряд коллоидных частиц, вследствие чего они теряют стабильность.

Самый распространенный коагулянт — сульфат алюминия с химической формулой Al₂(SO₄)₃. Широко зарекомендовал себя на практике еще один коагулянт — оксихлорид алюминия (ОХА) с общей формулой Aln(OH)mCl3n-m.

Недостатки реагентной очистки минеральными коагулянтами сточных вод НПЗ:

• Необходимость добавлять относительно большие дозы коагулянта.
• В очищенной воде возрастает концентрация сульфат- и хлорид-ионов, что приводит к нежелательным эффектам коррозии сетей водоотведения.
• В результате химических реакций образуется осадок, который трудно обезвоживается и требует дальнейшей утилизации.

Недостатки минеральных коагулянтов в значительной мере устраняют высокомолекулярными флокулянтами органической или неорганической природы.

Флокуляция

Процесс флокуляции представляет собой агрегацию взвешенных примесей, как в результате «слипания», так и под воздействием частиц реагента - флокулянта. Флокулянт вызывает интенсивное образование и последующее осаждение хлопьев гидроксидов алюминия. Добавление флокулянта позволяет снизить дозу основного коагулянта, увеличить скорость и уменьшить продолжительность процесса осаждения хлопьев.

В практике очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов используют флокулянты как природные, так и синтетические:

• Естественные органические флокулянты— крахмал, целлюлоза, декстрин, эфиры.
• Из неорганических флокулянтов наиболее распространен диоксид кремния с химической формулой xSiO₂ yH₂O.
• Синтетические флокулянты — это полимерные вещества, такие как полиакриламид с химической формулой [-CH₂-CH-CONH₂]n , технический полиакриламид и гидролизованный (ГППА).

При выборе конкретной марки флокулянта необходимо учесть его макромолекулярные свойства и природу растворенных в воде примесей.

Очистка нефтесодержащих сточных вод методом флокуляции ведется при рекомендуемой дозе ПАА в 0,75-1,5 мг/л.

Сточные воды НПЗ после коагулирования, можно подвергать дальнейшей очистке в отстойниках.

Наиболее эффективным методом очистки нефтесодержащих сточных вод, лишенным недостатков перечисленных методов, является флотация.

Флотация

Установки напорной флотации могут служить эффективным способом очистки сточных вод заводов по нефтепереработке от растворенных и эмульгированных нефтепродуктов.

В линию неполной рециркуляции потока направляют воздух, который растворяется в воде под избыточным давлением. При падении давления в воде образуются мелкие пузырьки воздуха, которые поднимаются к поверхности, увлекая с собой частицы растворенных примесей. На поверхности камеры пена вместе с загрязняющими веществами образуют слой флотошлама. Удаление флотошлама с поверхности осуществляется специальным скребком.

В процессе флотации тяжелые частицы загрязняющих веществ оседают на дно бункера и легко оттуда удаляются. Осветленные сточные воды после флотации поступают на следующие этапы очистки.

Для интенсификации процесса флотации возможно совмещать его с другими методами очистки, добавляя расчетные дозы коагулянта и флокулянта. Неорганические коагулянты (соли алюминия и железа), подкисляют сточные воды, вследствие чего происходит разрушение эмульгированной нефти. Тот же эффект могут дать некоторые полимерные органические вещества.

Эффективность метода флотации максимальна при очистке сточных вод нефтеперегонных заводов от гидрофобных загрязнителей:

• нефти,
• масел,
• жиров,
• синтетических моющих средств.

Лабораторные исследования доказали эффективность флотации для очистки нефтесодержащих стоков НПЗ. При анализе метода флотации с коагулянтом сернокислым алюминием выявлено, что конечное содержание нефтепродуктов в очищенной воде составляет 15-25 мг/л. Если в качестве реагента применялись полиэлектролиты, то концентрация нефтепродуктов снижалась до 10-15 мг/л. К сожалению, в практических условиях большинство флотационных установок не способны достичь глубокой очистки стоков нефтеперерабатывающих заводов от нефти.

Современные флотационные установки под маркой Flotomax, производимые компанией Argel, отвечают всем требованиям к очистному оборудованию. Оборудование представлено в широком диапазоне производительности, что позволяет подобрать наиболее оптимальное решение для очистки нефтесодержащих сточных вод.

Электрохимические методы

Электрохимические методы способны составить серьезную конкуренцию химическим и физико-химическим методам очистки стоков НПЗ при соблюдении требуемых условий.

Преимущества данного метода:

• В процессе очистки образуется меньше осадков, требующих дальнейшей утилизации.
• Минеральный состав сточных вод не изменяется.
• Простая технологическая схема процесса.
• Нет необходимости в реагентном хозяйстве.
• Производственные установки могут работать в полностью автоматическом режиме.
• Не требуется значительных площадей для размещения очистного оборудования.

Недостатки электрохимических методов очистки:

• Капитальные и эксплуатационные затраты на оборудование.
• Отложение солей на поверхности электродов.
• В электрохимических процессах выделяются газы, способные образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, что требует устройства противопожарной вентиляции.