avtomatizatsia РЕФЕРАТx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных
технологий, механики и оптики
Институт холода и биотехнологий
Факультет пищевой инженерии и автоматизации
Кафедра автоматики и автоматизации производственных процессов
Реферат
по дисциплине «Автоматизация природоохранного оборудования»
на тему «Экологически чистые установки по переработке водонефтяных смесей»
Выполнили:
Забалова А.В.
Бурлешин А.А.
Группа и4515
Санкт-Петербург
2013 год
Содержание
1. Очистка сточных вод от нефтепродуктов с применением флотатора………3
2. Сорбционные фильтры………...………………………………………………4
3. Механические фильтры………………………………………………………..8
4. Нефтеотделители и сепаратор нефтепродуктов……………………………9
5. Скиммеры для очистки акватории от нефтепродуктов……………………11
Заключение……………….……………………………………………………13
Список литературы……………………………………………………………14
2
Очистка сточных вод от нефтепродуктов с применением флотатора
Очистка сточных вод от нефтепродуктов осуществляет с применением электрофлотатора, либо флотатора с диспергированием воздуха через пористые
материалы (керамические мембраны). Флотатор предназначен для очистки
нефтесодержащих сточных вод автомоек автозаправочных станций АЗС, моечных постов, сточных вод ливневой канализации. В процессе флотации
происходит извлечение из сточной воды нефтепродуктов: бензинов, масел,
эмульсолов, растворимых органических загрязнений и взвешенных веществ.
Затем вода подается на фильтр тонкой очистки - сорбционный фильтр или
установку ультрафильтрации с керамическими мембранами. Фильтрат отвечает требованием качества воды для оборотного водоснабжения автомойки,
излишки фильтрата могут быть сброшены в систему канализации.
Работа системы основана на комбинировании процессов флотации (электрофлотации) и фильтрации (сорбции на активированном угле или ультрафильтрации воды).
Флотатор состоит из пластикового корпуса, системы диспергирования воздуха (либо электродного блока с нерастворимыми электродами), автоматической системы сбора нефтешлама, компрессора (источника питания), накопительных емкостей из полипропилена для воды и раствора коагулянта, перекачивающих насосов.
Технические характеристики оборудования для очистки сточных вод от
нефтепродуктов
Параметры
После флотатора После фильтра
Исходная сточная вода:
Нефтепродукты
50 - 500 мг/л
Взвешенные вещества
500 - 2000 мг/л
Очищенная вода:
Нефтепродукты
0,5 - 5 мг/л
0,05 мг/л
Взвешенные вещества
5 - 20 мг/л
0,5 - 5 мг/л
Химическое потребление кислорода
< 200 мг O /л
Расход реагента
5-10 г/м3
нет
Производительность очистных соору1-10 м3/ч
жений
3
Расход электроэнергии
0,25-2,5 кВт · ч/м3
Габаритные размеры
2000х1200х1115 2000х1200х1115
мм
мм
Срок службы мембран для диспергиродо 5 лет
вания воздуха / сорбента
до 2 лет
Сорбционные фильтры
Сорбционные фильтры применяются для глубокой очистки воды замкнутого водоснабжения и очистки сточных вод от органических веществ, в
том числе биологически жестких. Процесс сорбции на активированных углях является одним из наиболее эффективных методов тонкой очистки
сточных вод от растворимых органических загрязнений. Наиболее рациональна сфера применения сорбционных фильтров при очистке сточных вод
от красителей, слабых электролитов и/или неэлектролитов, ароматических
и гидрофобные (хлорорганических или включающих нитрогруппы) алифатических соединения. Для сточных вод, содержащих только неорганические соединения, а также низкомолекулярные органические соединения
(спирты, альдегиды) данный метод очистки не применяется.
Сорбционные технологии очистки воды могут использоваться как самостоятельно, так и в комбинации с биологической очисткой с целью предварительной и глубокой доочистки. Преимуществами метода сорбции на активированном угле являются возможность адсорбции компонентов смесей
загрязняющих веществ, а также высокая эффективность очистки, особенно
сточных вод с низкой концентрацией. Адсорбция растворимых соединений
это результат перехода на поверхность твердого сорбента молекул растворенного вещества из воды под действием силового поля данной поверхности.
Наиболее распространенными загрузками сорбционных фильтров являются различные природные и синтетические пористые материалы: активированные угли, силикагели, алюмосиликаты, керамзиты и пр. При адсорбции
из жидких сред используют преимущественно гранулированные и порошкообразные активированные угли. Эффективность сорбента характеризуется сорбционной емкостью - количеством поглощаемого вещества на единицу массы (объема) сорбента (г/г, г/л).
Установки сорбционной очистки сточных вод имеют следующую классификацию:
4






Тип процесса – непрерывный или периодический;
Гидродинамический режим - установки смешения, вытеснения, либо
промежуточного типа;
Состояние слоя сорбента – неподвижный или движущийся;
Контакт взаимодействующих фаз - непрерывный или ступенчатый;
Направление фильтрации - прямоточная, противоточная, либо смешенного движения;
Конструкция фильтра – емкостная или колонная;
В промышленной очистке сточных вод, как правило, применяются сорбционные фильтры с неподвижным и плотно движущимся слоем сорбента
(динамическая сорбция), а также установки с псевдоожиженным слоем
сорбента. Наиболее распространенным в промышленности и простым в изготовлении и эксплуатации является насыпной фильтр, представляющий
собой баллон из стеклопласта либо нержавеющей стали с загрузкой сорбента, через слой которого фильтруется сточная вода.
Сорбционный фильтр состоит из корпуса (стеклопластикового баллона требуемых габаритов), неподвижного слой активного угля с гравийной подсыпкой, управляющего клапана (Clack; Fleck) либо механической задвижки, тру5
бопровода подачи сточной воды, трубопровода отвода очищенной воды, трубопровод подачи взрыхляющей воды, распределительно-дренажной системы.
Линейная скорость фильтрации зависит от концентрации загрязняющих веществ в сточной воде, поступающей на очистку, и составляет 1-10 м/ч; крупность зерен сорбента составляет 1-5 мм. Наиболее рациональной является
фильтрация с подачей жидкости снизу вверх, поскольку в этом случае происходит равномерное заполнение всего сечения фильтра и относительно легко
вытесняются пузырьки воздуха, поступающие в слой сорбента со сточной
водой.
Фильтры с неподвижным слоем сорбента используют при регенеративной
очистке сточных вод с целью утилизации ценных компонентов. Процесс десорбции производится при помощи водяного парах и/или химических растворителей.
6
7
Механические фильтры
Качество исходной из питающего источника воды часто не удовлетворяет
нормативным требованиям к воде, поступающей на опреснительные установки обратного осмоса. Обрабатываемая вода может в различных количествах содержать взвешенные вещества различной дисперсности, соли железа,
марганца, кальция, магния и других металлов, фитопланктон, который в процессе обессоливания может образовывать на поверхности мембран отложения, а также загрязнять другие элементы установок. Вследствие данных обстоятельств требуется предварительная обработка воды перед обессоливанием, целью которой является, как устранение из воды каких-либо примесей,
так и создание физико-химических условий, предотвращающих выпадение
веществ в обратноосмотическом аппарате в виде осадков и отложений. Для
достижения вышеуказанной цели обычно используют картриджные фильтры
с размером пор от 0,5 до 100 мкм, или насыпные фильтры для фильтрования
через мелкозернистую загрузку, обезжелезивания, умягчения и дехлорирования исходной воды.
Картриджные фильтры предназначены для удаления из воды нерастворенных
веществ. Основной частью картриджного фильтра является элемент, на котором производится отделение нерастворённых веществ в процессе микрофильтрации. Уровень фильтрации зависит от используемого элемента. Все
частицы, размер которых превышает размер пор фильтрующего элемента,
удаляются из входного потока. Обычно, картриджные фильтры удаляют частицы размером 0,5-100 мкм.
Установка микрофильтрации состоит из корпуса, держателя и патронного
фильтрующего элемента. Корпус и фильтродержатель выполнены из нержавеющей стали, не подвергающейся коррозии.
8
Насыпные фильтры представляют собой емкости, цилиндрической формы,
изготовленные из прочных антикоррозионных материалов и наполненные
фильтрующим материалом. При прохождении через данный материал, происходит фильтрация воды. В верхней части колонны устанавливается управляющий блок, определяющий параметры процесса фильтрации и периодичность регенерации.
Нефтеотделители и сепаратор нефтепродуктов
предназначены для таких целей, как очистка сточных вод от нефтепродуктов, очистка нефтесодержащих сточных вод, очистка дождевых стоков или
других стоков, содержащих нефтепродукты.
Коалесцентный сепаратор нефтепродуктов предназначен для выполнения такой задачи, как очистка сточных вод от нефтепродуктов, а именно очистка
нефтесодержащих сточных вод (отделение нефтепродуктов плотностью до 0,
95 г/см³). Это бензин, керосин, солярка автомобильное или промышленное
масло. Нефтеотделители проводят очистку дождевых стоков, содержащих
нефтепродукты.
Нефтеотделители и сепараторы жира предназначены для использования на
автостоянках, АЗС, автомойках, СТО, нефтехранилищах и т.п.
Описание нефтеотделителя
Сепаратор нефтепродуктов представляет собой резервуар прямоугольной или
цилиндрической формы изготовленный из полипропилена. Корпус нефтеотделителя водонепроницаемый, внутренние перегородки делят установку на 3
функциональные части. В верхней части сконструированы люки для контроля роботы нефтеотделителя, для забора нефтесодержащих отходов и тяжёлых частиц.
Для контроля уровня очистки, по желанию, может устанавливаться сигнализация. Нефтеотделители изготавливаются из полипропиленовых досок толщиной от 5 до 15 мм. При повышеном уровне грунтовых вод стенки установки усиливаются для предотвращения выталкивания. Сепаратор нефтепродуктов устанавливается на бетонное основание толщиной 15-20см.
Технология очистки нефтесодержащих сточных вод
Загрязнённая вода через входной трубопровод поступает в первый отсек
нефтеотделителя, где происходит уменьшение силы потока и гравитационное
отделение тяжёлых частиц (песок, мелкие камни и т.д.), а также частичная
сегментация нефтепродуктов. Эти частицы оседают на дно отсека, так как
являются тяжелее воды. Затем вода через погруженную стенку поступает во
второй отсек, где происходит основная очистка сточных вод от нефтепродуктов. Плотность нефтепродуктов меньше, чем плотность воды и, поэтому,
нефтепродукты скапливаются на поверхности. Оттуда и собираются специальной техникой. Эти отходы должны специализировано утилизироваться.
Из второго отсека механически очищенная вода проходит через погружён9



















ную перегородку в третий отсек. В третьем отделении при помощи адсорбирующих материалов происходит дополнительная очистка нефтесодержащих
сточных вод.
Накопившиеся нефтепродукты удаляются из установки одним из следующих
способов:
вручную,
погружным насосом,
переливом в сборную емкость при помощи собирателя нефтепродуктов.
В этом отсеке может быть установлен один или несколько сорбционных
фильтров в зависимости от необходимой степени очистки воды.
Преимущества нефтеотделителей
Высокая эффективность отделения -99,5 %.
Использование материалов стойких к коррозии.
Простота конструкции, монтажа, обслуживания и эксплуатации.
Отсутствие движущихся частей.
Не требуются энергоносители.
Не требуются расходные материалы.
Срок эксплуатации - более 25 лет.
Гарантийный срок эксплуатации - 2 года.
Показатели качества очистки нефтесодержащих сточных вод
В коалесцентный сепаратор нефтепродуктов допускается подводить стоки с
содержанием нефтепродуктов до 1000 мг/л.
При использовании коалесцентного нефтеотделителя с одной степенью
очистки содержание нефтепродуктов в стоках после очистки не более 5 мг/л.
При использовании коалесцентного нефтеотделителя с сорбционным фильтром содержание нефтепродуктов в стоках после очистки не более 0,34мг/л.
При использовании коалесцентного нефтеотделителя с усиленным сорбционным фильтром содержание нефтепродуктов в стоках после очистки не более 0,2 мг/л.
Виды нефтеотделителей
В зависимости от расположения и предназначения могут изготавливаться
несколько видов нефтеотделителей :
нефтеотделители с обводным трубопроводом,
сепаратор нефтепродуктов, для которого предусмотрено заглубление под
землю и надстройка:
> проездные нефтеотделители,
> не проездные нефтеотделители,
Схема нефтеотделителя прямоугольной формы
10
Современные нефтеотделители, которые обслуживают большие площади
(автостоянки, паркинги, АЗС и т.д.) имеют некоторые конструкционные особенности. Чтобы очистка сточных вод от нефтепродуктов могла пройти максимально эффективно при резком увеличении стоков (например, во время
дождя), в конструкции установок предусмотрен обводной трубопровод. При
резком увеличении поступления сточных вод большинство нефтесодержащих частиц поступит в нефтеотделитель сразу с первыми стоками. Дальнейшие сточные воды после очистки уже не должны содержать нефтепродукты
или содержать их очень мало. Поэтому основное количество воды пройдёт
через обводной трубопровод, пропускная способность которого в 4-5 раз
выше, чем у самого нефтеотделителя.
Скиммеры для очистки акватории от нефтепродуктов
Изобретена серия принципиально новых установок - скиммеров для устранения разливов нефти (нефтяных пятен) с акватории моря. Устройства предназначены для сбора нефти с поверхности воды при аварийных сбросах
нефти в море (например, при аварии танкера) и очистки акватории портов и
пляжей. По сравнению с известными аналогами в основу принципа работы
нефтесборщиков положена оригинальная идея. Существующие способы
очистки воды от нефти делятся, в основном, на механические, химические и
биологические. Используемые в настоящее время механические устройства
не обеспечиваю
достаточную эффективность разделения нефти и воды.
Дисковые и ленточные сборщики имеют очень маленькую производительность. В приемных бункерах механических устройств, основанных на снятии
пленки механическим транспортером или использующих центробежный эффект, как правило, большая концентрация воды. Химические методы не
обеспечивают экологической чистоты требуют больших затрат для изготовления химикатов и их транспортировки и хранения. Биологические методы
не обеспечивают регенерацию разлитой нефти.
Проблема состоит в создании неэнергоемкого, экологически чистого эффективного устройства. Изобретенные сборщики относятся к категории механических разделителей и накопителей нефти. Сложность сбора нефти с водной поверхности заключается в том, что нефть разливается тонким слоем.
При ее сборе неминуемо захватывается и вода. Парадокс проблемы состоит в
том, что для того, чтобы эффективно собрать нефть - необходимо, чтобы ее
11
было много, т.е. чтобы она лежала на поверхности толстым слоем, а это
случается крайне редко при крупных техногенных катастрофах. Сборщики
решают эту двуединую задачу - увеличивают толщину слоя нефти и затем
собирают ее. Причем сбор нефти осуществляется сразу с большой площади
акватории. Нефть не смешивается с водой. Она может сразу же на месте собираться порциями в полимерные контейнеры (полиэтиленовую пленку) и
отправляться на борт судна или к берегу вплавь самостоятельно (!). Устройства смогут функционировать как на больших глубинах, так и на мелководье. Собранная нефть может быть использована как смазочный материал
или топливо. Преимуществами данного устройств является простота изготовления и эффективность работы. Изобретено несколько модификаций
Сборщиков. Они могут сопрягаться с судном, катером, баржей и т.п. Можно
сделать самоходный вариант на одного-двух человек. Данный метод среди
технических способов является наиболее эффективным, но каждое изобретение, прежде чем оно войдет в эксплуатацию должно пройти все экспериментальные ступени. Этот метод борьбы с разлитой нефтью наиболее эффективен.
12
Заключение
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке
производственных сточных вод.
Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на
замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные
водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.
В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший
экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.
Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение
высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физикохимических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что
по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение.
Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это
одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы..
13
Список литературы
1. http://www.o8ode.ru/article/answer/clean/o4ictka_vody_ot_nefti.htm
2. http://xn--90arcnamf6g.xn--p1ai/ochistka-poverhnosti-vody
3. Е.Е. Сироткина, Л.Ю. Новоселова,
«Материал для адсорбционной очистки воды от нефти и нефтепродуктов»
4. http://www.scienmet.ru/ru/about/news/116-2010-04-26-06-19-30
14