15.2. Напорные и безнапорные зернистые фильтры для очистки нефтесодержащих сточных вод
Для механической очистки нефтесодержащих сточных вод после их гравитационного отстаивания применяют напорные и безнапорные (открытые) зернистые фильтры. Первые применяют при очистке сточных вод на нефтепромыслах, когда используется остаточное пластовое давление. Отсутствие контакта сточных вод с атмосферой значительно снижает их коррозионную активность и предотвращает окисление закисных соединений железа. Безнапорные фильтры применяют в различных случаях очистки нефтесодержащих вод на нефтеперерабатывающих, машиностроительных и других предприятиях. В последние годы безнапорные фильтры часто заменяют флотационными установками.
Рис. 15.1. Фильтр механический горизонтальный однокамерный ОГ-5,5
Напорный фильтр представляет собой стальной вертикальный или горизонтальный резервуар (рис. 15.1) обычно заводского изготовления, рассчитываемый на давление до 0,6 МПа. В комплект поставки входит необходимая арматура (трехходовые краны, задвижки, клапаны, манометры). Фильтр загружают кварцевым песком слоем 1 м; допускается использование и других загрузок — дробленого антрацита, керамзита, керамической крошки. В табл. 15.1 приведены данные по напорным фильтрам серийного выпуска. Направление фильтрации — сверху вниз. Скорость фильтрации — порядка 5—12 м/ч. Продолжительность фильтрационного цикла зависит от характера нефтесодержащих сточных вод и колеблется от 12 до 48 ч (меньшая величина при значительном содержании в воде железа). Остаточное содержание в воде нефтепродуктов допускается 7—20 мг/л (начальное содержание 40— 80 мг/л), механических примесей—10—20 мг/л (при начальном 30—60 мг/л).
Грязеемкость песчаных фильтров может быть принята усреднен но по задержанию нефти 1—2 кг/м3, механических примесей 1,5—3 кг/м3. Эффект фильтрования повышается при добавлении в воду 5—10 мг/л коагулянта Al2(S04)3 и 0,2—0,3 мг/л флокулянта ПАА. Потери напора в фильтрах достигают 0,9—1,3 м.
Рис. 15.2. Песчаный фильтр для доочистки нефтесодержащих сточных вод
1 — трубопровод для отвода фильтрата; 2 — то же, грязной промывной воды; 3 — водоподводящая труба; 4 — трубопровод для подачи промывной воды; 5 — водяная распределительная сеть; 6 — воздушная распределительная сеть; 7 — сборные желоба; 8 — выпуск воздуха из воздухораспределительной сети; 9 — воздухопровод; 10 — распределительный трубопровод
Фильтры промывают через дренажную систему снизу вверх. При крупности частиц песка 0,7—0,8 мм интенсивность промывки принята 10—12 л/(с-м2), а при крупности 1—1,2 мм 14—16 л/(с-м2); продолжительность промывки составляет 10—20 мин. Наиболее высокий эффект промывки достигается при использовании горячей воды (60—80° С).
На нефтепромыслах применяют конструкции напорных и открытых фильтров с автоматической промывкой загрузочного материала. Следует отметить, что на процесс фильтрования сточных вод, содержащих нефть, влияет концентрация в них ПАВ, понижающих поверхностное натяжение воды. Так, при величине менее 10 дин/см эффект очистки воды на фильтрах резко снижается. Безнапорные фильтры обычно устраивают при направлении фильтрации снизу вверх. Их загружают кварцевым песком на подстилающем слое гравия или щебня высотой 15—20 см и крупностью 15—30 мм; высота песчаных слоев: верхнего основного 100—120 см из частиц крупностью 0,75— 2 мм и нижнего переходного 25—40 см при крупности частиц 4—8 мм.
Скорость фильтрации принята 5—7 м/с, что несколько ниже, чем для напорных фильтров. Одна из конструкций безнапорного фильтра приведена на рис. 15.2. Потери напора в загрузке фильтра примерно соответствуют ее высоте.
Регенерацию фильтра производят продувкой воздухом в течение 10 мин при интенсивности 20 л/(с*м2) с последующей 15-минутной промывкой фильтра горячей водой в количестве 5 л/(с-м2). В зависимости от условий эксплуатации интенсивность и продолжительность регенерации фильтра может быть увеличена на 20—30%.