Отстойники, работающие под атмосферным давлением, как правило представляют собой резервуары объёмом от 200 до 5000 м3. Расчетное время пребывания в них сточной воды от 8 до 16 ч. Режим работы циклический или непрерывный. Часто их соединяют последовательно. Для лучшего отделения нефти сточную воду часто пропускают через метровый слой нефтяной подушки. Остаточное содержание механических примесей в сточной воде после прохождения подобного аппарата колеблется от 15 до 40 мг/л, а нефти от 10 до 30 мг/л. Типичная схема подобного резервуара-отстойника приведена на рис. 2.33.
Вода
Нефть
Рис.2.33. Схема типичного резервуара-отстойника
Исходная вода по гибкому трубопроводу 1 подаётся в поплавок 5 ис помощью распределительного устройства 2 через водяную подушку 3 попадает в резервуар. Поплавок 5 перемешается между направляющими тросами 6. Отстоявшаяся нефть через сборную воронку 4 по гибкому шлангу 7 покидает установку. Очищенная вода выводится по трубопроводу 8, а отстоявшиеся механические примеси по трубопроводу 9. Аварийный трубопровод 10 служит для предотвращения перелива резервуара. За работой резервуара можно наблюдать через люк 11.
Напорные отстойники изготавливаются на базе ёмкостей объёмом до 200 м, способных выдержать давление до 6 атм. Они бывают либо полыми, либо с начинкой (в основном стеклопластиковой) и способны уловить нефтяные глобулы со средним диаметром, превышающим 25 мкм. В результате остаточное содержание механических примесей в сточной воде после подобного аппарата составляет 20-40 мг/л, а нефти 30-50 мг/л. При использовании аппарата с начинкой остаточная концентрация обоих загрязняющих агентов понижается до 20 мг/л.
Пруды-отстойники представляют собой земляные сооружения длиной до 200 м, шириной до 40 м и глубиной до 2,5 м. Они как правило состоят из 2 последовательно соединенных секций с обязательной гидроизоляцией (от глины и щебня с битумной пропиткой до железобетонных плит и пластиковых плёнок). Среднее время пребывания сточной воды в подобном сооружении порядка 2 сут с улавливанием глобул нефти со средним диаметром, превышающем 30 мкм. В результате остаточное содержание нефти в сточной воде после подобного сооружения колеблется в пределах 30-40 мг/л, а механических примесей – 20-30 мг/л. Подобные конструкции громоздки, загрязняют атмосферу и характеризуются немалыми сложностями сбора тонкой пленки стареющей нефти, что при часто встречающейся негерметичности гидроизоляции вынуждает владельцев к их модернизации. Модернизация прудов отстойников, как правило, сводится к их переоборудованию в так называемые «быстрые» пруды-отстойники, в которых исходную сточную воду пропускают через слой гидрофобного пористого материала, задерживающею нефть. Чаще всего это перлит марок ПГ-3, ПГА-1 или ПГА-2. Но вопрос об утилизации перлита насыщенного нефтью или его регенерации так и остался нерешенным до конца, поэтому появилась ещё одна модификация «быстрого» пруда-отстойника, в который подают сточную воду, смешанную с добавкой коагулянта (см. ниже). Но вопрос об утилизации осевшего коагулянта, захватившего с собой загрязнения, так и остался нерешенным до конца. Таким образом, хотя «быстрые» пруды-отстойники позволяют сократить время пребывания в них сточной воды в 2-3 раза с одновременным понижением остаточного содержания нефти до 20-40 мг/л, а механических примесей до 20- 0 мг/л, они широкого распространения не получили. Типичная схема пруда-отстойника приведена на рис. 2.34.
Технологический расчет отстойной аппаратуры заключается в определении пропускной способности отстойника или его размеров.
3.1. РАСЧЕТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ
3.1.1. Прикидочный (приближенный расчет)
Первое допущение: температура во всех точках гравитационного аппарата одинакова, т.е. конвекционные токи отсутствуют.
Второе допущение: скорость движения частиц дисперсной фазы постоянна в любой момент времени и в любой точке траектории.
Третье допущение: частицы дисперсной фазы сферичны.
Четвёртое допущение: скорость течения эмульсии в аппарате не влияет на скорость осаждения частиц дисперсной фазы.
Рассмотрим только горизонтальный или вертикальный двухфазный отстойник (схемы которых приведены на рис.3.1 и 3.2), в котором происходит гравитационное разделение эмульсии типа В/Н.
L
Э
Водяная подушка
h3
Нефть
h2
h1
В
Рис. 3.1.Схема горизонтального отстойника
Нефть
В
Э
Водяная подушка
Н
h1
h2
h3
Dв
Рис. 3.2. Схема вертикального отстойника
1. Зная φн и φк, с помощью табл. 1.3 определяют минимальный размер капель дисперсной фазы (dmin), которые удаляются в данном отстойнике.
Для этого вычисляют ∆φ как разницу φн и φк и, двигаясь справа налево по нижней строке таблицы, суммируют указанные в ячейках величины φ до тех пор, пока найденное слагаемое не станет равным (или минимально не превысит) ∆φ. Соответствующее значение d и будет искомым (dmin).
2. По формуле (1.27) рассчитывают критерий Архимеда, заменяя dч на (dmin).
3. В зависимости от численного значения критерия Архимеда рассчитывают скорость свободного осаждения одиночной частицы дисперсной фазы либо по формуле (1.33), либо (1.36), либо, наконец, по формуле (1.37).
4. При необходимости скорость свободного оседания пересчитывают на стесненные условия, для чего пользуются либо формулой (1.48), заменяя dч на (dmin), либо формулами (1.49)-(1.51).
5. Рассчитывают объёмную пропускную способность отстойника по исходной эмульсии (Оэ):
, (3.1)
где wсp – средняя скорость движения эмульсии в аппарате;
SH – часть площади сечения аппарата, занятая нефтью.
, (3.1)
