Работа нефтяного терминала

метки: Терминал, Нефтяной, Сточный, Фильтр, Сооружение, Образ, Характеристика, Поток

1. Общие сведения об архангельском нефтяном терминале ООО «РН-Архангельскнефтепродукт»

1.1 Общая характеристика района расположения терминала

Терминал ООО «РН — Архангельскнефтепродукт» (далее нефтебаза) расположен в поселке Талаги Архангельской области, в 8 км северо-восточнее города Архангельск. Нефтебаза эксплуатируется с 1978 г.

Действующая промышленная площадка терминала расположена в населенном пункте со сложившейся жилой застройкой. С южной стороны к площадке примыкают подъездные железнодорожные пути к нефтебазе и железнодорожная станция Талаги. С восточной стороны нефтебазы находятся: автозаправочная станция (АЗС) №49 предприятия, муниципальное образование «Талажское» с жилыми застройками и объектами социального назначения (школа, детский сад, областная психиатрическая больница №1).

Сразу за северной стороной ограждения начинается крутой откос высотой 10 м, переходящий в пойму реки Кузнечиха — приток реки Северная Двина. С западной стороны промышленной площадки располагается деревня Талаги и областная психиатрическая больница №2.

Расстояние от предприятия до:

• железнодорожной станции города Архангельска — 12 км;
• морского речного порта города Архангельска — 16 км;
• аэропорта Талаги — 8 км.

В зависимости от категории нефтебаз устанавливается минимально допустимые (с точки зрения пожарной безопасности) расстояния до соседних объектов. Наиболее пожароопасным объектами являются резервуары. Поэтому за критерий деления нефтебаз на категории по пожароопасности принята общая вместимость нефтебазы (суммарный объем хранимых нефтепродуктов в резервуарах и таре).

Архангельский нефтяной терминал относится к I категории, так как общая вместимость нефтебазы свыше 100 000 м ³ . Минимальное расстояние от нефтебазы I категории до других объектов принимается по СНиП 2.11.03-93 и приведено в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Расстояние от нефтебазы до других объектов в метрах

Объект	Расстояние от Архангельского терминала	Минимальное расстояние от нефтебазы I категории
Деревня Талаги	320	200
Ближайшее строение	200	200
Автомобильная дорога Архангельск — Ладьма	200	75
АЗС №49	250	50

Расстояние от Архангельского нефтяного терминала до различных объектов соответствует строительным нормам и правилам.

1.2 Краткая характеристика земель района расположения нефтебазы

Рельеф площадки терминала возвышенный, слабо всхолмленный. Абсолютные отметки колеблются в пределах от 5 до 8 м с небольшим уклоном с севера на юг. Территория предприятия ограждена.

Существующая планировка площадки нефтебазы представлена насыпным грунтом смешанного состава, мощностью от 0,7 до 2,6 м, которые характеризуются неравномерной сжимаемостью, анизотропией прочностных, деформационных и фильтрационных свойств. Грунты почвы сложены суглинками мягко-пластичной консистенции, содержащими включения гравия, гальки и редких валунов, обладающих низкими прочностными и деформационными свойствами.

Почвенно-растительный слой практически отсутствует. Высокий уровень стояния грунтовых вод, местность вокруг нефтебазы частично заболочена. Район расположения предприятия не сейсмичен, вероятность карстовых явлений очень мала. Землетрясения, оползни, сели и лавины отсутствуют. Сильные наводнения исключены.

1.3 Климатические условия в районе расположения предприятия

Согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» климат района умеренно холодный, влажный, морской. Положение района в северных широтах обуславливает сравнительно небольшое поступление солнечной энергии, из-за чего влага испаряется медленно и, хотя атмосферные осадки сравнительно невелики, в районе высокая влажность и большая облачность.

Важную роль в формировании климата играет атмосферная циркуляция. С севера и северо-востока (28% случаев) приходит холодный арктический воздух, вызывающий сильные морозы зимой и пониженные температуры летом. С востока и юго-востока (26% случаев) поступает континентальный воздух, который определяет ясную погоду — зимой морозную, летом относительно теплую. Со стороны Атлантики поступает влажный воздух, оказывающий смягчающее влияние на климат. Это сопровождается ветреной, пасмурной погодой.

1.3.1 Радиационный баланс. Температура воздуха и почвы

Наибольшая продолжительность солнечного сияния наблюдается в июле — 268 часов. За год 170 дней без солнца. Суммарная солнечная радиация за год составляет 3 029 МДж/м ² . Положительный радиационный баланс начинается в апреле и заканчивается в сентябре. Максимум радиационного баланса отмечается в июне — июле (315 МДж/м² ), минимум в декабре (-37 МДж/м² ).

Средняя годовая температура воздуха составляет 0,8 ^о С. Самыми холодными месяцами являются январь и февраль. Средняя минимальная температура в эти месяцы достигает: январь -17,1^о С, февраль -16,7^о С. Абсолютный минимум температуры -45^о С. Самыми теплыми месяцами являются июль и август. Средняя максимальная температура воздуха наиболее жаркого месяца (август) 20,8^о С. Абсолютный максимум температуры составляет 34^о С.

Зима начинается в 3-ей декаде октября. Средние температуры воздуха и поверхности почвы 3-ей декады октября -0,4 ^о С и -1^о С. Средние положительные температуры атмосферного воздуха и поверхности почвы начинаются в 3-ей декаде апреля, соответственно, 1,6^о С и 1^о С.

Устойчивое промерзание почвы начинается в октябре и продолжается, достигая максимума в середине апреля. Средний из абсолютных максимумов и минимумов температуры поверхности почвы 43 ^о С и -37^о С, соответственно.

За начало весны принимается устойчивый период перехода средней суточной температуры через 0 ^о С — конец апреля, начало мая. Для весны характерны частые возвраты холодов и установление кратковременного снежного покрова.

Лето, за начало которого принимается переход средней температуры через 10 ^о С, наступает в первой декаде июня. В начале лета возможны заморозки. Понижение температуры воздуха осенью происходит медленно. Осень наступает в сентябре. Переход температуры через 0 ^о С обычно происходит в октябре.

1.3.2 Ветер. Устойчивость атмосферы

На территории нефтебазы в течение всего года преобладают ветры юго-восточного, южного, юго-западного, западного и северо-западного направлений. В летний период повторяемость южных направлений уменьшается, северных увеличивается. В холодный период ветры наиболее устойчивы по направлению и наибольшие по силе. Среднегодовая скорость ветра в районе терминала составляет 3,6 м/с. Наибольшая скорость ветра бывает в дневное время, особенно в теплый период года, наименьшая — в ночные и предутренние часы.

1.3.3 Влажность, осадки, снежный покров

В среднем в год выпадает 675 мм осадков. С октября по апрель, в основном, выпадает снег, с апреля по октябрь — дождь. Смешанные осадки свойственны апрелю, маю, сентябрю, октябрю. Снежный покров на территории характерен для октября — апреля. Наибольшая высота снежного покрова за зиму составляет 70 см, при средней и минимальной 42 и 12 см, соответственно. Плотность снежного покрова средняя при наибольшей высоте и составляет 210 кг/м ³ . Наибольший средний запас воды за зиму — 139 мм. Число дней со снежным покровом — 175.

Неблагоприятные метеорологические условия (НМУ) для района нефтяного терминала характеризуются показателями, приведенными в таблице 1.2.

Таблица 1.2 — Показатели, характеризующие НМУ для района нефтебазы

Показатель	Месяц
	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
Порывы ветра, м/с	37	31	38	28	25	25	24	25	26	27	27	26
Максимальная скорость ветра, м/с	18	17	20	20	17	20	17	20	20	20	20	17
Среднее число дней со скоростью ветра не менее 15 м/с	0,6	0,2	0,5	0,2	0,4	0,7	0,3	0,3	0,4	0,7	0,4	0,5

Приведенные выше данные показывают, что для территории присущи конвективно-изотермические условия формирования устойчивости атмосферы, что способствует рассеиванию загрязняющих веществ (ЗВ), выбрасываемых в атмосферу, от источников выбросов.

1.4 Характеристика деятельности терминала

В 1992 г. началась структурная перестройка нефтяной промышленности России: по примеру западных стран стали создавать нефтяные компании, контролирующие добычу и переработку нефти, а также распределение получаемых из нее нефтепродуктов. Первой такой компанией стало предприятие «Роснефть». В настоящее время «Роснефть» является одной из крупных российских нефтяных компаний, управляющих более чем 40 дочерними обществами с ограниченной ответственностью в 19 регионах страны [11].

Успешной работе компании во многом способствует ее сырьевая база, которая исчисляется более чем 850 млн т извлекаемых запасов нефти и более чем 1,6 трлн м ³ газа. «Роснефть» ведет работы на 176 месторождениях. В Архангельской области интересы компании представляет дочернее предприятие ООО «РН — Архангельскнефтепродукт».

Терминал предназначен для бесперебойного снабжения нефтепродуктами Архангельской области, потребителей северных регионов России, для отпуска нефти на экспорт, а также для сохранения качества нефтепродуктов и для сокращения до минимума их потерь при приеме, хранении и отпуске потребителям.

В настоящее время грузооборот терминала составляет 4 млн. тонн в год.

Предприятие осуществляет следующие виды деятельности:

1) Обеспечение приема, хранения и отпуска нефтепродуктов. Хранение осуществляется в наземных вертикальных резервуарах вместимостью от 400 м ³ до 20000 м³ . Общий объем существующих резервуаров для нефтепродуктов — 231825 м³ , в том числе для, м³ :

нефти….…….……………………………….…..60 000

мазута…….………………………….…….……..28 000

дизельного топлива…………….….……………..70 000

авиационного керосина ТС…….…………….…2 225

топлива КТ……….…….………………………….30 000

автомобильных бензинов………………………..41 600

Поступление нефтепродуктов производится железнодорожным транспортом, отгрузка танкерами и автотранспортом. Имеются пять железнодорожных подъездных путей. Слив из железнодорожных цистерн осуществляется на трех железнодорожных эстакадах:

• односторонняя, для слива мазута на 15 цистерно-мест;
• двухсторонняя, для слива светлых нефтепродуктов на 30 цистерно-мест;
• двухсторонняя, для слива нефти на 52 цистерно-места.

Слив мазута осуществляется горячим нефтепродуктом, что позволяет избежать обводнения. Кроме того, имеется отдельный изолированный коллектор для слива авиационного керосина ТС-1, что исключает его смешение с другими нефтепродуктами. Производственные возможности нефтебазы позволяют переваливать без потери качества дизельное топливо (зимнее, летнее и арктическое), авиационный керосин ТС-1, мазут (М-40, М-100).

На территории терминала расположены две насосных станций для светлых и темных нефтепродуктов, в которых установлены насосы, осуществляющие слив из железнодорожных цистерн и налив нефтепродуктов в танкеры.

2) Перевалка нефтепродуктов в другие регионы России и на экспорт осуществляется бензовозами, танкерами. Причальные сооружения позволяют раздельно отпускать на танкер до 1200 т в час светлых нефтепродуктов и 2000 т в час — нефти. Глубины подходов к причалу позволяют принимать танкера грузоподъемностью до 30000 т и осадкой до 9 м.

3) Организация и осуществление сбора и переработки (утилизации) отработанных нефтепродуктов и отходов производства.

4) Поставка нефтепродуктов предприятиям и организациям Архангельской области.

5) Реализация нефтепродуктов через автозаправочные станции (АЗС).

6) Замер и учет нефтепродуктов.

Таким образам по назначению Архангельский нефтяной терминал относится к перевалочно-распределительной базе.

Для более четкого проведения всех операций и по противопожарным соображениям объекты нефтебазы располагают в следующих зонах [3]:

• зона приема и отпуска нефтепродуктов: железнодорожные подъездные пути, сливо-наливные эстакады и площадки, водные причалы, насосные станции и технологические трубопроводы;
• зона хранения: резервуарные парки, технологические трубопроводы, система замера и учета количества нефтепродуктов в резервуарах;
• зона отпуска нефтепродуктов (оперативная): эстакады для налива автоцистерн, разливочные для налива нефтепродуктов (главным образом масел) в бочки, склады для затаренных в бочки нефтепродуктов, лаборатория для анализа качества нефтепродуктов, цех по регенерации масел, цех по затариванию масел в мелкую тару (бидоны, пакеты);
• зона вспомогательных технических сооружений: механическая мастерская, котельная, трансформаторная подстанция, цех по ремонту тары, материальный и топливный склад;
• зона административно-хозяйственных сооружений: контора нефтебазы, пожарное депо, помещение охраны, гараж;
• зона очистных сооружений: установки для приема и очистки производственных, бытовых и ливневых стоков.

2. Технологическая часть

При эксплуатации предприятий нефтепродуктообеспечения (НПО) принимаемые материалы и оборудование должны обеспечивать в полной мере сохранность нефтепродуктов, иначе будут происходить утечки их в грунт и выбросы в окружающую среду (ОС).

Производственные нефтесодержащие сточные воды загрязняют водоемы, поэтому перед сбросом стоков с территории нефтебазы их очищают. Обеспечение качества очистки сточных вод до необходимого уровня, является задачей очистных сооружений.

Выбор состава очистных сооружений осуществляется в зависимости от мощности предприятия, количества образующихся сточных вод, их загрязненности и места сброса, требований контролирующих органов к качеству очистки.

2.1 Существующая схема очистки сточных вод нефтебазы

На Архангельском нефтяном терминале технологические, в том числе, балластные, льяльные сточные воды и поверхностный сток накапливаются в пяти буферных резервуарах объемом 5000 м ³ каждый.

Из буферных резервуаров стоки самотеком поступают в 3-х секционную нефтеловушку, из которой они через насосную станцию направляются на напорные флотаторы (всего 3 флотатора), работающие с флокулянтом ВПК-402. После флотаторов стоки через пруды дополнительного отстаивания отводятся по коллектору в реку Проезд (выпуск №1).

Бытовые сточные воды предприятия совместно с бытовыми стоками жилого поселка проходят биологическую очистку, хлорируются, затем смешиваются с очищенными хозяйственно-бытовыми стоками областной психиатрической больницы, после чего сбрасываются в реку Проезд.

На балансе предприятия также имеется выпуск №2 в реку Юрас, который представляет собой сброс условно-чистых сточных вод от котельной и ливневых вод южного промузла предприятия. Перед сбросом в реку Юрас, на выпусках из открытых канав, имеются две нефтеловушки, которые не обеспечивают требуемую степень очистки стоков, предъявляемую природоохранными органами.

Качественная характеристика очищенных сточных вод, сбрасываемых в реку Проезд, приведена в таблице 2.1. Концентрация загрязнения сточных вод, сбрасываемых в водоем, определяется и контролируется лабораторией нефтебазы. Значения предельно допустимых концентраций (ПДК) приведены согласно «Перечня рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение».

Таблица 2.1 — Качественная характеристика сточных вод

Вещество	Концентрация загрязнения сточных вод после очистки, мг/л	Предельно допустимая концентрация, мг/л
Аммоний-ион	17,92	0,50
Биохимическая потребность в кислороде (БПК п )	34,77	3 — 4
Взвешенные вещества	28,68	3
Нефтепродукты	0,14	0,05
Нитрат-анион	0,39	40
Нитрит-анион	0,06	0,08
Сульфаты	37,13	100
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ)	0,22	0,1
Хлориды	41,45	300
Фосфаты	0,68	0,15

Таким образом, концентрация сбрасываемых ЗВ в реку Проезд значительно превышает предельные нормативы. Обследование строительных конструкций очистных сооружений показало непригодность их дальнейшей эксплуатации. Это объясняется длительным сроком эксплуатации и суровыми климатическими условиями, поскольку сооружения расположены на открытой площадке. Кроме того, расход сточных вод меняется в очень широких пределах. При малом расходе в зимний период наблюдается замерзание воды в сооружениях. Это является причиной разрушения бетонных конструкций и трубопроводов.

Если учитывать планируемое увеличение грузооборота терминала, а соответственно и его водоотведение, то существует тенденция к увеличению сбрасываемых ЗВ. Рост негативного влияния сточных вод нефтебазы на природную среду вызывает опасение. Имеющиеся очистные сооружения не обеспечивают очистку промышленных сточных вод, поэтому возникла необходимость в их модернизации.

2.2 Характеристика объектов, подлежащих модернизации

Проектом предусматривается модернизация сооружений механической, физико-химической (флотационной) очистки промливневых, балластных и льяльных вод. Сооружения механической очистки — 3-хсекционная нефтеловушка работает неэффективно, так как в нее поступают стоки, уже отстоянные в буферных резервуарах в течение нескольких часов. Поэтому необходимость в нефтеловушке отпадает. Основные сооружения флотационной очистки — открытые флотаторы, имеющие большие открытые поверхности диаметром 9,0 м, производительностью 300 м ³ /ч, при малых расходах в условиях Севера работают неэффективно и замерзают.

Таким образом, нефтеловушка и флотаторы исключаются из схемы очистки и демонтируются. Вместе с ними исключаются из работы реагентное хозяйство (сернокислый алюминий) и оборудование насосно-эжекторной станции. Существующая нефтеловушка и флотаторы заменяются современными сооружениями физико-химической очистки, фильтрацией и глубокой сорбционной очисткой. Оборудование по проектируемой технологической схеме размещаются в отапливаемом здании.

После опорожнения пруды дополнительного отстоя ввиду их загрязненности в технологической схеме не задействуют, а их территорию можно будет использовать для других целей.

Также ликвидируется сброс поверхностных вод в реку Юрас, а стоки от котельной и ливневые воды направляются на очистные сооружения физико-химической очистки.

2.3 Водопотребление и водоотведение терминала

ООО «РН — Архангельскнефтепродукт» осуществляет забор воды для промышленных и хозяйственно-бытовых нужд из двух источников:

• из городского водопровода (водопроводные сети МП «Водоканал»);
• из протоки Кузнечиха (собственный технический водозабор).

Проектом модернизации очистных сооружений не предусматривается забор воды из водоисточников. Вода хозяйственно-питьевого качества на производственные нужды не используется. Так же не предусматривается увеличение потребления воды из существующих систем водоснабжения.

При эксплуатации терминала образуются следующие виды сточных вод:

• подтоварные воды — сточные воды, образующиеся в результате отстаивания обводненных нефтепродуктов в резервуарах;
• промывочные воды — сточные воды, образующиеся при зачистке и промывке, закрытых производственных площадей, сливо-наливных эстакадах, станции налива в бензовозы;
• производственные сточные воды, поступающие от производственных зданий (насосных станций, лаборатории, котельной);
• стоки от смыва пролитого нефтепродукта с проезжей части территории предприятия;
• зачистные, льяльные и балластные воды от нефтеналивных судов;
• атмосферные воды — сточные воды, образующиеся при таянии снегов, в период дождей в обвалованных территориях резервуарных парков, на сливо-наливных эстакадах, производственных площадках;
• воды от охлаждения резервуаров при пожаре;
• бытовые стоки от зданий.

В целях охраны рыбохозяйственного водоема I категории реки Юрас предусмотрена ликвидация существующего выпуска №2 промливневых стоков южного промузла с подачей стоков на проектируемые очистные сооружения. Выпуск сточных вод, очищенных до требований норм рыбохозяйственного водоема, производится по существующему выпуску в реку Проезд (водоем II категории), которая впадает в реку Кузнечиха (водоем I категории).

Количество сточных вод, поступающих на очистные сооружения — величина непостоянная. Она зависит от времени года, количества осадков, коэффициента испаряемости, погодных условий (ветер или штиль, тепло или холодно) и других факторов. Также неоднородна качественная характеристика сточных вод.

Выполненные лабораторией терминала результаты анализов сточных вод, поступающих на очистные сооружения, свидетельствуют, что расход воды по сезонам года изменяется в широких пределах: от 6 до 48 м ³ /ч. Следует отметить, что большой объем резервуаров — 25 000 м³ позволяет принимать и хранить около месяца весь объем сточных вод, образующихся за месяц. Поэтому целесообразно назначить усредненный расход воды, который должен откачиваться из резервуаров и подаваться на очистные сооружения. В этом случае, при постоянном режиме эксплуатации сооружения будут работать устойчиво. Учитывая изменения объема сточных вод по сезонам года, принимается расчетное количество очищаемых промливневых, балластных и льяльных сточных вод 45 м³ /ч или 394200 м³ /год.

Бытовые сточные воды после очистки и обеззараживания на проектируемой установке биологической очистки сточных вод отводятся в коллектор промливневых стоков южного промузла, далее вместе со стоками перекачивается на очистные сооружения. Расчетное водоотведение бытовых сточных вод — 50 м ³ /сут.

2.4 Разработанная схема очистки сточных вод терминала

Сточные воды из дренажных канав по коллектору диаметром 500 мм поступают в приемную камеру проектируемой насосной станции и перекачиваются в существующие буферные резервуары, где происходит их отстой. Вследствие больших объемов буферных резервуаров поступающие в них сточные воды отстаиваются в них в течение нескольких часов, а в нередких случаях — суток.

Накопленные и частично отстоявшиеся в буферных резервуарах сточные воды по самотечным коллекторам (задвижки на трубопроводах опорожнения резервуаров открываются вручную) направляются на очистные сооружения, расположенные в отдельно стоящем здании. Самотечный коллектор присоединен через задвижки с электроприводами к двум центробежным насосам производительностью 22,5 м ³ /час. Напорный трубопровод от каждого насоса подсоединен к самостоятельному флотатору. Подающие трубопроводы насосов соединены перемычкой, на которой установлена ручная задвижка. На напорных трубопроводах перед задвижками устанавливаются расходомеры, назначение которых в строгом ограничении и поддержании постоянного расхода воды, подаваемого на флотатор, который регулируется изменением оборотов привода насоса, дополненного частотным преобразователем. Такая система обеспечивает стабильность и устойчивость работы очистных сооружений.

Для флотации применяется комбинированный флотатор марки SF-25/C, включающий в своей конструкции системы импеллерной и напорной флотации. В этом случае достигается более глубокая очистка.

Пройдя объем напорной флотации, вода через водослив попадает в приемный карман, используемый как промежуточная емкость. В каждом кармане двух флотаторов устанавливаются погружные насосы, подающие воду в общий коллектор, по которому она направляется на фильтрование. На каждом отводящем отфлотированную воду коллекторе устанавливается расходомер, фиксирующий и регулирующий работу насоса через частотный преобразователь, что способствует устойчивости работы фильтров. Общий объем очищаемой воды фиксируется на общем для расходомеров интеграторе.

Фильтрование производится через две ступени фильтров SPF — 2,0/0,25 — RО. На каждой ступени по два параллельно работающих кварцевых фильтра, загруженных кварцевым песком или гранитной крошкой.

После фильтрования на зернистой загрузке вода направляется на двухступенчатую сорбционную очистку, которая производится фильтрованием через два на каждой ступени параллельно работающих фильтра SPF — 2,0/0,25 — RA, загруженных активированным углем.

Очищенная вода после сорбционных фильтров отводится в расположенный под полом резервуар чистой воды, из которого лишняя вода самотеком отводится в сбросной коллектор, а затем она попадает в водоем. В резервуаре чистой воды расположены погружной насос для регулярной промывки фильтров и высоконапорный насос для подачи воды на узел интенсивной регенерации.

2.5 Характеристика и расчет очистных аппаратов

Расчетный расход сточных вод, подаваемых на очистку, принят 45 м ³ /ч. На каждой ступени принимается по два очистных аппарата, поэтому каждый аппарат рассчитывается на производительность 22,5 м³ /ч. Производительность аппаратов в процессе эксплуатации может быть увеличена в период пиковых нагрузок или ремонта параллельных сооружений практически без изменений степени очистки.

2.5.1 Комбинированный флотатор

Характеристика очистки сточных вод комбинированным флотатором

Флотация основана на использовании подъемной силы пузырьков воздуха, которыми искусственно насыщается вода, для удаления из сточных вод дисперсных частиц [8].

Взаимное закрепление пузырьков и частиц в водной среде основано на физико-химическом взаимодействии трех фаз (вода, вещество частиц, газ) и определяется явлениями смачивания. В связи с тем, что газы являются гидрофобными веществами (вещества неспособные смачиваться водой), в жидкой среде они могут активно взаимодействовать лишь с гидрофобными поверхностями других дисперсных примесей. Флотационная очистка сточных вод эффективна при извлечении примесей, обладающих природной гидрофобностью (например, нефть).

Для удаления из сточных вод эмульгированных нефтепродуктов, не задерживаемых в буферных резервуарах, применяют комбинированный флотатор, в котором совмещаются два вида флотации: импеллерную и напорную.

С целью повышения эффективности флотационной очистки в сточную воду добавляют коагулянт — оксихлорид алюминия. Раствор реагента подается в сооружение в двух точках: в приемную камеру зоны импеллерного флотатора, и в зону напорной флотации перед смешением водного потока с потоком водо-воздушной смеси. Доза реагента принимается 20 мг/л (по активной части) на первую зону флотации и 20 мг/л — на вторую, то есть 40 мг/л (величина дозы может быть изменена при ее уточнении в период наладочных работ).

Оксихлорид алюминия агрессивен по отношению к металлам, поэтому на поверхности, контактируемые с рабочим телом, наносится антикоррозионное покрытие. Система позволяет в процессе эксплуатации изменять вид реагента, который может оказаться более удобным для приобретения.

Флотационная установка состоит из следующих элементов:

• сатуратор — аппарат для насыщения воды воздухом;
• эжекторов для воздуха и раствора коагулянта;
• центробежных насосов для подачи очищаемых вод в сатуратор;
• реагентное хозяйство;
• флотатор — флотационный резервуар для образования флотоагрегатов и выделение их из потока очищаемой воды;
• камеры распределения, в которой установлены задвижки и редуцированные клапаны.

Флотатор является многокамерным и представляет собой емкость из листовой и профильной прокатной стали, внутри которой устроена флотационная камера, имеющая импеллерный диспергатор (распылитель турбинного насосного типа).

Сатуратор обеспечивает насыщение воды воздухом при давлении 4 атм. Сверху сатуратора установлены манометр и предохранительный клапан для удаления избытка воздуха.

Используется тонкослойный блок в выделительной камере флотатора, задерживающий пену, и водослив, обеспечивающий равномерный сброс и отвод очищенной воды. Флотопена из флотаторов удаляется скребковым механизмом в боковые лотки, откуда по трубопроводу отводится в резервуар сбора флотопены, из которого жидкая фаза пены насосом откачивается в узел обработки осадка. Общее время пребывания сточной воды во флотационной установке от 10 до 20 мин [8].

Так как параллельно работают два флотатора, поступление воды на них регулируют с помощью задвижек в распределительной камере таким образом, чтобы флотаторы имели одинаковую нагрузку. Регулировку делают предварительно по наполнению флотаторов. В процессе работы равномерность нагрузки проверяется по пьезометру, установленному на трубе, отводящей очищенную воду из флотаторов.

Ход процесса очистки контролируется путем отбора и химического анализа проб сточной воды, поступающей на флотаторы и очищенной. Содержание нефтепродуктов в очищенной воде после флотации в сочетании с коагуляцией не превышает 10 — 15 мг/л [опытные данные].

Сатуратор, флотатор и баки для коагулянта необходимо периодически опорожнять, осматривать и очищать от осадков. Периодичность очистки устанавливается в процессе наладки и работы установки.

Расчет расхода коагулянта и объема расходного резервуара

1) Расход оксихлорида алюминия, кг/ч, на один флотатор определяется следующим образом [9]:

, (2.1)

где — расход сточных вод, подаваемых на один флотатор, м ³ /ч, ;

• доза реагента по активной части, мг/л.

Оксихлорид алюминия поставляется в порошке, в котором активная часть составляет 30%, поэтому доза реагента будет равна 134 мг/л или 0,134 кг/м ³ .

2) Объем расходного резервуара, м ³ , находится по выражению [9]:

, (2.2)

где — расход сточных вод, подаваемых на очистку, м ³ /ч, ;

• доза реагента при концентрации 1%, кг/ м ³ , 10;

• расчетное время, ч, 8;
• На каждый флотатор предусмотрено по расходному резервуару, снабженному мешалкой и двумя насосами-дозаторами. Раствор реагента приготавливается заранее в растворных резервуарах, расположенных в помещении склада реагентов.

Расчет эффективности очистки сточных вод во флотаторах

Количественная оценка эффективности очистки воды на флотационной установке определяется по выражению [9]

, (2.3)

где — эффективность механизма образования устойчивых флотоагрегатов;

• эффективность выделения образовавшихся флотоагрегатов из потока воды.

Эффективность вовлечения загрязнений в состав флотоагрегатов

, (2.4)

где — концентрация сфлотированных (вошедших в состав флотоагрегатов) примесей сточных вод, мг/л;

• исходная концентрация примесей в сточной воде, мг/л, [данные анализов лаборатории нефтебазы].

Количество сфлотированных примесей определяется экспериментальным путем в производственных условиях при соблюдении требования . Производительность одного флотатора 22,5 м ³ /ч, тогда концентрация вошедших в состав флотоагрегатов примесей сточных вод, мг/л, находится по формуле

, (2.5)

где — годовое количество нефтепродуктов, образующихся при очистке сточных вод от одного флотатора, т/год, [опытные данные];

8760 — годовой фонд рабочего времени, ч;

10 ⁶ — коэффициент переводящий т/м³ в мг/л;

Тогда эффективность вовлечения ЗВ в состав флотоагрегатов будет равна

Для полного выделения флотоагрегатов из воды должно соблюдаться условие

, (2.6)

где — концентрация сфлотированных примесей, выделенных из потока очищаемой жидкости, мг/л.

Соблюдение условия (2.6) возможно, если

, (2.7)

где — средняя скорость движения пузырьков на различных участках флотатора, мм/с, определяется по графику в зависимости от высоты флотационной камеры, исходя из опыта эксплуатации высота камеры назначается равной 1,25 м, [9];

• поправочный коэффициент для обеспечения надежности работы установки, принимаемый при постоянном расходе и усреднении состава сточных вод, ;
• минимальная гидравлическая крупность флотоагрегатов в выделительной камере в реальных условиях флотации, мм/с, определяется по номограмме исходя из средней скорости пузырьков и высоты флотационной камеры, [9];

• то есть тождество выполняется.

Условия (2.6) и (2.7) соблюдаются, значит флотоагрегаты полностью выделяются из потока сточных вод.

Таким образом, эффективность очистки воды во флотаторах

По опытным данным для нефтесодержащих сточных вод нефтебаз эффективность очистки воды во флотаторах, в зависимости от применения коагуляции, составляет от 0,65 до 0,95 [9].

Высокая эффективность флотационной очистки достигается за счет применения комбинированной флотации и высокоосновного оксихлорида алюминия.

2.5.2 Фильтры

Под фильтрованием понимается механический способ очистки сточных воды путем прилипания мелкодиспергированных нефтепродуктов и легких взвешенных веществ к поверхности фильтрующего материала. В качестве фильтрующих материалов используются кварцевый песок или гранитная крошка и активированный уголь.

Зернистый фильтр

Фильтрование производится в две ступени на напорных однослойных фильтрах, загруженных кварцевым песком или гранитной крошкой. На первой ступени крупность загрузки от 2,0 до 5,0 мм, на второй ступени — от 0,8 до 2,0 мм. Общий слой загрузки 1,2 м.

Процесс взаимного прилипания веществ связан с показателем смачиваемости [9].

Сходственные вещества хорошо смачиваются друг другом, и наоборот. Кварц относится к числу гидрофильных веществ (вещества хорошо смачиваемые водой).

При использовании в качестве фильтрующей среды кварца прилипание частиц нефтепродуктов к его чистой поверхности будет затруднено. Однако гидрофильные свойства отдельных участков поверхности, частиц кварцевого песка неодинаковы. Наличие менее гидрофильных участков делает возможным прилипание к ним нефтепродуктов. С течением времени прилипающие частицы оттесняют пленку воды с гидрофильных участков поверхностей зерна и покрывают его полностью. В связи с этим при фильтрации нефтесодержащих вод через свежий песок высокая степень очистки воды наступает не сразу.

Фильтры имеют высоту 2 м и укомплектованы узлом интенсивной регенерации, который включается в работу периодически один раз в квартал или в полгода и служит для предупреждения кальматации загрузки. Период работы узла интенсивной регенерации зависит от качества фильтруемой воды и определяется опытным путем во время пуско-наладочных работ. Узел включает гидроэлеватор, размещенный внутри фильтра, и напорный гидроциклон диаметром 150 мм. На узел подается чистая вода расходом 7 — 10 м ³ /час с давлением 8 — 9 атм.

Песчаная пульпа, с разрушенными агломератами в турбулентных полях гидроэлеватора и гидроциклона, выгружается через нижний шламовый насадок гидроциклона в фильтр, а загрязненная вода через сливной патрубок гидроциклона, через задвижку отводится по трубопроводу в коллектор грязных промывных вод.

Промывка фильтров производится два раза в сутки и каждый раз при прекращении подачи воды вследствие опорожнения буферных резервуаров. Регенерация фильтровальной загрузки — водо-воздушная при попеременной подаче воздуха и воды. Одновременная их подача исключается. Интенсивность подачи воды составляет 10 л/с на 1 м ² , воздуха — 20 л/с на 1 м² .

Алгоритм промывки зернистых песчаных фильтров следующий:

1) Фильтр выключается из работы. Закрываются задвижки на подающем и отводящем трубопроводах.

2) Открывается задвижка на трубопроводе, отводящем грязную промывную воду.

3) Включается компрессор.

4) Открывается задвижка на патрубке, подводящем воздух на фильтр:

• продувка воздухом загрузки в течение 5 мин.;
• закрывается задвижка на подаче воздуха;

5) Включается промывной насос:

• открывается задвижка на подаче промывной воды. Подача воды в течение 3 мин;
• закрывается задвижка на подаче воды;
• открывается задвижка на подаче воздуха. Продувка 5 мин.;
• закрывается задвижка на подаче воздуха;
• отключается компрессор.

6) Открывается задвижка на подаче промывной воды. Промывка в течение 4 мин;

• закрывается задвижка подачи промывной воды;
• отключается промывной насос.

7) Открывается задвижка на подаче воды после флотации.

8) Открывается задвижка на отводе фильтрованной воды.

Фильтр включен в работу.

Объем резервуара чистой воды, м ³ , для промывки одного фильтра диаметром 2 м, можно найти по формуле

, (2.8)

где — интенсивность подачи воды на единицу площади, , ;

• диаметр фильтра, м, ;
• время промывки одного фильтра, мин., ;

Таким образом, объем резервуара чистой воды для промывки двух фильтров диаметром 2 м, должен быть 26,4 м ³ . На этот объем и рассчитан резервуар чистой воды, а грязная промывная вода подается в отстойник промывных вод.

Продолжительность промывки одного зернистого фильтра, с учетом продолжительности закрытия и открытия запорной арматуры, составляет примерно 30 мин. При работе одновременно всех четырех фильтров общая продолжительность промывки будет 2 ч. Из этого следует, что продолжительность отстаивания в отстойнике грязных промывных вод до поступления новых порций может быть порядка 8 — 9 ч. Резервуар, имеющий две секции по 13,2 м ³ позволяет увеличить продолжительность отстаивания между поступлением новых порций воды. Поскольку требуется время на откачку отстоявшейся воды, принимается две секции отстойника объемом 13,2 м³ каждая. Одна секция наполняется, а из другой отстоявшаяся вода откачивается в один из буферных резервуаров.

Поскольку в воде, подаваемой на фильтры, присутствуют органические загрязнения, в загрузке может развиваться микрофлора, поэтому периодически производится дезинфекция загрузки раствором гидрохлорида натрия, получаемого на электролизере АГД-150. Концентрированный продукт содержит 150 г./л хлора, разбавляется до концентрации 0,3 г/л и подается в опорожненный фильтр. После дезинфекции использованный раствор вытесняется водой, подаваемой на промывку. Режим регенерации уточняется во время эксплуатации. После фильтрования через кварцевую загрузку вода подается на сорбцию.

Сорбционный фильтр

Для глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов, находящихся в тонкоэмульгированном и растворенном состояниях применяется адсорбционный метод. Адсорбция — процесс поглощения из сточных вод, растворенных в ней веществ, поверхностью твердых тел-сорбентов.

При адсорбции молекулы растворенного вещества из сточных вод под действием силового поля поверхности переходят на поверхность сорбента. Сила, с которой удерживается извлеченное из воды вещество на поверхности сорбента, определяется разностью двух сил межмолекулярного взаимодействия. Чем больше энергия гидратации поверхности молекул извлекаемого вещества, тем слабее адсорбируется вещество из раствора.

Адсорбция является обратимым процессом. При неизменных прочих условиях скорости адсорбции и десорбции пропорциональны концентрации вещества в растворе и на поверхности адсорбента. По достижении равновесной концентрации, то есть когда количество адсорбируемых молекул сравняется с количеством десорбируемых, концентрация вещества в растворе становится постоянной.

Принцип сорбционной очистки аналогичен фильтрованию через кварцевую загрузку, отличие состоит в наполнителе. Сорбционные фильтры загружаются активированным углем АГ-3 или КАД (молотый), который является наиболее эффективным пористым материалом. Их пористость составляет 60 — 75%, а удельная поверхность 400 — 900 тыс. м ² /кг [9].

Отличие конструкции сорбционных фильтров от зернистых заключается в верхней сборно-распределительной системе, которая выполняется с дренажными колпачками подобно нижней дренажной системы и в отсутствии узла интенсивной регенерации (гидроэлеватора и гидроциклона).

Внутренняя поверхность фильтра покрыта антикоррозионным покрытием, которое предупреждает возникновение гальванической пары уголь-железо.

Для поддержания фильтрующей способности загрузки, ее необходимо промывать раз в неделю очищенной водой пониженной интенсивности без применения воздуха. Также активированную загрузку следует периодически пропаривать острым паром или горячей водой в течение, примерно, одного часа.

Грязная вода от промывки направляется в одну из секций грязных промывных вод, и после отстаивания вода откачивается в буферные резервуары. При нормальной эксплуатации фильтров сорбционная способность загрузки будет сохраняться в течение 1 — 1,5 года. По истечении этого времени загрузка заменяется, поскольку регенерация небольших объемов связана с большими затратами.

Расчет потерь напора в дренажной и распределительной системах фильтра

Расчет потерь напора при фильтровании ведется по методике, разработанной профессором А.И. Егоровым [12].

Расход промывной воды, приходящейся на один колпачок

, (2.9)

где — расход сточных вод, м ³ /ч;

• количество колпачков, шт., .

При расходе сточных вод, подаваемых на очистку

;

при расходе сточных вод, подаваемых на один фильтр

Расчет потерь напора по длине в дренажной системе фильтров

Потери напора по длине, м, определяются по формуле

, (2.10)

где — коэффициент, зависящий от равномерности распределения воды;

• скорость потока воды в распределительном коллекторе, м/с;
• скорость потока воды в длинном ответвлении, м/с;
• скорость потока воды в коротком ответвлении, м/с.

Величина равномерности распределения воды зависит от соотношения площадей ответвлений на колпачки к сечению распределительного коллектора

, (2.11)

где — количество ответвлений на колпачки, шт., ;

• диаметр колпачков, м, ;
• диаметр распределительного коллектора, м, ;
• Исходя из значения показателя по графику [12] определяется коэффициента равномерности распределения воды . Коэффициент определяется по таблице [12] при , .

Скорость потока воды в распределительном коллекторе

, (2.12)

при расходе сточных вод

;

при расходе сточных вод

Скорость потока воды в длинном ответвлении

, (2.13)

где — диаметр отводящих радиальных ответвлений, м, ;

при расходе промывной воды

;

при расходе промывной воды

Скорость потока воды в коротком ответвлении

, (2.14)

при расходе промывной воды

;

при расходе промывной воды

Таким образом, потери напора по длине в дренажной системе составят:

при расходе сточных вод

;

• в двух системах ;

при расходе сточных вод

;

• в двух системах .

Учитывая высоту фильтров и их количество для каждого варианта, общие потери напора в системе фильтров составят:

при расходе сточных вод

;

при расходе сточных вод

Расчет местных потерь напора в дренажной системе фильтров

К местным потерям напора относятся:

1) Потери напора в патрубке колпачка и при расширении струи

, (2.15)

где — скорость потока в патрубке распределительной системы, м/с;

• скорость фильтрования, м/с.

Скорость в патрубке распределительной системы определяется по формуле

, (2.16)

где — диаметр патрубков для распределения воды, м, ;

при расходе промывной воды

;

при расходе промывной воды

Скорость фильтрования выражается следующим образом:

, (2.17)

где — диаметр фильтра, м, ;

при расходе сточных вод

;

при расходе сточных вод

Таким образом, потери напора в патрубке колпачка и имеющие место при расширении струи составят:

при расходе сточных вод

;

при расходе сточных вод

потери напора в патрубке колпачка и имеющие место при расширении струи много меньше потерь давления, связанных с высотой самого фильтра.

2) Потери напора при сжатии струи, что имеет место при фильтровании, когда вода собирается дренажной системой

, (2.18)

при расходе сточных вод

;

при расходе сточных вод

что также много меньше потерь давления, связанных с высотой самого фильтра.

Таким образом, потери напора на одной ступени фильтров составляют:

, (2.19)

при расходе сточных вод

;

при расходе сточных вод

Потери напора по всей системе фильтрования составляют:

при расходе сточных вод

;

при расходе сточных вод

С учетом потерь напора на коммуникациях общие потери не превышают 25 м. Для обеспечения надежности работы насоса, принимаю два насоса марки APN 400/2/G50HAOFT-E(EX) и один резервный. Технические характеристики насоса приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 — Технические характеристики насоса

Типоразмер насоса	Насос	Электродвигатель
	подача, м 3 /ч	напор, м	количество, шт.	масса, кг	мощность, кВт	примечание
APN 400/2/G50 HAOFT-E(EX)	28,8	26,4	2 + 1 резерв	56,0	3	взрывозащищенное исполнение с блоком частотной регулировки

Таким образом, разработанная технологическая схема очистки сточных вод и поверхностного стока нефтебазы позволит обеспечить степень их очистки до требований рыбохозяйственного водоема, что окажет положительное влияние на природную среду. В таблице 2.3 приводится намечаемая степень очистки по ступеням очистных сооружений, а на рисунке 2.3 — принципиальная технологическая схема блока очистных сооружений.

Таблица 2.3 — Намечаемая степень очистки нового блока очистных сооружений

Показатели загрязнений	Концентрация загрязнений до очистки, мг/л	Концентрация загрязнений после очистки, мг/л
		флотаторы	фильтры	сорбция
			I ступень	II ступень
Взвешенные вещества	70 — 80	25	5	1 — 2	1
Нефтепродукты	120	10 — 15	4 — 5	1 — 0,5	0,05
Активная реакция среды (pH)	8,1	7,5 — 7,9	7,2 — 7,8	7,2 — 7,8	7,2 — 7,8
БПК п	148	—	—	—	3

2.6 Обработка отходов промышленного производства

2.6.1 Обоснование объемов образования отходов

При очистке промышленных стоков образуется 34 т/год [опытные данные] нефтешлам, который направляется в шламонакопитель нефтебазы.

Используемый при фильтровании стоков в качестве сорбента активированный уголь АГ-3 или КАД (молотый) не регенерируется и подлежит замене раз в год. Количество угля, подлежащего утилизации, составляет 9 т/год.

Структура управления и численность персонала очистных сооружений остается существующей, поэтому дополнительные твердые бытовые отходы не образуются.

Отработанные ртутьсодержащие лампы образуются при замене выработавших свой ресурс люминесцентных ламп, используемых для освещения наружных площадок и помещений. Расчет производился согласно «Справочным материалам по удельным показателям образования важнейших видов отходов производства и потребления». — М., 1996.

Количество отработанных ртутьсодержащих осветительных приборов подлежащих утилизации определяется по формуле

, (2.20)

где — количество установленных ртутьсодержащих ламп, шт., ;

• среднее время работы в сутки одной лампы, ч/смена, ;
• число рабочих суток в году, день, ;
• количество смен, смена, ;
• нормативный срок службы одной ртутной лампы, ч, ;

Вес одной лампы — 0,40 кг, тогда количество люминесцентных ламп, подлежащих утилизации, составляет:

Отработанные лампы хранятся в заводской упаковке, уложенные в штабель и по мере накопления передаются на демеркуризацию на специализированное лицензированное предприятие по договору.

Слесари, ремонтники, механики получают 100 г. обтирочных материалов за смену. Для расчета принимается трехсменный график работы, в году 365 сут.

Количество ветоши от эксплуатации оборудования составит

Характеристика образующихся отходов промышленного производства и способов их удаления (складирования) приведена в таблице 2.4.

Таблица 2.4 — Характеристика отходов и способов их складирования на терминале

Наименование отходов	Физико-химическая характеристика отходов	Количество отходов, т/год	Использование отходов	Способ складирования отходов
Лампы ртутьсодержащие отработанные	твердые; стекло, ртуть 0,02%	0,0084 или 21 шт.	передано другому предприятию на демеркуризацию	Хранение в контейнере
Нефтешлам	жидкая вязкая масса; нефтепродукты ? 30%, вода ? 45%, механические примеси ? 25%	34,0	Хранение в шламонакопителях на предприятии	—
Ветошь промасленная	твердые; текстиль, загрязненный нефтепродуктом	0,11	передано другому предприятию для сжигания	Хранение в металлических контейнерах
Отработанный активированный уголь	твердые; уголь	9,0	передано другому предприятию для сжигания	—

2.6.2 Удаление отходов, образующихся при очистке сточных вод

Пенопродукты из комбинированного флотатора удаляются через пеносливы в сборный лоток, из которого трубопроводом отводятся в резервуар, расположенный под полом. Из резервуара, освободившаяся вода откачивается в буферные резервуары, выделенный шлам направляется в шламонакопитель.

Грязная промывная вода отводится в двухсекционный резервуар-отстойник промывных вод. Каждая секция рассчитывается на одну промывку одного фильтра. Промывная вода от второго фильтра регенерируемой ступени отводится в другую секцию отстойника промывных вод. Регенерация ступеней фильтров сдвинута по времени. Это позволяет обеспечивать отстаивание промывной воды между промывками. Отстоянная вода подается в буферный резервуар-накопитель, чтобы снова поступать на очистку, а накопленный шлам переносным погружным насосом периодически откачивается в шламонакопитель. Период откачки устанавливается опытным путем.

Годовой объем отходов, образующихся при очистке в среднем 394 200 м ³ /год сточных вод, определен из расчета снятия взвешенных веществ — 79 мг/л, нефтепродуктов — 120 мг/л и приведен в таблице 2.5.

Таблица 2.5 — Годовой объем отходов, образующихся при очистке сточных вод

Вид отходов	Сухой вес, т/год	Объем, м 3 /год	Примечание
	от флотации	от промывки фильтров	итого
Механические твердые загрязнения	21,7	9,44	31,14	207,6	влажность уловленного осадка принята — 85%
Нефтепродукты	43,4	3,9	47,3	59,1	обводненность уловленных нефтепродуктов — 20%

Таким образом, предусмотренный проектом комплекс технических решений позволяет обеспечить необходимую техническую надежность и экологическую безопасность проектируемого объекта, способствует максимальному сохранению компонентов природной среды. Принятая система очистки производственных сточных вод позволяет наиболее эффективно очистить стоки и привести весь объем сточных вод предприятия, сбрасываемых в водоем, к установленным нормативам по концентрациям ЗВ.

В общем, принятая схема очистки сточных вод обеспечивает высокие качественные показатели при минимизации материалоемкости, энергоемкости, расходной базы, и упрощение технологической схемы очистки.

Список источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/otchet/neftyanyie-terminalyi/

1) Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности [Текст]: учебник для вузов / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков; под общ. ред. С.В. Белова. 6-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. шк., 2006. — 616 с.

2) Вдовин, А.М. Анализ мероприятий по обеспечению экологической безопасности при хранении и транспортировке нефти через Архангельский терминал [Текст] / А.М. Вдовин // Проблемы освоения нефтегазовых месторождений европейского севера России: сборник науч. тр. — Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2005. — С. 8 — 12.

3) Губайдуллин, М.Г. Введение в специальность. Нефтегазовое дело [Текст]: учебное пособие / М.Г. Губайдуллин, Н.И. Дундин. — Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2006. — 212 c.

4) Губайдуллин, М.Г. Экологический мониторинг нефтегазодобывающих объектов [Текст]: учебное пособие / М.Г. Губайдуллин. — Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2006. — 184 c.