Очистка сточных вод нефтеперерабатывающего завода

записка.doc

Министерство Образования и Науки Российской Федерации
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего
Профессионального Образования
«Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет»
Строительный факультет
Кафедра «Водоснабжение и Водоотведение»
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине:
«водоотводящие системы промышленного предприятия»
на тему: «Очистка сточных вод нефтеперерабатывающего завода»
Выбор принципиальной технологической схемы для очистки сточных вод 4
Расчет усреднителя 5
Расчет нефтеловушки 6
Расчет напорной флотации 8
Напорный механический фильтр (с зернистой загрузкой) 10
Расчет объемных фильтров 13
Расчет сорбционного фильтра 14
Расчет анионообменного фильтра 16
Расчет количества ливневых сточных вод с территории промышленного
Список литературы 22
В данном курсовом проекте рассматривается очистка сточных вод НПЗ:
количество сточных вод составляет Q = 355м3сут = 15м3ч;
Очищенная сточная вода идет в оборот.
Концентрация Концентрация
Показатели загрязнений дозагрязнений
очистки после очистки
Взвешенные вещества мгл 120 25
Нефть и нефтепродукты мгл 350 25
СПАВ (ПАВ) мгл 10 Отс.
БПКполн мгО2л 250 25
Фенолы летучие мгл 5 Отс.
Режим притока сточных вод на очистные сооружения равномерный в течение
смены. Предприятие работает в три смены. Продолжительность смены 8 часов.
Расчетный часовой расход сточных вод q=15 м3ч.
Выбор принципиальной технологической схемы для очистки сточных вод
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Для предварительной очистки сточных вод было
предложено отстаивание в нефтеловушке. Нефтеловушка позволяют снизить не
только содержание нефтепродуктов на 50-60% но и ВЗВ на 40-60% 3. Эффект
очистки по БПК ХПК составляет 30-40% 2.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Для доочистки сточных вод от нефтепродуктов
в схему включена напорная флотация. Эффект очистки по нефтепродуктам – 70-
% по БПК ХПК 30-40% 2. Для удаления фенола из сточных вод применяем
сорбционный фильтр. Эффект очистки достигает по фенолам 90-100% 2. Для
удаления хлоридов применяем ионный обмен. Эффект очистки составляет 99-100%
Для доочистки сточных вод перед ионным обменом в схему включена
сорбция (доочистка от взвешенных веществ остаточных нефтепродуктов и ХПК)
т.к. на ионный обмен нужно подавать воду определенного качества.
Усреднение расхода и концентраций загрязнений позволяют рассчитывать
все последующие звенья очистки не на максимальные а на некоторые средние
значения параметров потока. Расчет усреднителя производится на основании
данных притока сточных вод по часам суток. В данном курсовом проекте
коэффициент часовой неравномерности равен Кч.н.=1 таким образом
максимальный часовой расход составил Qmaxчас =15*1=15м3ч.
Зададим что превышение концентрации загрязнений сверх допустимой
наблюдается с 9 до 17 часов поэтому период усреднения принимаем равным 8
часов тогда объем усреднителя будет равен:
V= Qmaxчас*t.=15* 8= 120 м3
По 2 принимается типовой усреднитель конструкции ВНИИ ВОДГЕО с
максимальным рабочим объемом 64 м3 минимальным Vmin = 48 м3 с размером
секции 15м х 6м 2. Согласно 1 число секций усреднителя должно быть не
менее двух причем оба рабочие. Таким образом число типовых секций
принимаем: n =VVmin = 120 48 = 25 шт
Принимаем 3 секции тогда объём усреднителя:
W уср = 48*3 =144 м3
Пропускная способность секции:
qс = Qmaxn=1203= 40 м3ч.
Скорость продольного движения воды в секции определяется:
Полученная скорость v = 123 ммс удовлетворяет требованиям 1 v ≤ v
доп = 25 ммс данный усреднитель подходит.
Нефтеловушки применяют для механической очистки СВ от нефтепродуктов
способных к гравитационному отделению (всплытию) и от осаждающихся твердых
механических примесей.
Радиальные нефтеловушки применяют вместо горизонтальных т.к. для этих
нефтеловушек требуются значительно меньшие площади удаление всплывших нп
и осадка в них полностью механизировано. Равномерность распределения и
малые скорости движения СВ способствуют всплытию мелкодисперсных частиц нп
Рис. 1. Радиальная нефтеловушка:
а - поперечный разрез; б - различные стадии работы нефтесборных
скребков; 1 - коаксиально-козырьковый водораспределитель; 2 - центральная
опора; 3 - приямок; 4 - донные скребки; 5 - ферма; 6 - корпус; 7 -
погружные стенки; 8 - водосборный лоток; 9 - нефтесборные скребки; 10 -
центральный привод скребкового механизма; 11 - ходовой мостик; 12 -
нефтесборный желоб; 13 - трубопровод с брызгальными насадками; 14 - шарнир;
Потоки: I - сточная вода; II - очищенная вода; III - нефть; IV - шлам
При расчете радиальных нефтеловушек принимается: число ловушек – не
менее трех продолжительность отстаивания t=6 ч гидравлическая глубина
отстойника 3 – 35 м.
Глубина зоны отстаивания [pic] где
[pic] – коэф.объемного использования равный 06
[pic] – скорость всплытия частиц нефти равная 02ммс
Диаметр отстойника рассчитывается по формуле:
Q – расход СВ поступающих в одну нефтеловушку м3ч
Высота зоны осадка принимается 03 м толщина слоя всплывающих
нефтепродуктов – 01 м потери напора 06 м.
Количество задерживаемого осадка в 1 сутки определяются по формуле:
С – концентрация механических примесей в СВ гм3
n – процент задержания осаждающихся примесей 50%
[pic] – объемная масса частиц осадка 265 тм3
Zос – влажность осадка
Количество нефти в осадке составляет примерно 20% по массе. Количество
задерживаемых нефтепродуктов в сутки определяются по формуле:
А и А1 – концентрация нп соответственно в исходной и осветленной
[pic] – объемная масса обводненных нефтепродуктов равная 095 тм3
– процент обводненности уловленных нп.
Обводненность нефтепродуктов очень большая поэтому необходимо
отделять нефть от воды. Разделка нефтепродуктов как правило производится в
разделочных резервуарах в условиях предварительного подогрева
нефтепродуктов в теплообменниках до температуры 50-700 С. Число резервуаров
не менее трех. Продолжительность разделки включая операции по закачке
обводненных нефтепродуктов их отстаиванию спуску (дренированию) сточной
воды откачке обезвоженных нефтепродуктов принимается не менее 3 суток.
Содержание воды в обезвоженных нефтепродуктах не должно превышать 2-5%.
Расчет напорной флотации
Флотационные установки применяют для удаления из СВ масел жиров нп
латексов смол СПАВ (ПАВ) тонко диспергированных взвешенных веществ
некоторые эмульгированные жидкости и др.
При оптимальных условиях эффект очистки составляет 85-95%. Флотация
частиц к поверхности осуществляется пузырьками тонко диспергированного в
воде воздуха или газа.
Обязательно применение одного из реагентов: сернокислого алюминия
хлористого алюминия катионных полиэлектролитов или применение минеральных
коагулянтов совместно с флокулянтами (катионными или анионными) а так же
Флотатор представляет собой отстойник горизонтального типа.
Для предварительных расчетов примем два флотатора с расходом через
Определяем объем флотатора:
Определяем площадь флотационной камеры:
Время пребывания во флотационной камере 4÷6 мин. (принимаем 5 мин.)
Общее время пребывания во флотационной камере и отстойной зоне 20
Высоту отстойной зоны принимаем Но = 1 м
Объем флотационной камеры: [pic] где:
Qф – расход сточных вод поступающие на один флотатор
to – время пребывания воды во флотаторе to = 20мин
Площадь зоны формирования пены:
to – время пребывания воды в отстойной зоне. to = 15мин.
Габаритные размеры флотатора: Vф=25 м3 Н=1м b=11м l=227м
Количество нефтесодержащей пены определяется по формуле: [pic]
Где А и А1 –соответственно содержание нефтепродуктов до флотации и
Окончательно принимаем два горизонтальных флотатора размерами
Расчет концентраций после очистки:
Свх – концентрация загрязнений до начала очистки.
Свых – концентрация загрязнений в очищенной воде.
Э% - эффект очистки.
Снпвых =70-70*085=10мгл
Свзввых=60-60*07=18мгл
СБПКвых=150-150*05=75 мгл
СХПКвых=300-05*300=150 мгл
Для обезвреживания осадка образующегося после флотаторов
предусматриваем следующую схему его обработки. С начала осадок поступает в
пеносборник который служит сборным промежуточным резервуаром где
происходит частичное разделение воды от пены далее осадок поступает в
пеногаситель для выделения загрязнений сорбированных на пузырьках
воздуха. Этот процесс может осуществляться с помощью разбрызгивания воды по
поверхности пены. После гашения осадок направляется на обезвоживание и
Напорный механический фильтр (с зернистой загрузкой)
Фильтры с зернистой загрузкой используются в таких технологических
процессах очистки воды как осветление и обесцвечивание (с предварительной
обработкой окислителями коагулянтами флокулянтами и без таковой)
удаления хлорорганических примесей и нефтепродуктов удаление отдельных
специфических компонентов.
Каждый фильтр представляет собой напорный корпус с установленными
внутри верхней и нижней распределительными системами. Корпус
изготавливается из полиэтилена армированного стекловолокном нержавеющей
стали или черной стали со специальным антикоррозионным покрытием. Нижняя
распределительная система может быть выполнена в виде различных конструкций
(«звездочек» «снежинок» и т.п.) собранных из щелевых отводов (лучей) или
представлять собой «ложное дно» с установленными в нем щелевыми
фильтрующими колпачками; верхняя распределительная система как правило
представляет собой щелевую лучевую конструкцию диффузор или воронку
направленную вертикально вверх. Внутри корпуса поверх нижней
распределительной системы размещается дренажный слой гравия и собственно
фильтрующий материал (среда) способный удалять из воды те или иные
примеси. Основными преимуществами фильтров с зернистой загрузкой являются
высокая емкость по задерживаемым примесям (за счет объемной фильтрации) и
возможность длительной эксплуатации без замены — за счет проведения
периодической регенерации фильтрующей среды.
Тип фильтра: AFM - осветлительный фильтр (удаление механических
Фильтрующая среда - Filter AG
Filter-AG – безводный оксид кремния используемый в качестве
высокоэффективной фильтрующей загрузки для удаления взвешенных частиц.
Гранулы Filter-AG со значительной поверхностью фильтрации позволяют
добиться максимальной эффективности при удалении взвешенных частиц.
Filter-AG обладает рядом преимуществ по сравнению с другими
фильтрующими загрузками которые обычно используются для удаления
взвешенных частиц. При проектировании систем с Filter-AG ввиду высоких
рабочих скоростей и значительной эффективности обеспечиваемой загрузкой
оборудование может иметь меньшие габаритные размеры.
Filter-AG представляет собой легкие частицы что в свою очередь
требует меньших потоков воды для обратной промывки. Filter-AG может
использоваться как в напорных так и в безнапорных системах очистки воды.
Filter-AG обычно удерживает взвешенные частицы размером 20-40 микрон.
Минимальные потери давления по сравнению с большинством других
фильтрующих загрузок
Малая величина потока воды при обратной промывке ввиду легкого веса
Более низкая стоимость оборудования и меньшая занимаемая площадь
вследствие высоких скоростей потока в режиме сервиса
Высокая грязеемкость загрузки и как следствие более продолжительная
работа фильтра со снижением эксплуатационных затрат расхода воды на
обратную промывку и времени сервисного обслуживания
Легкий вес при транспортировке
Обеспечение увеличения грязеемкости фильтра до 100 % при замене песка
Физические свойства:
Цвет - светло-серые практически белые гранулы
Плотность - 038-042 гсм3
Коэффициент однородности - 166
Максимальная температура воды - 60 °С
Высота слоя - 60-90 см (24-36 дюймов)
Скорость потока воды:
в режиме сервиса - 12 мчас и выше
в режиме обратной промывки - 20-24 мчас
Расширение слоя - 35-50%
Удаляемые примеси - Механические взвеси 20-40 мкм
Расчет объемных фильтров
Определяем потребный объем загрузки задавшись продолжительностью
межрегенерационного периода которая для удобства эксплуатации не должна
быть меньше 6 часов:
W0 – объемный расход очищаемого раствора м3ч;
С0 – концентрация взвесей в растворе кгм3;
tф – продолжительность межренерационного периода час;
Гр – грязеемкость загрузки кгм3. Принимаем Гр = 1 кгм3 для загрузки
Ориентируясь на рекомендуемую скорость фильтрования определяем общую
потребную площадь сечения загрузки:
где [pic]- выбранная скорость фильтрования мч. Принимаем [pic]12 мч
Определяем потребное количество фильтров для обеспечения заданного
расхода жидкости W0:
[pic] принимаем 2 рабочих фильтра и 1 резервный.
где [pic] – площадь сечения корпуса фильтра выбранного из каталога.
Принимаем [pic] d=1054мм H=2430мм [pic]=1360л Фирмы Structurol
Проверяем объем загрузки размещаемый в выбранных фильтрах имея
ввиду что загрузка занимает 75-80% геометрического объема корпуса:
Необходимо определить какой расход промывной воды образуется при
регенерации фильтров обратным током. Для этого задаются продолжительностью
регенерации которая обычно составляет 5-10 мин и рассчитывают расход
промывной воды скорость промывки по паспортным данным для заргузки [pic] :
[pic] - скорость жидкости при промывке мч
[pic] - количество промывок в час час-1.
Расчет сорбционного фильтра
На сорбционном фильтре снимем загрязнения: ХПК СПАВ фенолы.
Определим требуемый объем сорбента по различным группам загрязнений:
[pic] - фильтроцикл сорбционного фильтра в сут. (05-1 год)
[pic] - суточный расход СВ м3сут
[pic] - разница концентраций извлекаемого вещества гм3
[pic] - сорбционная емкость сорбента гг
[pic] - сорбционная емкость сорбента
Определим количество загрязнений подлежащих извлечению:
Принимаем фильтроцикл [pic] (05 года)
Принимаем Автоматическую фильтровальную установку тип CWG AС FILTER –
AC 55120 – SIATA 360F
Фильтрующий материал:
Активированный уголь типа AquaSorb 1000( зернистость: 06-236 мм
количество: 16000 л (800кг=156м3)
Кварцевый песок зернистость: 20-315 мм количество: 500л (750 кг)
Технические характеристики фильтровальной установки:
Производительность номинальная 300 м3ч
Скорость фильтрации 17 мч
Площадь фильтра 16 м2
Продолжительность обратной промывки 5(15 минут
Расход воды на обратную промывку 430(620 м3
m – масса загрязнений кг
A – гряземкость для данного вида загрузки кгкг
Определяем количество фильтров.
N = Vобщ V 1 фильтра = 135 156 =86 шт.
Принимаем 9 рабочих и 2 резервных фильтра.
Расчет анионообменного фильтра
Для удаления из сточных вод хлоридов в схеме очистки используем
фильтр с анионообменной смолой АВ-17-8.
Время контакта с водой 3-5 мин.
) Определяем объем анионита Wan м3:
qw – расход обрабатываемой воды м3ч;
Can en – суммарная концентрация анионов в обрабатываемой воде34 мг-
Can ex – допустимая суммарная концентрация анионов в очищенной воде
nreg – число регенераций каждого фильтра в сутки (не более двух);
Ean wc – рабочая обменная емкость анионита мг-эквл;
[pic] – коэффициент эффективности регенерации анионит принимаемый для
слабоосновных анионов равным 09;
Ean gen – полная обменная емкость анионита мг-эквл определяемая на
основании паспортных данных по каталогу на иониты или экспериментальным
qan – удельный расход воды на отмывку анионита после регенерации
смолы принимаемый равным 3-4 м3 на 1 м3 смолы;
K для анионита принимается
Can w – суммарная концентрация анионов в отмывочной воде мг-эквм3;
Площадь фильтрации Fan м2 анионитовых фильтров надлежит определять по
qw – расход обрабатываемой воды175 м3ч;
nreg – число регенераций анионитовых фильтров в сутки принимаемое не
tf – продолжительность работы каждого фильтра ч между
t1 – продолжительность взрыхления анионита принимаемая равной 0.25 ч.
t2 – продолжительность пропускания регенерирующего раствора
определяемая исходя из количества регенерирующего раствора и скорости его
пропускания (15-2 мч);
t3 – продолжительность отмывки анионита после регенерации определяемая
исходя из количества промывочной воды и скорости отмывки (5-6 мч);
f – скорость фильтрования воды мч принимаемая в пределах 8-20 мч.
Регенерацию анионитовых фильтров первой ступени надлежит производить
-6%-ными растворами едкого натра кальцинированной соды или аммиака;
Удельный расход реагента на регенерацию равен 25-3 мг-экв на 1 мг-
экв сорбированных анионов (на 1 мг-экв рабочей обменной емкости анионита).
Принимаем 2 рабочих фильтра (1 резервных) d=12 м h=2.5м.
Рекомендуемые рабочие режимы
Температура рабочая макс. 60(С
Высота слоя миним. 800 мм
Специфическая нагрузка (5(50) BV(ч
Скорость линейная макс. 60 мч
Регенерирующее средство NaOH
Количество (40(100) гл
Концентрация (2(5) %
Загрузка (2(8) BV(ч
Длительность контакта миним. 20 минут
Вытеснение 2 BV при условии регенерации
Вымывание (2(6) BV при рабочем режиме
( 1 BV (Объём загрузки) ( 1 м3
обрабатываемой воды на 1 м3 смолы
Местоположение пункта – Пермь;
Разбивка селитебной площади по виду поверхности:
- асфальтовые мостовые – 10%
- зеленые насаждения – 50%
Расчет ведется по пп. 2.11-2.19 СНиП 3.
Расходы дождевых qr лс следует определять по методу предельных
интенсивностей по формуле
zmid — среднее значение коэффициента характеризующего поверхность
бассейна стока. определяемое согласно п. 2.17;
А п — параметры определяемые согласно п. 2.12;
F — расчетная площадь стока га определяемая согласно п. 2.14;
tr — расчетная продолжительность дождя равная продолжительности
протекания поверхностных вод по поверхности и трубам до расчетного участка
мин и определяемая согласно п. 2.15.
Расчетный расход дождевых вод для гидравлического расчета дождевых
сетей qcal лс следует определять по формуле
где ( — коэффициент учитывающий заполнение свободной емкости сети в момент
возникновения напорного режима и определяемый по табл. 11 [1].
Параметры А и n надлежит определять по результатам обработки
многолетних записей самопишущих дождемеров зарегистрированных в данном
конкретном пункте. При отсутствии обработанных данных допускается параметр
А определять по формуле:
q20 — интенсивность дождя лс на 1 га для данной местности
продолжительностью 20 мин при Р = 1 год определяемая по черт. 1;
n — показатель степени определяемый по табл. 4;
mr — средние количество дождей за год принимаемое по табл. 4;
Р — период однократного превышения расчетной интенсивности дождя
принимаемый по п. 2.13;
( — показатель степени принимаемый по табл. 4.
q20 – интенсивность дождя лс на 1 Га для данной местности
gродолжительностью 20 мин при P = 1 год; q20= 70 лс*Га для Перми.
P – период однократного превышения расчетной интенсивности дождя
назначается в зависимости от условий расположения дождевых коллекторов.
Этот период времени в годах в течение которого один раз будет происходить
переполнение сети при этом под переполнением понимают подпор в колодцах
напорный режим работы сети а не затопление территории;
n [p для Перми n=071. [pic]=154
mr – среднее количество дождей за год; для Перми mr=150
Параметр A определяют по формуле :
Zmid – среднее значение коэффициента характеризующего поверхность бассейна
[pic] – общая площадь стока – селитебная площадь = 100%
Удельный расход дождевых вод:
tr=20 мин – средняя продолжительность дождя.
Расходы дождевых вод по с площади предприятия [pic] лс следует
определять по формуле:
[pic]- расчетная площадь стока Га. Селитебная площадь промпредприятия
обслуживаемых расчетным участком дождевой сети. F=95000 Га
[pic]- удельный расход дождевых вод.
Ливневые стоки собираются системой закрытых и открытых лотков и
поступают в приемный резервуар (накопительную ёмкость). Объем которой
рассчитывается на 20 минутный дождь.
Далее сточные воды проходят локальную очистку на сооружениях
механической очистки.
СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения.» М. 2001г.
Самохин В.Н. «Канализация населенных мест и промышленных предприятий.
Справочник проектировщика.» М.: Стройиздат 1681 г.
Яковлев С.В. «Водоотводящие системы промышленных предприятий» М.:
«Проектирование сооружений для очистки сточных вод. Справочное пособие
к СНиП» М.: Стройиздат 1990г.
СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»

НПЗ.dwg

разделочный резервуар
Экспликация сооружений
Цех физико-химической очистки
Резервуар промывной воды
Разделочный резервуар
Площадки шламонакопителя
Административный корпус
Насосная станция для перекачки хоз-бытовых вод
Напорная хоз-бытовая канализация
Электрический кабель
Вода на промывку фильтров
Промывная вода на очистку
Хоз-питьевой водопровод
Смоляной шлам в накопитель
Осадок из смолоуловителя в разделочный резервуар
Производственная канализация
Хоз-бытовая канализация
Экспликация трубопроводов
технологическая схема
Кафедра водоснабжения и водоотведения
Водоотводящие системы
Технологическая схема очистки воды.
Техническая вода в оборотную систему НПЗ
Наименование трубопровода
Хозяйственно-фекальные сточные воды
Самотечный коллектор
Условные обозначения трубопроводов
Экспликация зданий и сооружений
Усреднитель концентрации ст.вод
Административно-бытовой корпус
Технологическая насосная станция
Цех обработки осадка
Разделочные резервуары
Генплан очистных сооружений
Нефтепродукты из нефтелов-к в разделочный резервуар
Обезвоженные нефтепродукты на завод
Подача воды на повторную очистку
Регулирующая емкость
Подача осадка из флотаторов на обработку
Принципиальная технологическая схема
очистки сточных вод НПЗ
Напорный механический фильтр
Анионо-nобменный фильтр
Фильтровальная станция

++НПЗ.dwg

разделочный резервуар
Экспликация сооружений
Цех физико-химической очистки
Резервуар промывной воды
Разделочный резервуар
Площадки шламонакопителя
Административный корпус
Насосная станция для перекачки хоз-бытовых вод
Напорная хоз-бытовая канализация
Электрический кабель
Вода на промывку фильтров
Промывная вода на очистку
Хоз-питьевой водопровод
Смоляной шлам в накопитель
Осадок из смолоуловителя в разделочный резервуар
Производственная канализация
Хоз-бытовая канализация
Экспликация трубопроводов
технологическая схема
Кафедра водоснабжения и водоотведения
Водоотводящие системы
Технологическая схема очистки воды.
Техническая вода в оборотную систему НПЗ
Наименование трубопровода
Хозяйственно-фекальные сточные воды
Самотечный коллектор
Условные обозначения трубопроводов
Экспликация зданий и сооружений
Усреднитель концентрации ст.вод
Административно-бытовой корпус
Технологическая насосная станция
Цех обработки осадка
Разделочные резервуары
Генплан очистных сооружений
Нефтепродукты из нефтелов-к в разделочный резервуар
Обезвоженные нефтепродукты на завод
Подача воды на повторную очистку
Регулирующая емкость
Подача осадка из флотаторов на обработку
Принципиальная технологическая схема
очистки сточных вод НПЗ
Напорный механический фильтр
Анионо-nобменный фильтр
Фильтровальная станция