дипломка. Очистка пл. воды (2). Подготовка воды для заводнения нефтяных пластов требования, предъявляемые к воде, закачиваемой в пласт

• Название: Подготовка воды для заводнения нефтяных пластов требования, предъявляемые к воде, закачиваемой в пласт
• Анкор: дипломка
• Дата: 19.04.2023
• Размер: 0.53 Mb.
• Имя файла: Очистка пл. воды (2).docx
• Тип: Документы; #1075110

ПОДГОТОВКА ВОДЫ ДЛЯ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ ТРЕБОВАНИЯ,

ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ВОДЕ, ЗАКАЧИВАЕМОЙ В ПЛАСТ

Пластовые воды, отделяемые от нефти в процессе ее сбора и подготовки, сильно минерализованы, и по этой причине их нельзя сбрасывать в реки и водоемы, так как это приводит к гибели пресноводных. Поэтому пластовые воды закачивают в продуктивные или поглощающие пласты.

Вместе с пластовыми закачивают и пресные воды, используемые в технологическом процессе при обесссоливании нефти, а также ливневые воды, попадающие в промышленную канализационную систему.

В целом все эти воды называются сточными.
В общем объеме сточных вод на долю пластовых приходится 85—88%, на долю пресных — 10—12% и на долю ливневых — 2—3%. Использование нефтепромысловых сточных вод в системе поддержания пластового давления при водонапорном режиме разработки месторождений — это важное техническое и природоохранное мероприятия в процессе добычи нефти, позволяющее осуществлять замкнутый цикл оборотного водоснабжения по схеме:

нагнетательная скважина — пласт — добывающая скважина — система сбора и подготовки нефти и газа с блоком водоподготовки — система ППД.
Нефтепромысловые сточные воды представляют собой разбавленные дисперсные системы плотностью 1040—1180 кг/м³, дисперсионные среды которых — высокоминерализованные рассолы хлор-кальциевого типа (хлорид натрия, хлорид кальция).

Дисперсные фазы сточных вод — капельки нефти и твердые взвеси. При извлечении из недр продукции скважин пластовая вода, находящаяся в эмульгированном состоянии, практически не содержит каких-либо загрязнений: примеси не превышают 10—20 мг/л, но после расслоения эмульсии на нефть и воду содержание диспергированных частиц в отделяемой воде сильно растет: нефти — до 4—5 г/л, механических примесей — до 0,2 г/л.

Объясняется это тем, что в результате снижения межфазного натяжения на границе нефть—вода вследствие введения в систему реагента-деэмульгатора и турбулизации расслоенного потока интенсифицируется диспергирование нефти в воде, а также отмыв и пептизация различных шламовых отложений (продуктов коррозии, глинистых частиц) с внутренней поверхности трубопроводов.

Кроме того, в аппаратах-водоотделителях накапливается промежуточный слой, состоящий из капель воды с неразрушенными бронирующими оболочками, агломератов твердых частиц, механических примесей, асфальтосмолистых веществ и высокоплавких парафинов, микрокристаллов солей и других загрязнителей.

По мере накопления часть промежуточного слоя сбрасывается с водой, и значительное количество загрязняющих примесей переходит в водную среду.

В результате смешения вод различного химического состава происходит нарушение сульфатного равновесия, что тоже приводит к увеличению твердого осадка.

Сточные воды содержат растворенные газы: кислород, сероводород, углекислый газ, которые интенсифицируют их коррозионую активность, что приводит к быстрому износу нефтепромыслового оборудования и трубопроводов и, следовательно, ко вторичному загрязнению сточных вод продуктами коррозии.

В сточных водах содержится закисное железо — до 0,2 г/л, окисление которого приводит к образованию осадка и углекислого газа.

Нефтепромысловые сточные воды могут быть заражены суль-фатовосстанавливающими бактериями, поступающими с ливневыми водами,

способствующими выпадению осадков карбоната кальция и сульфида железа.

Наличие в сточной воде капелек нефти и механических примесей приводит к резкому снижению приемистости продуктивных и поглощающих пластов.

Поэтому перед закачкой сточных вод в продуктивные или поглощающие пласты требуется их очистка.

Нормы качества сточной воды, закачиваемой в продуктивные пласты, приведены в табл.15.

Таблица 15

Нормы качества сточной воды для закачки в продуктивные пласты

Вид коллектора	Допустимое содержание в воде, мг/л
	нефти	механических примесей	железа
Пористо-трещиноватый и трещиноватый	25	30	2
Слаботрещиноватый	15	10	1
Гранулярный	1	2	0,5

Для очистки воды после отделения от нефти используются отстойники, резервуары с двухлучевым распределением потока, резервуары с гидрофобным фильтром, резервуары-флотаторы, мультигидроциклоны.

Принцип действия резервуара с двухлучевым распределением потока (рис. 2) следующий.

Очищаемая вода поступает в резервуар-отстойник через перфорированное двухлучевое входное распределительное устройство 1, расположенное на высоте 2,5 м от днища резервуара. Входной патрубок смонтирован перфорацией вниз, выходящие из отверстий струи воды гасятся и отражаются экранирующим лотком 3, и за счет сил энергии потока жидкость устремляется вверх. Эмульгированные глобулы нефти потоком жидкости выносятся к разделу фаз нефть-вода.

Сточная вода, освободившаяся от эмульгированных глобул нефти и механических примесей, начинает движение по направлению к выходному распределительному устройству 7. Выходное распределительное устройство представляет собой также двухлучевую перфорированную трубку, смонтированную перфорацией вниз, но только без лотка. Очищенная вода через гидрозатвор 6 выводится из резервуара. Благодаря гидрозатвору 6 с антисифонным устройством 5 исключена возможность случайного слива уловленной нефти с потоком очищенной воды. Слив жидкости из резервуара прекращается по достижении уровня жидкости верхней части колена гидрозатвора.

Рис. 2 Резервуар с двухлучевым устройством распределения потока:

1 – перфорированное двухлучевое входное распределительное устройство, 2 – сифонный кран; 3 – экранирующий лоток; 4 – стояк, 5 – антисифонное устройство; б – гидрозатвор; 7 – выходное распределительное устройство
Для предотвращения замерзания в зимнее время гидрозатвор смонтирован внутри резервуара-отстойника и имеет небольшую высоту, благодаря чему уровень налива жидкости может изменяться, т. е. резервуар одновременно выполняет функции буферной емкости.

Уловленную нефть периодически или непрерывно выводят из резервуара-отстойника через стояк 4, открыв задвижку. Полностью воду из резервуара сливают через сифонный кран 2, при этом' предварительно сливают уловленную нефть через стояк 4. Резервуар-отстойник зачищают путем размыва осадка струей воды и слива размытых осадков через сифонный кран 2. Резервуар-отстойник работает в динамическом (проточном) режиме отстаивания. Двухлучевые распределительные устройства ввода и отбора жидкости обеспечивают оптимальные условия всплытия нефти и оседания механических примесей. Это наиболее простое и надежное оборудование для очистки и подготовки нефтепромысловых сточных вод на объектах с большими объемами формирования стоков.

Резервуары-отстойники с гидрофобным жидкостным фильтром разработаны на базе РВС-2000, 3000 и 5000 производительностью 2500, 4000 и 8000 м³/сут соответственно. Принцип работы данного аппарата: воду через распределительное устройство подают в слой нефти, высоту которого поддерживают в заданных пределах гидрозатвором и нефтеотводящей трубой. Пройдя слой нефти, вода движется вниз к кольцевому сборному трубопроводу, в котором просверлены отверстия диаметром 30 и с шагом 550 мм. Кольцевой трубопровод соединен в центре с отводящим трубопроводом очищенной воды. Отводящий трубопровод с внешней (или внутренней) стороны резервуара связан с гидрозатвором, регулирующим уровень слива воды в отстойнике.

В отстойнике с жидкостным фильтром (рис. 3) сочетаются два процесса: контактирование загрязненной воды с очищающей гидрофобной средой (нефть) и отстаивание в динамических условиях.

Резервуары-флотаторы разработаны на базе стальных вертикальных резервуаров РВС-1000, 2000 и 5000 с применением в качестве флотоагента природного нефтяного газа, растворенного в очищаемой пластовой воде или дополнительно подаваемого в воду до ее очистки. Объем флотационной зоны рассчитан на пребывание в ней очищаемой воды в течение 20 мин, а объем отстойной зоны – на 3 ч. Схема резервуара-флотатора представлена на рис. 4.

В основу данного аппарата заложен метод напорной флотации, который заключается в образовании пузырьков газа в очищаемой газонасыщенной воде при поступлении в аппарат по мере снижения давления в системе. Пузырьки газа, выделяясь из воды, флотируют на своей поверхности взвешенные частицы и нефтепродукты.


Рис. 3 Резервуар-отстойник с жидкостным гидрофобным фильтром:

1 – перемычка для слива из резервуара загрязненного промежуточного слоя, 2 – нефтеотводящая труба, 3,4 – элементы устройства (люков) для отвода нефти, 4, 5, 10 – блоки, 6, 9 – датчики уровня (поплавки) 7– устройство для распределения очищаемой воды в жидком гидрофобном фильтре (слой нефти), 8 – щелевые отверстия; 11 – крыша резервуара, 12 – шток; 13 – подвижный патрубок, 14,15 – восходящие и нисходящие трубы (сифон), 16 – выход из резервуара очищенной воды; 17, 18, 21 – задвижки, 19 – устройство для отбора очищенной воды; 20 – подводящий трубопровод
Напорные горизонтальные отстойники применяют для очистки нефтепромысловых сточных вод под избыточным давлением до 0,6 МПа в различных вариантах технологических схем.

В блочных автоматизированных установках очистки сточных вод применяют напорные отстойники полые, с гидрофобной коалесцирующей насадкой насыпного или патронного типа (рис. 5).

Время пребывания очищаемой воды в отстойнике 1,5 – 2,0 ч. Расчетное остаточное содержание нефти (нефтепродуктов) 30 – 50 мг/л; механических примесей – до 40 мг/л. Уловленная нефть выводится автоматически. Шлам из отстойника отводят периодически один раз в 3 – 5 дней. На рис. 7 представлен блок подготовки пластовой воды.


Рис. 4 Резервуар-флотатор:

1 – ввод воды на очистку (вместе с растворенным газом); 2 – отвод уловленной нефти; 3 – стальной вертикальный резервуар, 4 – кольцевой желоб для сбора нефти; 5 – флотационная зона; 6 – отстойная зона и ввод воды на очистку (вместе с растворенным газом), 7– отвод газа; 5 – отвод очищенной воды; 9 – отвод шлама из отстойной зоны, 10 – отвод осадка из флотационной зоны
Отстойник с коалесцирутощим фильтром (рис. 7) представляет собой горизонтальную цилиндрическую емкость, разделенную на ряд поперечных отсеков, два из которых заполнены гранулированным полиэтиленом с размером зерен 4 – 5 мм.

Производительность отстойника 1200–1500 м³/сут при рабочем давлении 0,2–0,6 МПа. Коалесцирующий фильтр-отстойник рассчитан на очистку сточной воды, содержащей нефти до 500–2000 мг/л и механических примесей до 50–70 мг/л. Остаточное содержание в очищенной нефти 15 – 20 мг/л и механических примесей до 15 мг/л при скорости фильтрации до 13 м/ч. Недостатком этого отстойника является то, что при засорении коалесцирующей загрузки промывать ее рекомендуется подачей в очищаемую воду 5–10 % (по объему) дисперсии керосина в течение 30 мин.

Мулътигидроциклоны предназначены для очистки нефтепромысловых сточных вод от нефти, твердых механических примесей, а также для удаления газов.

Данный аппарат (рис. 8) состоит из кольцевой распределительной камеры, 15 гидроциклонов, шламосборника и штуцеров ввода очищаемой воды, нефтегазоводяной смеси и шлама, трубопровода для сброса крупных частиц механических примесей из распределительной камеры.


Рис 5 Напорный отстойник полый:

1 – ввод очищаемой воды, 2 – вывод уловленной нефти, 3 – нефтесборник, 4 – клапан, 5 – люк-лаз, 6 – вывод очищенной воды, 7 – ввод воды для размыва шлама, 8 – вывод осевшего шлама, 9 – сани

Рис. 6 Отстойник с коалесцирующим фильтром:

1, 2 – коалесцирующие фильтры, I, V– отвод очищенной сточной воды;

II, IV – отвод уловленной нефти, Ш – ввод очищаемой сточной воды,

VI – выпуск осадка
На очистку вода через штуцер поступает в распределительную камеру, где одновременно с распределением потока жидкости по 15 гидроциклонам происходит отделение крупных частиц механических примесей, которые сбрасывают периодически через трубопровод и задвижку в шламосборник. Из камеры вода через заборники поступает в гидроциклоны, где при этом получает вращательное движение и возникает центробежная сила Механические примеси, отброшенные центробежной силой к периферии вращающегося потока, через нижнее отверстие гидроциклона удаляются в шламосборник с определенной частью воды

Основная часть воды, вращаясь, поступает в сливную камеру гидроциклона, где нефть и газ концентрируются у оси вращения воды и отводятся в коллектор Очищенная вода через перфорированные отверстия сливной трубки и сливной коллектор поступает в буферную емкость для откачки в систему заводнения нефтяных пластов.

Водогазонефтяная смесь через центральную трубку, установленную концентрично в сливной трубке, поступает в водогазонефтяной коллектор, а оттуда – в емкость приема и откачки уловленной нефти и дегазации водогазонефтяной смеси. Объем водогазонефтяной смеси составляет 10–15 % от очищенной воды. Воду вместе с уловленной нефтью по мере накопления откачивают на установку подготовки нефти.

Рис. 7 Блок подготовки пластовой воды

Рис. 8 Мультигидроциклон:

1 – задвижка; 2 – дренажная труба; 3 – трубопровод дренажа крупных частиц; 4 – воздушник; 5 – распределительная камера; 6 – гидроциклон; 7 – камера слива очищенной воды; 8 – сливная камера; 9 – трубка отвода газоводяной смеси; 10 – камера сбора газоводяной смеси; 11 – штуцер отвода газоводонефтяной смеси; 12 – штуцер отвода очищеннной воды; 13 – штуцер ввода очищаемой воды; 14 – шламосборник; 15 – смотровой люк; 16 – отвод шлама.
Механические примеси, поступившие в шламосборник, оседают на его дно и по мере накопления периодически, через 1–2 сут, с небольшим количеством воды сбрасываются в шламонакопитель. Вода, попавшая в шламосборник, через отсасывающую трубку непрерывно возвращается в гидроциклон и вместе с остальной частью воды откачивается в систему заводнения.


Рис. 9 Система ППД на базе каскадной технологии очистки воды:

1 – водовод; 2 – очистные сооружения; 3 – сборный коллектор, 4 – кустовая насосная станция (КНС); 5, 6, 7 – узел доочистки воды, 8 — нагнетательная скважина; I–II–III–IV–V–VI – ступени качества закачиваемой воды; VII – сброс шлама
Мультигидроциклон одновременно с очисткой дегазирует очищаемую воду, в связи, с чем при использовании мультигидроциклона нет необходимости в емкости-дегазаторе.

На рис. 9 представлена современная система ППД на базе каскадной технологии очистки воды, для любых и, особенно, для слабопроницаемых пластов.

. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УСТАНОВОК ПО ПОДГОТОВКЕ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ

Установки по подготовке сточных вод для заводнения нефтяных пластов подразделяются на открытые и закрытые. Сточные воды I в установке по подготовке сточных вод открытого типа (рис.46), поступающие с установки подготовки нефти, направляются в песколовку 1, где осаждаются крупные механические примеси. Из песколовки сточная вода самотеком поступает в нефтеловушку 3, которая служит для отделения от воды основной массы нефти и механических примесей II. Принцип действия ее основан на гравитационном разделении при малой скорости движения сточной воды (менее 0,03 м/с). При такой скорости движения сточной воды капли нефти диаметром более 0,5 мм успевают всплыть на поверхность. Скопившуюся в ловушке нефть III отводят по нефтесборной трубе и насосом 2 подают на установку подготовки нефти на повторную обработку. После нефтеловушки сточные воды для доочистки от нефти и механических примесей поступает в пруды-отстойники 4, где продолжительность отстаивания может быть от нескольких часов до двух суток. Иногда для ускорения процесса осаждения твердых взвешенных частиц или нейтрализации сточных вод перед прудами-отстойниками к воде добавляют химические вещества: известь, сернокислый алюминий, аммиак и др. После прудов-отстойников содержание нефти в сточной воде составляет 30—40 мг/л, а механических примесей — 20— 30 мг/л. Такая глубина подготовки сточной воды IV обычно достаточна для закачки ее в поглощающие пласты и в этом случае вода через камеры 5 и 6 поступает на прием насосов 7, осуществляющих закачку ее в поглощающие скважины.

Закачка воды в нагнетательные скважины требует более глубокой ее очистки. В этом случае сточная вода из камеры 6 насосом 8 направляется в попеременно работающие фильтры 9 и 10. В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок (фракция 0,5—1,5 мм), антрацитовую крошку, керамзитовый песок, графит и др. Сточная вода, поступающая в фильтр, должна содержать нефти не более 40 мг/л и механических примесей не более 50 мг/л. Остаточное содержание нефти и механических примесей после фильтра составляет 2—10 мг/л. Из фильтра очищенная вода Vпоступает в емкость 11, откуда насосом высокого давления 14 закачивается в нагнетательную скважину.

После 12—16 ч работы фильтр загрязняется и поток переключается в другой фильтр, а загрязненный фильтр переключают на промывку. Промывку фильтра проводят очищенной водой, забираемой насосом 13 из емкости 11 и прокачиваемой через фильтр в обратном направлении. Длительность промывки составляет 15 - 18 мин. Вода с промываемой грязью сбрасывается в илонакопитель 12.

Установки по подготовке сточных вод закрытого типа предусматривают исключение контакта воды с кислородом воздуха для предотвращения окислительных реакций. По принципу действия установки закрытого типа подразделяются на отстойные, фильтра-ционные, флотационные и электрофлотационные.

В

Рис.46. Технологическая схема установки по подготовке сточных вод открытого типа

одонефтяная эмульсия I в установке по подготовке сточных вод закрытого типа (рис. 47), поступающая с промысла, смешивается с горячей пластовой водой VII, выводимой из отстойников или подогревателей-деэмульсаторов установки подготовки нефти и содержащей реагент-деэмульгатор, проходит каплеобразователь 1 и поступает в резервуар-отстойник с жидкостным гидрофильным фильтром 2, в котором осуществляется предварительный сброс воды. Резервуар-отстойник с жидкостным гидрофильным фильтром выполнен на основе типового вертикального резервуара и имеет сифонное устройство, обеспечивающее поддержание заданного слоя воды под слоем нефти. Водонефтяная эмульсия, изменившая свой тип с обратного на прямой в результате смешения с горячей водой с реагентом-деэмульгатором и турбулентного перемешивания в каплеобразователе, поступает в резервуар-отстойник 2 под слой воды через распределитель. Поднимаясь через жидкостный гидрофильный фильтр (слой воды) капли нефти освобождаются от эмульсионной воды. Таким образом происходит предварительное обезвоживание нефти и предварительно обезвоженная нефть II выводится с верхней части резервуара-отстойника 2. Отделившаяся на этой стадии сточная вода III перетекает в резервуар-отстойник с гидрофобным жидкостным фильтром 3. Этот резервуар-отстойник также выполнен на основе типового вертикального резервуара и имеет сифонное устройство, обеспечивающее поддержание заданного слоя нефти над слоем воды. Сточная вода вводится через лучевой перфорированный распределитель в слой нефти (жидкостный гидрофобный фильтр) и, опускаясь вниз, освобождается от капелек нефти. Уловленная нефть V (ловушечная нефть) собирается в камере, выводится сверху резервуара-отстойника и направляется на установку подготовки нефти. На границе раздела нефть—вода может образовываться слой неразрушаемой эмульсии IV, которая периодически выводится и направляется также на установку подготовки нефти. Вода, прошедшая через слой нефти и освободившаяся от основной части капельной нефти, подвергается еще и отстою в слое воды. Все эти операции обеспечивают достаточно глубокую очистку пластовой воды от капельной нефти, и очищенная вода VI, пройдя емкость 4, насосом 5 закачивается в поглощающие или нагнетательные скважины.

Основным аппаратом установок по подготовке сточных вод закрытого типа на принципе фильтрации является коалесцирующий фильтр-отстойник типа ФЖ-2973 (рис.48), разработанный институтом БашНИПИнефть. Сточная вода предварительно подвергается отстою в горизонтальном отстойнике, а затем через патрубок ввода 6 поступает в приемный отсек В фильтра-отстойника, расположенный в средней части корпуса 3. Из приемного отсека сточная вода через перфорированные перегородки 10 поступает в фильтрационные отсеки Б. Фильтрационные отсеки заполнены коалесцирующим фильтром 5, в качестве которого применяют гранулированный полиэтилен с размером гранул 4—5 мм. Полиэтилен обладает гидрофобным свойством: нефть смачивает его, а вода нет. Поэтому капли нефти, задерживаясь на поверхности гранул, сливаются (коалесцируют) и выходят из фильтрационных отсеков Б в отстойные отсеки А в укрупненном виде. По этой причине в отстойных отсеках происходит быстрое расслоение воды и капелек нефти и нефть выводится сверху через патрубки вывода нефти 1, а очищенная вода — через патрубки 7. Осаждающиеся в отстойных отсеках механические примеси выводятся через патрубки 8. Отстойные отсеки снабжены люками-лазами 2. Загрузка и выгрузка гранулированного полиэтилена в фильтрационные отсеки проводится через люки 4 и 9. При засорении гранулированного полиэтилена осуществляют его промывку подачей в очищенную воду 10—15% дисперсии керосина в течение 30 мин.

Рис. 47. Технологическая схема установки по подготовке сточных вод закрытого типа на принципе отстоя







Техническая характеристика коалесцирующего фильтра-отстойника типа ФЖ-2973

Пропускная способность, м³/сут 1500—6300

Рабочее давление, Мпа 0,3

Содержание в поступающей воде, мг/л:

нефти 500—2000

механических примесей 50—70

Содержание в очищенной воде, мг/л:

нефти 30—50

механических примесей 20—40

Объем, м³ 100

Масса, кг 30000


Рис.48. Коалесцирующий фильтр-отстойник типа

ФЖ-2973




Подготовка сточных вод, основанная на принципе флотации, осуществляется в резервуаре-флотаторе (рис.49). Флотация — это процесс извлечения из жидкости мельчайших дисперсных частиц с помощью всплывающих в жидкости газовых пузырьков. В резервуаре-флотаторе пузырьки газа образуются во флотационной зоне 5 за счет выделения растворенного газа из газонасыщенной сточной воды в результате снижения давления при поступлении ее в эту зону. Давление насыщения воды газом — 0,3—0,6 МПа; количество выделенного газа из воды — 25 л/м³. Газонасыщенная вода через патрубок ввода 1 вводится в нижнюю часть флотационной зоны с помощью перфорированного распределителя. Сточная вода поднимается во флотационной зоне со скоростью, обеспечивающей длительность пребывания воды во флотационной зоне около 20 мин. Выделяющиеся пузырьки газа, поднимаясь зверх, встречают на своем пути дисперсные частицы, распределенные в воде. Дисперсные частицы, которые плохо смачиваются водой (капельки нефти), захватываются пузырьками и флотируются на по-зерхность, образуя там слой пены. Уловленная нефть собирается в юльцевой желоб 4 для сбора нефти и выводится через патрубок 2. Вода из флотационной зоны 5 перетекает в отстойную зону 6, расположенную в кольцевом пространстве между корпусом 3 резервуара и флотационной зоной, где медленно опускается вниз. Дисперсные частицы, которые хорошо смачиваются водой, не захватываются пузырьками газа во флотационной зоне, а под действием силы тяжести осаждаются вниз во флотационной и отстойной зонах, откуда осадок выводится через соответствующие перфорированные трубы и патрубки 9 и 10. Очищенная вода выводится через кольцевой перфорированный коллектор и патрубок 8. Резервуар-флотатор герметизирован, поэтому выделяющийся из воды газ выводится сверху резервуара через патрубок 7. Содержание примесей (мг/л) в сточной воде, поступающей в резервуар-флотатор на очистку, должно быть: нефти — 300, механических примесей — до 300. Остаточное содержание в очищенной воде, выходящей из резервуара-флотатора, составляет (мг/л): нефти — 4—30, механических примесей — 10—30.

Э


Рис.49. Резервуар - флотатор
лектрофлотация — это флотация газом, образовавшимся в результате электролиза. При электролизе воды образуются пузырьки кислорода и водорода. Преимущество электрофлотации по сравнению с газовой флотацией — возможность получения при электролизе тонкодиспергированных пузырьков газа до 16 _*10⁷ шт/(м²_*мин), что приводит к быстрому осветлению нефтесодержащей воды. Сущность электрофлотационного способа очистки сточных вод включается в следующем. В технологической емкости устанавливают электроды и пропускают постоянный электрический ток. В результате электролиза на электродах выделяются газовые пузырьки, которые поднимаются вверх, пронизывая слой обрабатываемой нефтесодержащей воды. При движении в сточной воде пузырьки сталкиваются с дисперсными частицами, взвешенными в воде, прилипают к ним и флотируют их. Таким образом, дисперсные частицы собираются в верхней части сосуда в виде пены, которую удаляют с помощью скребкового транспортера. Очищенная вода выводится через патрубок, расположенный внизу аппарата. На процесс очистки сточных вод методом электрофлотации существенное влияние оказывает расположение электродов. Рекомендуется располагать один электрод в нижней части аппарата так, чтобы он по возможности закрывал все дно. Это необходимо для того, чтобы пузырьки, выделяющиеся при электролизе на этом электроде, пронизывали весь объем обрабатываемой воды и обеспечивали флотацию дисперсных частиц. Второй электрод закрепляют в вертикальном положении, так чтобы он не препятствовал флотации дисперсных частиц. Электроды выполняют в виде пластин, решеток, можно использовать подвижные электроды с целью регулирования расстояния. между ними.

Для повышения эффективности процессов флотации и электрофлотации в обрабатываемую сточную воду вводят химические реагенты, которые по механизму действия на дисперсные частицы подразделяются на две группы: коагулянты и флокулянты. Коагулянты — это электролиты, добавление которых в сточную воду приводит к объединению мельчайших дисперсных частиц в достаточно крупные соединения с последующим их осаждением. Механизм действия такого коагулянта, как сернокислый алюминий, заключается в следующем. При растворении сернокислого алюминия происходит его гидролиз:

Аl₂(SO₄)₃  2AI³⁺ + 3SO₄^2-,

Аl³⁺ + ЗН₂О  Аl (ОН)з + ЗН+.

Образующаяся при этом гидроокись алюминия представляет собой хлопьевидный студенистый осадок, который, оседая, увлекает за собой дисперсные частицы (нефть и механические примеси). Так как этот процесс проходит активно в щелочной среде, то одновременно с коагулянтом добавляют аммиачную воду или известковое молоко (получаемое гашением извести). Кроме сернокислого алюминия, коагулянтами также являются хлорное железо, железный купорос.

Флокулянты — это высокомолекулярные водорастворимые полиэлектролиты. Механизм их действия заключается в том, что длинные цепи молекул полиэлектролита адсорбируются своими активными центрами (гидрофильными группами) на поверхности дисперсных частиц, что приводит к хлопьеобразованию (флокуляции). В отличие от коагуляции при флокуляции дисперсные частицы не контактируют друг с другом, а разделены мостиком из молекулярной цепи флокулянта. В качестве флокулянта используется водорастворимый полимер полиакриламид (ПАА).

Эффективность коагулянтов и флокулянтов существенно возрастает при их совместном применении в процессе очистки сточных вод. При этом дозировка флокулянтов в десятки или даже в сотни раз меньше, чем коагулянтов.