Методы и технологические схемы очистки буровых сточных вод на акваториях

При морском бурении скважин наиболее распространенный метод очистки вод от грубодисперсных и коллоидных загрязнений — обработка их коагулянтом. В качестве коагулянтов используют соли алюминия, железа или их смеси [38, см. также Гусейнов Т. И._у Алекперов Р. Э. Охрана природы при освоении морских нефтегазовых месторождений: справ, пособие. М.: Недра, 1989].

Один из методов интенсификации процесса коагуляции — флокуляция. Из неорганических флокулянтов широко используются активные кремнекислоты, а из органических — природные и синтетические высокомолекулярные вещества, в том числе полиакрилы и их сополимеры, например полиакриламид (ПАЛ).

Даже небольшие дозировки ПАА позволяют повысить степень обесцвечивания и обеззараживания вод. При очистке мутных вод, особенно содержащих грубодисперсную известь, применение ПАА дает возможность снизить расход коагулянта.

Оптимальное количество коагулянтов 100—150 мг/л (при соотношении коагулянта Na—СП и флокулянта ПАА 10:1) позволяет снизить концентрацию механических примесей в водах от 3000—10 000 до 22—23 мг/л. Эффективность процесса достигает 93,3%.

Коагулянт Na—СП очищает буровые сточные воды как от механических примесей, так и от некоторого количества органических веществ. Это позволяет значительно (в 20—25 раз) снизить их токсичность.

В производственных условиях важное значение имеет многократное использование сточных вод. Это позволяет уменьшить водозабор и сброс их в море и тем самым снизить вероятность его загрязнения.

Очистка буровых сточных вод позволяет многократно (до 10 раз) использовать их с последующей очисткой после каждого цикла. При этом содержание механических примесей после очистки не увеличивается.

Комплексная установка очистки сточных вод с применением коагуляции и напорной флотации работает по следующей схеме (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Схема комплексной установки очистки буровых сточных вод с применением коагуляции и напорной флотации

Очищаемая вода поступает в гидроциклон 1, расположенный в емкости с коническим дном 2, где крупные частицы осаждаются, а нефтепродукты и легкие примеси всплывают. Осветленная вода из отстойной камеры направляется в центральную часть камеры коагуляции 12, где смешивается с раствором коагулянта, поступающим из дозаторной емкости 3.

В качестве коагулянта используется сульфат алюминия. Расход коагулянта (300—800 мг/л) зависит от степени загрязненности исходной воды. В емкости 12 через 1—2 мин после добавления коагулянта начинается хлопьеобразование. Скоагулированная вода направляется далее в приемный отсек флотатора 5, состоящего из двух камер, съемника пены 4, приемного кармана для сбора очищенной воды. Далее чистая вода поступает в сборник 10, откуда насосом распределяется по буровой.

Всплывающие примеси из емкостей 2, 5 и 12 сбрасываются в пеносборник 11. Осадок из отстойника, камеры коагуляции и флотатора поступает в емкость 13 и далее после отстаивания — в обезвоживатель 14 и шламонакопитель 15. Отстоявшаяся вода из емкости 13 насосом подается обратно на вход гидроциклона. В схему включены также насосный агрегат Я эжектор 8> напорный бак 7, диафрагма 6.

При содержании в исходной буровой сточной воде механических примесей 250—260 мг/л, нефтепродуктов 4−60 мг/л, ХПК 3760−3770 мг/л, pH = 7,5−8,5 степень очистки составляет, %: по механическим примесям 80—100, окисляемости 66—88, ВПК 60—80.

В целях повторного использования буровых сточных вод на платформе применяют их глубокую очистку с помощью электрокоагуляции (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Схема глубокой очистки буровых сточных вод с применением электрокоагуляции.

Загрязненная вода из сборной емкости центробежным насосом 8 подается в блок 7, представляющий собой две вертикальные цилиндрические емкости, заполненные гранулами полистирола диаметром 3—4 мм. В этом блоке происходит предварительная очистка воды от нефти для уменьшения нагрузки на основной блок 6, где загрязненную воду пропускают через ряд алюминиевых (железных) пластин, к которым подведен постоянный ток.

В результате медленно растворяется анод и выделяются ионы металла. Попадая в воду, они взаимодействуют с гидроксильными ионами и образуют нерастворимые основания. Частички гидрата оксида алюминия, обволакивая глобулы нефти, оседают вниз. Процесс осаждения хлопьев происходит в конической емкости 3.

Собравшаяся на поверхности блока глубокой очистки пена периодически сбрасывается потоком воды в приемную емкость, а шлам по мере накопления — в шламонакопитель 4.

В схеме предусмотрена возможность регенерации загрузки, для чего используется емкость 1 и насос 9. В случае незначительного загрязнения нефтепродуктами исходной воды фильтр отключают от общей схемы и воду насосом 8 подают непосредственно на блок электрокоагулятора. На трубопроводе, подающем воду в блок 6, установлены специальные шайбы, обеспечивающие определенный расход жидкости. Постоянный ток подается в блок глубокой очистки через выпрямитель 2.

Сила тока и напряжение автоматически регулируются в зависимости от объема жидкости, поступающей на очистку.

Конструкция электрокоагулятора позволяет периодически отмывать металлические пластины от солевых отложений составом, приготовляемым в смесительной емкости 5.

При использовании электрохимического метода очистки содержание органики в очищенной воде сводится практически к нулю. При этом значительно (в 4—5 раз) уменьшается биологическая (ВПК) и химическая (ХПК) потребность в кислороде, что объясняется выделением в процессе очистки свободного кислорода.