La collecte et le traitement des eaux pluviales dans les raffineries

L'industrie pétrolière et gazière est un chef de file dans la collecte et le traitement des eaux pluviales sur place depuis de nombreuses années. Les circonstances varient d'un site à l'autre, mais les exigences restent relativement constantes : collecter toutes les eaux de ruissellement, les déplacer vers et à travers le traitement et l'échantillonnage et les rejeter dans un plan d'eau ou vers le sol.

Le plus notable est le rythme rapide du passage aux moteurs à commutation électronique (ECM), communément appelés moteurs à courant continu sans balais (BLDC) ou moteurs à aimants permanents sans balais (BPM). Ces moteurs partagent de nombreuses caractéristiques communes.

Dans la plupart des traitements de l'eau sur site, la tâche consiste généralement à filtrer les solides et à séparer les hydrocarbures de l'eau. De nombreuses méthodologies sont disponibles et seront efficaces. Cet article se concentrera sur la collecte et le transport de l'eau vers et depuis le traitement.

Les eaux pluviales sont l'une des principales sources de pollution de l'eau. Imaginez 90 à 100 jours sans pluie dans le bassin de Los Angeles puis une grosse averse. Le contenu en eau se dirigeant vers la baie, la rivière ou le lac est alors chargé de divers solides et liquides qui pourraient être séparés de l'eau avant leur rejet. L'objectif est typiquement de tout ramasser et de le traiter. Voici quatre sites pétroliers et gaziers différents et le processus qu'ils ont utilisé pour collecter, transporter, traiter et évacuer les eaux pluviales.

Ce projet impliquait un grand site avec un puisard de palplanches existant d'environ 80 pieds de long, 20 pieds de large et 20 pieds de profondeur. Le puisard existant était défaillant et la configuration de pompage n'était pas en mesure de gérer les débits entrants qui variaient de 100 gallons par minute (gpm) à 60 000 gpm.

Les exigences comprenaient la conception d'un nouveau puisard fermé qui s'adapterait à l'intérieur du puisard de palplanches existant. Le puisard comprendrait une série de chambres qui recueilleraient à la fois les solides et abriteraient plusieurs pompes appelées à fonctionner lorsque le volume d'eau augmentait et appelées à ralentir et finalement à s'arrêter lorsque le débit d'eau diminuait.

Le système de pompage serait configuré pour une série de tuyauteries existantes qui étaient reliées à six grands réservoirs de rétention différents au-dessus du niveau du sol. Ces réservoirs feraient ensuite circuler l'eau par gravité vers et à travers le traitement.

REMARQUE : Les six réservoirs de stockage hors sol avaient chacun un contrôle de niveau et ces données étaient envoyées au panneau de commande des systèmes de pompage d'admission. Le système de pompage pourrait alors déterminer quels réservoirs avaient une capacité et ouvrir les vannes appropriées et pomper l'eau vers les réservoirs qui avaient un espace de stockage disponible.

Le temps d'arrêt autorisé par la raffinerie entre la mise hors service du puisard de palplanches existant et la mise en service du nouveau puisard en béton a été court. La raffinerie voulait que ce soit fait en semaines, pas en mois. Heureusement, il y avait un préfabricant raisonnablement proche qui avait du béton rectangulaire de 10 x 20 pieds. En utilisant leur base plate standard, leur dalle supérieure et leurs contremarches rectangulaires, les trois sections de puisard rectangulaires de 10 x 20 x 20 pieds ont été préfabriquées, préforées et la plupart des éléments mécaniques du puisard ont été préinstallés.

Comment trois puisards rectangulaires de 10 x 20 x 20 pieds sont-ils transformés en un seul grand puisard ? Dans ce cas, chacun des trois puisards comprenait une colonne montante préfabriquée de 10 x 20 x 9 pieds qui était la première section préfabriquée sortant de la dalle de base préfabriquée. Cette section de colonne montante a été moulée avec deux sections défonçables de 36 pouces à chacune des extrémités de 10 pieds. Ces débouchures étaient toutes situées près du fond du puisard. Ils ont été découpés pour permettre à quatre sections de tuyau de 24 pouces d'interconnecter les trois sections rectangulaires du nouveau puisard en béton global de 60 x 10 x 20 pieds.

Il y avait plusieurs avantages à connecter les trois sections de puisard avec le tuyau de 24 pouces pour former le puisard total. Le premier avantage était qu'il permettait au niveau d'eau de flotter de manière égale entre les trois sections.

Ensuite, cela a permis la configuration d'un mur de déversoir dans la première section qui a créé une zone qui collectait à la fois les solides et qui réduisait également la turbulence entre la première section d'un côté de la paroi du puits et tout le reste de l'espace dans le puisard global. .

REMARQUE : lors de la conception d'un système de pompage pour un débit de pompage élevé, il aura inévitablement un débit élevé. Les pompes, le contrôle de niveau et à peu près tout dans le puisard ne fonctionnent pas bien avec un écoulement turbulent et l'entraînement d'air associé.

Le troisième avantage est la possibilité de les expédier et de les manutentionner avec une grue de taille moyenne.

REMARQUE : Il s'agissait d'une reconstruction dans un puisard existant et dans et autour d'une raffinerie existante (et en exploitation). Il n'y avait pas beaucoup d'espace supplémentaire pour travailler.

Le quatrième avantage était la possibilité de préfabriquer l'ensemble de la mécanique du système, y compris les trois dalles supérieures et leurs trappes, évents et autres équipements associés.

REMARQUE : Ce nouveau puisard et tout ce qui s'y rapporte dans la mécanique du puisard ont été installés et interconnectés en une semaine. La construction des différentes pénétrations dans les supports de tuyaux existants a pris encore deux semaines.

Le nouveau panneau de contrôle de puissance et de contrôle de supervision et d'acquisition de données (SCADA) du nouveau puisard a été installé, testé et connecté aux signaux de niveau de réservoir à chacun des six réservoirs de stockage au-dessus du niveau du sol au cours des deux semaines suivantes.

Lorsque vous déplacez beaucoup d'eau contre une charge dynamique totale (TDH) importante, rien ne fonctionne aussi bien que les pompes à turbine à arbre de transmission. Cependant, les pompes à turbine ne peuvent pas traiter de solides de taille significative. Lors de l'examen de la conception du système, il a été remarqué que la première section de puisard avant la paroi du puits utilisait des pompes submersibles de type eaux usées.

La première pompe

La première pompe est destinée à gérer les faibles débits qui se produisent pendant la majeure partie de l'année. Ce type de pompe est capable de traiter des solides jusqu'à 3 pouces et le tamis à barres mis en place interdit les déchets (tout ce qui dépasse 4 pouces de diamètre). Il arrête toutes les grosses choses avant qu'elles n'atteignent la première section du puisard. En bref, la pompe de traitement des solides des eaux usées est souvent la seule pompe qui fonctionnera.

Le mur du déversoir

Au fur et à mesure que l'afflux augmente et finit par dépasser la capacité de pompage de la première pompe, il monte également à un niveau qui permet à l'eau de passer par-dessus la paroi du déversoir. Une fois que le niveau dans le puisard global atteint le niveau de démarrage des deuxième et troisième pompes, celles-ci démarrent, puis, avec la première pompe (à faible débit), continuent de fonctionner.

La partie médiane du puisard

Cette section abrite à nouveau des pompes submersibles. Ils sont fiables, et si l'eau est encore trop sale pour les turbines, ils feront l'affaire. Cette section comprend également deux turbines à arbre intermédiaire. Avec toutes les pompes en marche dans les première et deuxième sections, le système de puisard déchargera environ 30 000 gpm.

La troisième section

Ici, il y a trois autres pompes à turbine. Au moment où ces pompes s'allument, il y a un grand événement en cours et l'ensemble du système produira environ 60 000 gpm. Les turbines sont fiables si l'eau et l'électricité sont propres. Dans ce puisard préfabriqué, il y a quelques avantages.

A. La dalle supérieure est préfabriquée et est belle et plate. Les pompes à turbine doivent être verticales et d'aplomb. Lorsqu'ils s'accélèrent, ils le font très rapidement et tout désalignement peut entraîner des problèmes d'usure et de vibration.

B. Les pompes pourraient être installées à un emplacement précis pour se connecter à la tuyauterie existante du site sans avoir à apporter de modifications majeures à la tuyauterie.

Comme tout système de pompage qui recueille les eaux pluviales pour être pompées vers le traitement, le précriblage est essentiel. Il y aura également un nettoyage régulier requis lors de la première étape de la collecte des déchets et du côté déchets du mur du déversoir.

REMARQUE : Les systèmes de pompage des eaux pluviales brutes nécessitent toujours un certain niveau de nettoyage continu dans la partie de récupération des déchets du système.

Comme la plupart des grandes industries, le pétrole et le gaz, et dans ce cas une raffinerie, ont de nombreuses préférences de contrôle existantes et un système SCADA défini qui doit être respecté.

Ce projet reflète un véritable système dans la mesure où une seule entité était responsable de la conception, de l'approvisionnement, de la surveillance de la construction, des essais de démarrage et de la formation de tous les éléments structurels, mécaniques, électriques, de contrôle et de communication du système de pompage. Cette étendue de portée est inhabituelle, mais lorsqu'elle est disponible, c'est un pas dans la bonne direction.

Le système primaire consiste en un transmetteur de niveau radar monté sur chaque bassin. Les émetteurs étaient situés de manière à ce qu'il n'y ait aucune interférence avec l'équipement mécanique installé.

Chaque émetteur relayerait les signaux de niveau dans ce bassin pour contrôler les pompes dans ce bassin. Le système secondaire se compose d'interrupteurs de niveau à flotteur mécaniques dans une configuration arborescente à flotteur sécurisée qui permet une alarme de secours. Les instruments de niveau sont connectés via une boîte de jonction étanche au trafic au panneau de commande.

Cette raffinerie a reconstruit et mis à jour sa capacité de collecte, de pompage, de stockage et de transport jusqu'à des niveaux de débit de traitement allant de zéro à 60 000 gpm. Il a utilisé une approche systémique pour cette reconstruction qui leur a finalement donné un meilleur puisard en béton plus durable, avec une meilleure collecte des déchets, ainsi qu'une meilleure capacité de pompage à faible, moyen et haut débit. La raffinerie a pu contrôler le pompage à six différents ci-dessus. réservoirs de qualité qui acheminaient ensuite l'eau non traitée vers le traitement principalement par gravité.

La tendance est à un meilleur traitement des eaux pluviales. Cette raffinerie de la côte du Golfe peut être tranquille en sachant que chaque goutte d'eau qui tombe sur sa propriété est collectée et traitée avant d'être rejetée.

Mark Sheldon est vice-président des opérations pour Romtec Utilities. Il peut être contacté à [email protected]. Pour plus d'informations, rendez-vous sur romtec.com.