Современный взгляд на методы очистки сточных вод на нефтеперерабатывающих заводах и предприятиях



Защита окружающей среды и аналитическая проверка нефтесодержащих сточных вод — одно из главных мероприятий, проводимых по всему земному шару. Известно, что 2017 год объявлен годом экологии в России, следовательно, все мероприятия, направленные на очистку сточных вод от нефтепродуктов, помогут нашей стране сохранить водяной и воздушный бассейны чистыми для будущих поколений. Недостаточное внимание к вопросам очистки сточных вод от этих загрязнений может провести к тяжелым последствиям. Этого можно избежать, если очистные сооружения правильно эксплуатировать.

Ключевые слова: сточные воды, нефтепереработка, методы очистки сточных вод, экологическая проблема, эффективность очистки, сорбционный метод

Главными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия. На каждом из заводов, объемы отходов нефтепродуктов составляют сотни тысяч кубометров. Большинство хранилищ таких отходов уже на протяжении десятилетий стали настоящими источниками таких загрязнений [1]. Следовательно, можно сделать вывод, что изучение методов очистки сточных вод являются актуальными для рассмотрения в данной статье.

Для того чтобы приступить к изучению методов очистки сточных вод, необходимо выделить несколько видов загрязнений сточных вод. (см. Схема 1) [2]

Рис. 1. Виды загрязнения сточных вод

Таблица 1

Характеристика природы загрязнения сточных вод

Природа загрязнения	Характеристика
Минеральная	Относятся песок, глинистые частицы, растворы солей, кислот, а также многие другие вещества, поступающие в сточные воды при отделении их от сырой нефти и в процессе переработки нефти.
Органическая	Нефть является основным органическим загрязнением пластовых вод, извлекаемых на поверхность при эксплуатации нефтяных месторождений. Повышенное содержание органических веществ в сточных водах получается также за счет попадания в них продуктов переработки нефти или реагентов, участвующих в технологическом процессе переработки нефти или газа.
Бактериальная	Представляют собой живые микроорганизмы: дрожжевые плесневые грибы, мелкие водоросли и бактерии, в том число и болезнетворные — возбудители брюшного тифа, дизентерии и др. Последний вид загрязнении свойственен в основном бытовым сточным водам.

На территории нефтеперерабатывающих заводов существуют различные виды сточных вод: [3]

1) Производственные сточные воды образуются в результате переработки нефти;

2) Бытовые сточные воды поступают от умывальников, душей, уборных и смыва полов административных зданий и бытовых помещений;

3) Атмосферные воды образуются вследствие выпадения атмосферных осадков на проезды, площадки технологических установок и резервуарных парков, а также на другие площади заводской территории.

Безусловно, все сточные воды любого нефтеперерабатывающего завода подвергаются очистке, подбор оптимальных условий производится исходя из концентрации нефтепродуктов (мг/л), находящихся в сточной воде. Концентрацию нефтепродуктов можно определить различными способами. Исходя из её определения, избираются дополнительные условия, помогающие повысить процент эффективности очистки. На следующей схеме можно увидеть зависимость методов очистки сточных вод от концентрации, находящихся в ней нефтепродуктов. [4]

Рис. 2. Зависимость методов очистки сточных вод от концентрации нефтепродуктов

В зависимости от концентрации нефтепродуктов в сточных водах подбираются дополнительные условия, такие как скорость осаждения, скорость всплывания, эффективность очистки, продолжительность отстаивания. Для концентрации более 1000 мг/л скорость всплывания варьируется (0.5÷0.3 мм/с), эффект очистки при использовании отстаивания и центробежного разделения менее 60 % нефтепродуктов. Флотация, коагуляция позволяет добиться более высоких результатов, эффективность очистки составляет 70–75 %, данное значение не является эталонным. Поэтому большинство исследователей всё чаще обращаются к сорбционным методам, как к высокоэффективному и глубокому методу очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты.

Бесконечное увеличение водопотребления в нашей стране связано с развитием промышленности. При транспортировке, добыче нефти, то есть, любого антропогенного вмешательства, все чаще возникают катастрофы, которые угрожают всей окружающей среде, но и прежде всего здоровью человека. Более 700 органических соединений на сегодняшний момент было идентифицировано, но это всего лишь 10–15 % от общего количества примесей. [5] Для того чтобы очистить воду на нефтеперерабатывающем предприятии, не усложняя технологические схемы очистки, используют обработку воды сорбентами.

Данный метод имеет свои неоспоримые преимущества, по сравнению с остальными методами:

– Возможность адсорбции веществ из многокомпонентных смесей;

– Лучшая эффективность при малых концентрациях загрязнений сточных вод, по сравнению с другими методами очистки;

– Вероятное извлечение из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей утилизацией и использование очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

Чаще всего на предприятиях используют сорбционные установки, состоящие из нескольких параллельно работающих секций, которые состоят из 3–5 последовательно расположенных фильтров. (см. рис. 3)

Рис. 3. Принципиальная схема сорбционной установки с последовательным введением сорбента: 1 — Резервуар с перемешивающим устройством; 2 — Отстойник для отделения обработанного сорбента

Для достижения высокого процента очистки воды с помощью сорбентов учитывают различные параметры: соотношение размеров адсорбируемых молекул, пор сорбента, оптимальная температуры процесса, концентрация примесей в воде. Но для сокращения концентраций нефтепродуктов, играет многозначительную роль это- выбор сорбента. [6] При его выборе большое внимание уделяется сорбционным характеристикам, а также стоимости и доступности сорбента. Сейчас в мире используется для очистки сточных вод более 200 сорбентов, их разделяют на две большие группы: природные и искусственные. (см. Таблица 2)

Таблица 2

Виды сорбентов, их преимущества инедостатки

Тип сорбента	Пример	Достоинства	Недостатки
Природные сорбенты	Цеолиты, сапропели, торфы. Новое направление: древесные опилки, кора осины, шелуха гречихи, отходы оливкового масла.	Низкая стоимость сорбента	Угроза вторичного загрязнения, уже сорбентами содержащих нефтепродукты.
Искусственные сорбенты	Волокнистые сорбенты, алюмосиликаты, перлит, стекловолокно	Высокая степень очистки	Дорогая стоимость сорбента, некоторые виды являются малодоступными для некоторых предприятий.

Углеродные сорбенты, которые относятся к искусственному типу, с каждым годом занимают всё более ведущие роли в очистке сточных вод от нефтепродуктов. Большое применение получили активированные угли, перлит, вспушенный и терморасширенные графиты. Особое место среди искусственных сорбентов занимают волокнистые сорбенты, так как в них содержатся свободные пространства внутри макромолекул сорбента, ограниченного узлами полимерных цепей, поэтому они способны удерживать большое количество нефтепродуктов. К ним относятся целлюлоза, активированное углеродное волокно «АКВАЛЕН» (патент США N 5,521,008). [7]

На большинстве российских предприятиях интерес вызывают те сорбенты, которые являются отходами различных производств. Используя отходы различных производства, в качестве сорбентов, решаются сразу две важнейшие экологические проблемы:

– очистка загрязненной воды

– утилизация отходов

В качестве поглотителей нефтепродуктов широко используют отходы деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности, растительные отходы костры, пакли, мха и лишайника. Иногда, для того чтобы дочистить сточную воду на НПЗ, используют активированные угли. Для того, чтобы собрать нефтепродукты учитывают следующие параметры, такие как, нефтепоглощение, водопоглощение и степень отжима нефти. (см. Таблица 3) [8]

Таблица 3

Свойства различных материалов для поглощения нефтепродуктов из сточных вод

Сорбент	Нефтепоглощение г/г	Водопоглощение г/г	Степень отжима нефти%
Природные органические материалы
Камышовая сечка: листья	6,1	4,6	31
Солома	4,1	4,3	36
Шелуха гречихи	3,5	2,2	44
Уголь измельченный	2	0,2	-
Кора сосны	0,3	0,8	0
Синтетические органические материалы
Поролон листовой	35,2	25,9	75–85
Синтепон	47	56	96
Лавсан (волокно)	13,2	4,3–13,9	63–80
Смола карбамидоформальдегидная в виде кусков	23,3	0,1	0
Смола карбамидоформальдегидная в виде порошка	39,6	0,1	60
Пенополистирол в гранулах	9,2	4,4	0
Волокно	7,0–10,0	6,0–11,0	81–91
Полипропилен в гранулах	1,6	0,8	0
Неорганические материалы
Никель вспененный	2,9	3,0	0
Стекловолокно	5,4	1,7	60
Модицированный графит	40,0–58,3	0,5–9,0	10–66
Перлит	5,1–7,1	0,4	0
Базальтовое волокно модифицированное	37	0,4	28

Из данной таблицы можно заметить, что каждый из сорбентов для очистки сточных вод имеет свои преимущества, но эталонного материала, который сможет сочетать в себе эффективность очистки, безопасность использования, а также отвечать всем экономическим соображениям, на сегодняшний момент времени не существует.

Для того чтобы выбрать сорбент для очистки сточных вод, необходимо всегда учитывать несколько факторов, в которые входят такие как масштаб загрязнения, стоимость сырья для получения сорбента. Высокоэффективный результат достигается при помощи поэтапной очистки с использованием различных материалов.

Одно из перспективных направлений является исследование и применение сорбентов на основе природных органических материалов. Такие сорбенты чаще всего не наносят ущербы окружающему миру, и они же решают проблему утилизации отходов.

Следовательно, использование современных методов очистки сточных вод на нефтеперерабатывающих предприятиях, а именно, использование сорбционного метода, помогает решить экологические проблемы, что в свою очередь повышает безопасность жизнедеятельности человека.

Литература:

1. Катин В. Д. К вопросу снижения и нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на НПЗ//Нефтепереработка и нефтехимия-2005.-№ 2.-С.45–48
2. Буренин В. В. Очистка и обезвреживание нефтесодержащих сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий//Нефтепереработка и нефтехимия.-2008.-№ 12.С.39–47
3. Роев Г. А., Юфин В. А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов — М.: Недра, 1987.
4. Злыднев Н. Н., Еськин А. А., Ткач Н. С. [и др.] Источники нефтесодержащих вод// Технические науки — от теории к практике: сб. ст. по матер. XXXVI междунар. науч.-практ. конф. № 7(32). — Новосибирск: СибАК, 2014.
5. Привалова Н. М., Двадненко М. В., Хруцкий К. Ю., Лявнна Е. В. Биологическая очистка промышленных нефтезагрязненных сточных вод // Успехи современного естествознания. — 2009. — № 5. — С.81–82.
6. Темердашев З. А., Мусорина Т. Н., Киселева Н. В. Исследование сорбционных свойств углеродных материалов при очистке вод от органических загрязнителей // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2007. № 3. С. 3–5.
7. Ильин В. И., Колесников В. А., Денисова М. А. Совершенствование технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов и ПАВ методом электрофлотации // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2006. № 5. С. 3–4.
8. Телегин Л. Г., Ким Б. И.. Зоненко В. И. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации газонефтепроводов // Недра. — Москва, 1988.