Биологическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов

Сооружения биологической очистки сточных вод НПЗ – раздел Экология, Биохимическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий Сооружения Биологической Очистки Сточных Вод Нпз. Основными Сооружениями Биох.

Сооружения биологической очистки сточных вод НПЗ. Основными сооружениями биохимической очистки на отечественных НПЗ служат аэротенки и вторичные отстойники. Как правило, на очистных сооружениях НПЗ применяют аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод и аэротенки смесители.

Обычные аэротенки вытеснители чаще всего применяют на второй ступени очистки [3]. Биологические фильтры практически не нашли применения для очистки нефтесодержащих сточных вод на отечественных предприятиях, так как опыт их эксплуатации на одном из НПЗ показал, что эффект очистки в них значительно ниже, чем в аэротенках. В настоящее время биологические фильтры используют только на двух нефтеперерабатывающих заводах как вторую ступень очистки. Биологические пруды на отечественных заводах применяют только в качестве сооружений для доочистки биохимически очищенных сточных вод НПЗ [11]. Аэротенки Аэротенк представляет собой аппарат с постоянно протекающей сточной водой, во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат, т. е. “загрязнение” этой сточной воды. Биологическая очистка сточных вод в аэротенках происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Сточная вода непрерывно перемешивается и аэрируется до насыщения кислородом воздуха.

Активный ил представляет собой суспензию микроорганизмов, способную к флокуляции.

Механизм изъятия органических веществ из сточной воды и их потребление микроорганизмами может быть представлено тремя этапами [1]: 1 этап – массопередача органического вещества из жидкости к поверхности клетки. Скорость протекания этого процесса определяется законами молекулярной и конвективной диффузии веществ и зависит от гидродинамических условий в аэротенке. Оптимальные условия для подведения загрязнений и кислорода создаются посредством эффективного и постоянного перемешивания содержимого аэротенка.

Первый этап протекает быстрее последующего процесса биохимического окисления загрязнений. 2 этап – диффузия через полупроницаемые мембраны в клетке или самого вещества или продуктов распада этого вещества. Большая часть вещества поступает внутрь клеток при помощи специфического белка-переносчика, который образует комплекс, диффундирующий через мембрану. 3 этап – метаболизм органического вещества с выделением энергии и образованием нового клеточного вещества.

Превращение органических соединений носит ферментативный характер. Определяющими процессами для технологического оформления очистки воды являются скорости изъятия загрязнений и скорость разложения этих загрязнений. Активный ил в контакте с загрязнённой жидкостью в условиях аэрации проходит следующие фазы развития [1]: 1. Лаг-фазу I, или фазу адаптации ила к составу сточной воды. Прироста биомассы практически не происхдит. 2. Фазу экспоненциального роста II, в которой избыток питательных веществ и отсутствие продуктов обмена способствуют максимальной скорости размножения клеток. 3. Фазу замедленного роста III, в которой скорость роста биомассы начинает сдерживаться недостатками питания и накоплением продуктов метаболизма. 4. Фазу нулевого роста IV, в которой наблюдается практически стационарное состояние в количестве биомассы. 5. Фазу эндогенного дыхания (или фазу самоокисления) V, в которой из-за недостатка питания начинаются отмирание и распад клеток, ведущие к снижению общего количества биомассы.

Аэротенки могут быть классифицированы по гидродинамическому режиму их работы: I) аэротенки идеального вытеснения; 2) аэротенки идеального смешения; 3) аэротенки промежуточного типа Гидродинамический режим работы аэротенков оказывает принципиальное влияние на условия культивирования микроорганизмов а следовательно, на эффективность и экономичность биологической очистки сточных вод. Конструкции аэротенков могут быть различными и зависят от системы аэрации, способа распределения потоков сточных вод и возвратного ила и т. д. Имеются также конструкции аэротенков, совмещенных с отстойниками и фильтрами, с регенерацией активного ила и без нее. Существует также классификация аэротенков по величине “нагрузки” на активный ил: высоконагружаемые (аэротенки на неполную очистку), обычные и низконагружаемые (аэротенки продленной аэрации). Большое значение в конструкции аэротенков имеет система аэрации.

Применяются аэротенки с пневматической, пневмомеханической, механической и эжекционной системами аэрации.

Аэрационные системы предназначены для подачи и распределения кислорода или воздуха в аэротенке, а также поддержания активного ила во взвешенном состоянии. Аэротенки-смесители (аэротенки полного смешения) характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси.

Полное смешение в них сточных вод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители более приспособлены для очистки концентрированных производственных сточных вод (БПКполное до 1000 мг/л) при резких колебаниях их расхода, состава и количества загрязнений.

Рис.2. Аэротенк-смеситель Аэротенки-вытеснители. В отличие от аэротенков других типов (аэротенков-смесителей и аэротенков промежуточного типа), аэротенки-вытеснители представляют собой сооружения, в которых очищаемая сточная вода постепенно перемещается от места впуска к месту ее выпуска.

При этом практически не происходит активного перемешивания поступающей сточной воды с ранее поступившей. Процессы, протекающие в этих сооружениях, характеризуются переменной скоростью реакции, поскольку концентрация органических загрязнений уменьшается по ходу движения воды. Аэротенки-вытеснители весьма чувствительны к изменению концентрации органических веществ в поступающей воде, особенно к залповым поступлениям со сточными водами токсических веществ, поэтому такие сооружения рекомендуется применять для очистки городских и близких по составу к бытовым промышленных сточных вод. Рис.3. Аэротенк-вытеснитель При отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и содержания токсических веществ вместо аэротенков-смесителей предпочтительнее применять аэротенки-вытеснителн, которые отличаются меньшим объемом и простотой конструкции.

Разновидностью аэротенков-вытеснителей является секционированный аэротенк, в котором для предотвращения возвратного движения воды коридоры сооружения разделены поперечными перегородками на пять-шесть последовательно проточных секций (ячеек). Секционирование оказывается целесообразным при длине коридоров в аэротенках менее 60 80 м. Коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель при отношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца последнего коридора к ширине коридора не менее 50 : 1. При ширине коридора 6 или 9 м минимальное расстояние от впуска сточной воды до конца последнего коридора должно составлять соответственно 300 и 450 м. При использовании аэротенков с коридорами меньшей длины наблюдается процесс значительного осевого смешения, которое искажает эффект вытеснения.

Для недопущения продольного перемешивания и приближения процесса к режиму вытеснения в этом случае необходимо предусматривать секционирование аэротенков.

Секционирование может быть осуществлено путем установки в коридорах аэротенков легких вертикальных перегородок с отверстиями в нижней части.

Скорость движения иловой смеси в отверстиях перегородок принимается равной не менее 0,2 м/с. Для исключения отрицательного влияния залповых поступлений концентрированных сточных вод первая секция аэротенка должна иметь больший объем. Конструктивно такая секция оформляется как аэротенк-смеситель, что достигается рассредоточенным впуском в нее сточных вод. Расстояние между выпусками следует принимать не менее ширины коридора.

Размер выпускных отверстий в распределительных лотках должен быть рассчитан на пропуск 50 % расхода стоков, поступающих в секцию. Конструкция аэротенков-вытеснителей (в том числе и секционированных) должна обеспечивать работу по схеме с регенерацией активного ила Регенерация ила принимается равной 25-50 % объема сооружений Известные конструкции секционированного аэротенка с последовательным перетеканием очищаемой воды имеют недостатки, которые препятствуют их широкому использованию.

Основной недостаток – неудовлетворительные условия адаптации активного ила в связи с различными режимами работы ячеек. Аэротенки с рассредоточенным впуском сточной воды занимают промежуточное положение между смесителями и вытеснителями; их применяют для очистки смесей промышленных и городских сточных вод. Рис. 4. Аэротенк с рассредоточенным впуском сточной жидкости Аэротенки можно компоновать с отдельно стоящими вторичными отстойниками или объединять в блок при прямоугольной форме обоих сооружений в плане.

Наиболее компактны комбинированные сооружения аэротенки-отстойники. За рубежом этот тип сооружения круглой в плане формы с механическими аэраторами получил название аэроакселатора. Совмещение аэротенка с отстойником позволяет увеличить рециркуляцию иловой смеси без применения специальных насосных станций, улучшить кислородный режим в отстойнике и повысить дозу ила до 3 5 г/л, соответственно увеличив окислительную мощность сооружения.

Разновидность аэротенка-отстойника аэроакселатор, предложенный НИКТИ ГХ, представляет собой круглое в плане сооружение. Осветленные сточные воды поступают в нижнюю часть зоны аэрации, куда пневматическим или пневмомеханическим способом подается воздух, что обеспечивает процесс биохимического окисления, а также создает циркуляционное движение жидкости в этой зоне и подсос иловой смеси из циркуляционной зоны отстойника. Из зоны аэрации иловая смесь через затопленные регулируемые переливные окна поступает в воздухоотделитель и далее в циркуляционную зону отстойника.

Значительная часть иловой смеси через щель возвращается в зону аэрации, а отводимые очищенные сточные воды через слой взвешенного осадка поступают в отстойную зону. Вторичные отстойники Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для отделения активного ила от биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность работы вторичных отстойников определяет конечный эффект очистки воды от взвешенных веществ [22]. Для технологических схем биологической очистки сточных вод в аэротенках вторичные отстойники в какой-то степени определяют также объем аэрационных сооружений, зависящий от концентрации возвратного ила и степени его рециркуляции, способности отстойников эффективно разделять высококонцентрированные иловые смеси.

Иловая смесь, поступающая из аэротенков во вторичные отстойники, представляет собой гетерогенную (многофазную) систему, в которой дисперсионной средой служит биологически очищенная сточная вода, а основным компонентом дисперсной фазы являются хлопки активного ила, сформированные в виде сложной трехуровневой клеточной структуры, окруженной экзоклеточным веществом биополимерного состава. Важнейшим свойством иловой смеси как дисперсной системы является ее агрегативная неустойчивость, которая выражается в изменении диаметра хлопков активного ила в пределах 20-300 мкм в зависимости от интенсивности турбулентного перемешивания. При снижении интенсивности турбулентного перемешивания и последующем отстаивании иловой смеси в результате биофлокуляции происходит агрегирование хлопков активного ила в хлопья размером 1-5 мм, которые осаждаются под воздействием силы тяжести.

Осаждение хлопьев активного ила (при его концентрации в иловой смеси более 0,5-1 г/л) происходит с образованием видимой границы раздела фаз между осветляемой водой и илом. Гидродинамический режим работы вторичных отстойников формируется в результате совокупного воздействия следующих гидродинамических условий: * режим впуска иловой смеси в сооружение, оцениваемый скоростью ее входа и определяющий интенсивность взаимодействия входящего потока с потоками оседающего ила и осветляемой воды; * процесс сбора осветленной воды, определяемый в основном скоростью подхода воды к сборному лотку и его удаленностью от уровня осевшего ила; * режим отсоса осевшего ила, определяемый скоростью входа ила в сосуны илососа, уровнем стояния ила и удаленностью сосунов от сборного лотка. Вторичные отстойники бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными.

Для очистных станций пропускной способности до 20000 м3/сут применяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станция средней и большой пропускной способности (более 15000 м3/сут) горизонтальные и радиальные. 1.3.2

Http://allrefs. net/c54/1wd0h/p3/

На сегодняшний день, в сфере природоохранных работ активно осваиваются новые способы устранения различных видов загрязнения путем биологической очистки. Нефть и нефтепродукты – один из самых распространенных загрязнителей окружающей среды. При сбросе масло – и нефтепродуктов в водоем, на поверхности зеркала воды образуется пленка или капельная эмульсия нефтепродуктов. Нефтяное пятно препятствует обмену кислородом воздуха, что наносит большой вред экологии водоемов. При сбросе нефтепродуктов на биологические очистные сооружения, прекращается развитие активного ила и очистные сооружения начинают работать не эффективно, нефть оказывает токсическое воздействие на биоценоз организмов.

На каждом предприятии должны быть локальные очистные сооружения, которые сокращают сбросы нефтепродуктов в водоемы.

Технология очистки нефтесодержащих сточных вод зависит от требований к очищенной воде от жиров, масел, нефтепродуктов.

В основном на предприятиях нефтепереработки для очистки стоков используются механическая и химическая очистки, однако на выходе они все еще содержат достаточно большое количество растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов, а также других органических загрязнений и не могут быть выпущены в водоем без дальнейшей очистки. Для более тщательного удаления нефтепродуктов из воды применяются методы биологической очистки. Разберемся в особенностях.

Биологический метод очистки основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе их жизнедеятельности. Задачей биологической очистки является превращение органических загрязнений в безвредные продукты окисления – H2O, CO2, NO3 – , SO4 2- и др. Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении.[1]

Для правильного использования микроорганизмов при биологической очистке необходимо знать физиологию микроорганизмов, т. е. физиологию процесса питания, дыхания, роста и их развития.

На эффективность очистки биологическими методами влияют следующие факторы:

Температура напрямую влияет на жизнеспособность бактерий. Роль температуры связана, в частности, с температурной зависимостью растворимости кислорода в воде. Как правило, оптимальные температуры для аэробных процессов 20…30 градусов, превышение этих порогов вызывает гибель микроораганизмов, что снижает эффективность очистки.

Оптимальная рН = 6,5…7,5; для каждого типа бактерий данные значения свои, некоторым необходима кислая среда, кому-то щелочная.

Биогенные элементы N и Р необходимы бактериальной клетке как «строительный» (N) и энергетический (Р) материал, без них жизнеспособность качественно снижается.

Это величина суточной нагрузки по загрязнениям в пересчёте на 1 м 3 очистного сооружения, ,приходящаяся на 1г части биомассы.

Несмотря на то, что бактерии питаются именно токсинами, превышение их концентрации в очищаемой воде могут привести к задержанию роста и развития организмов, а так же к гибели их. Поэтому на очистных сооружениях должна действовать система контроля за превышением ПДК загрязнителей в воде. [2]

Очистные сооружения биологической очистки можно разделить на два основных типа:

-сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;

-сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.

К первому типу относятся сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточной водой. В таких сооружениях дыхание микроорганизмов кислородом происходит за счет непосредственного поглощения его из воздуха. В сооружениях второго типа микроорганизмы дышат кислородом главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.

В искусственных условиях биологическую очистку применяют в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах. В этих условиях процесс очистки происходит более интенсивно, так как создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.[3]

Биохимическая очистка производственных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов производится в аэрофильтрах (биофильтры), аэротенках и биологических прудах.

Биофильтры — искусственные сооружения биологической очистки представляют собой круглые или прямоугольные в плане сооружения, загруженные фильтрующим материалом, на поверхности которого выращивается биопленка; изготовляются они из железобетона или кирпича. Сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытой пленкой из микроорганизмов; отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра. Для загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, пластмассу и др.

Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары длиной 30-100 м и более, шириной 3-10 м и глубиной 3-5 м. Очистка сточных вод в аэротенках происходит под воздействием скоплений микроорганизмов (активного ила). Для нормальной их жизнедеятельности в аэротенки подают воздух и питательные вещества. Аэротенки используются в чрезвычайно широком диапазоне расходов сточных вод от нескольких сот до миллионов кубических метров в сутки.

После очистки остается использованный и избыточный активный ил (масса бактериальноактивного вещества). Ему можно найти свое применение.

Результаты исследования состава ила очистных сооружений нефтепереработки и их сравнение с анализами почвы показали, что в результате микробиологической деятельности из углеводородов нефти образуется гумусоподобное вещество с высоким содержанием веществ питания растений и микроэлементов. Наличие в иле большого количества органических веществ (50-90%), сходных по составу с почвенным гумусом представляет собой главную ценность избыточного активного ила.

Гумус является эффективным сорбентом загрязняющих веществ – тяжелых металлов, радионуклидов, органических соединений. Связывая их, гумус препятствует их миграции с почвенно-грунтовыми водами, снижает уровень биологического поглощения. Эти данные позволяют считать ил биологической очистки нефтесодержащих сточных вод высокоэффективным органическим удобрением. Сдерживающим фактором является наличие высоких содержаний бенз(а)пирена (130-600 мг/кг), которое заметно превышает ПДКпочв (0,02 мг/кг). Это существенно сужает возможности использования ила биологической очистки нефтесодержащих сточных вод.

На основании полученных аналитических данных рассчитан класс опасности ила и показано, что ил является малоопасным веществом 4-го класса опасности, который подтвержден биотестированием по сперме крупного рогатого скота. Однако проверка фитотоксичности показала, что ил не фитотоксичен. На основании изучения ила предложен и технологически проработан экологически безопасный и экономически эффективный способ утилизации ила очистных сооружений нефтепереработки с одновременной рекультивацией нарушенного участка земли в промзоне нефтеперерабатывающего предприятия. При этом создается плодородный почвенный слой с высокой биологической активностью, предполагающий внесение высоких доз ила – 350-400т/га по сухому веществу.

Применение ила в промзоне предприятия позволяет использовать его высокие удобрительные свойства и нивелировать отрицательное влияние бенз(а)пирена, которое проявилось бы в случае использования его в агросистемах. Данный способ утилизации запатентован и внедрен на ОАО «Уфанефтехим». [4]

1.Возможностью удалять из сточных вод разнообразные органические и некоторые неорганические соединения, находящиеся в воде в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии, в том числе и токсичные.

1.Высокие капитальные затраты на строительство очистных сооружений большой площади.

2.Необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки, постоянного контроля за концентрацией загрязнителей в поступающей в аэротенк воде.

3.Токсичное действие на микроорганизмы ряда органических и неорганических соединений, приводящее к гибели и снижению эффективности очистки.

4. Степень очистки составляет 70-80% и требуются дополнительные способы обезвреживания нефтепродуктов в стоках.

Http://www. scienceforum. ru/2014/505/6863

А. Наименее доступными источниками углерода являются вещества, не содержащие атомов кислорода, – углеводороды. Тем не менее, углеводороды в отсутствии в достаточном количестве других легко разлагаемых источников питания также расщепляются микроорганизмами активного ила. Микроорганизмы способны использовать углеводороды разных классов простого и сложного строения. По-видимому, практически все углеводороды, входящие в состав нефти, могут являться объектом микробиологического воздействия [11].

Основными сооружениями биохимической очистки на отечественных НПЗ служат аэротенки и вторичные отстойники. Как правило, на очистных сооружениях НПЗ применяют аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод и аэротенки смесители. Обычные аэротенки вытеснители чаще всего применяют на второй ступени очистки [3].

Биологические фильтры практически не нашли применения для очистки нефтесодержащих сточных вод на отечественных предприятиях, так как опыт их эксплуатации на одном из НПЗ показал, что эффект очистки в них значительно ниже, чем в аэротенках. В настоящее время биологические фильтры используют только на двух нефтеперерабатывающих заводах как вторую ступень очистки. Биологические пруды на отечественных заводах применяют только в качестве сооружений для доочистки биохимически очищенных сточных вод НПЗ [11].

Аэротенк представляет собой аппарат с постоянно протекающей сточной водой, во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат, т. е. "загрязнение" этой сточной воды.

Биологическая очистка сточных вод в аэротенках происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Сточная вода непрерывно перемешивается и аэрируется до насыщения кислородом воздуха. Активный ил представляет собой суспензию микроорганизмов, способную к флокуляции.

Механизм изъятия органических веществ из сточной воды и их потребление микроорганизмами может быть представлено тремя этапами [1]:

1 этап массопередача органического вещества из жидкости к поверхности клетки. Скорость протекания этого процесса определяется законами молекулярной и конвективной диффузии веществ и зависит от гидродинамических условий в аэротенке. Оптимальные условия для подведения загрязнений и кислорода создаются посредством эффективного и постоянного перемешивания содержимого аэротенка. Первый этап протекает быстрее последующего процесса биохимического окисления загрязнений.

2 этап диффузия через полупроницаемые мембраны в клетке или самого вещества или продуктов распада этого вещества. Большая часть вещества поступает внутрь клеток при помощи специфического белка-переносчика, который образует комплекс, диффундирующий через мембрану.

3 этап метаболизм органического вещества с выделением энергии и образованием нового клеточного вещества. Превращение органических соединений носит ферментативный характер.

Определяющими процессами для технологического оформления очистки воды являются скорости изъятия загрязнений и скорость разложения этих загрязнений. Активный ил в контакте с загрязнённой жидкостью в условиях аэрации проходит следующие фазы развития [1]:

Лаг-фазу I, или фазу адаптации ила к составу сточной воды. Прироста биомассы практически не происхдит. Фазу экспоненциального роста II, в которой избыток питательных веществ и отсутствие продуктов обмена способствуют максимальной скорости размножения клеток. Фазу замедленного роста III, в которой скорость роста биомассы начинает сдерживаться недостатками питания и накоплением продуктов метаболизма. Фазу нулевого роста IV, в которой наблюдается практически стационарное состояние в количестве биомассы. Фазу эндогенного дыхания (или фазу самоокисления) V, в которой из-за недостатка питания начинаются отмирание и распад клеток, ведущие к снижению общего количества биомассы.

Аэротенки могут быть классифицированы по гидродинамическому режиму их работы:

Гидродинамический режим работы аэротенков оказывает принципиальное влияние на условия культивирования микроорганизмов а следовательно, на эффективность и экономичность биологической очистки сточных вод.

Конструкции аэротенков могут быть различными и зависят от системы аэрации, способа распределения потоков сточных вод и возвратного ила и т. д. Имеются также конструкции аэротенков, совмещенных с отстойниками и фильтрами, с регенерацией активного ила и без нее.

Существует также классификация аэротенков по величине "нагрузки" на активный ил: высоконагружаемые (аэротенки на неполную очистку), обычные и низконагружаемые (аэротенки продленной аэрации).

Большое значение в конструкции аэротенков имеет система аэрации. Применяются аэротенки с пневматической, пневмомеханической, механической и эжекционной системами аэрации.

Аэрационные системы предназначены для подачи и распределения кислорода или воздуха в аэротенке, а также поддержания активного ила во взвешенном состоянии.

Аэротенки-смесители (аэротенки полного смешения) характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси. Полное смешение в них сточных вод с ило

Http://www. studsell. com/view/18759/40000

2.3 Анализ эффективности работы очистных сооружений и возможные пути изменения технологического режима для улучшения качества очистки сточных вод

5.1 Характеристика объекта и технико-экономическое обоснование целесообразности замены существующей системы аэрации

6.4 Мероприятия по обеспечению безопасности работы на очистных сооружениях

Пермский край является одним из основных индустриальных центров России. Экономика области индустриального типа, включает в себя более 500 крупных и средних предприятий различных отраслей. Ведущими отраслями Пермского края являются машиностроение, химия и нефтехимия, топливная промышленность, лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность.

Сточные воды предприятий нефтепереработки и нефтехимии высокотоксичны и при существующих объемах водоотведения представляют собой серьезную экологическую опасность. Очистка этих стоков до параметров, предусмотренных действующими в настоящее время нормативными требованиями, традиционными способами практически невозможна. Кроме того, в некоторых случаях высокая загрязненность воды, использующейся в технологических процессах, приводит к значительным экономическим потерям, часто необратимым.

Это создает предпосылки для более высокой эффективности работы биологических очистных сооружений на предприятиях, что зачастую не соответствует действительности, так как изношено инженерное оборудование. В связи с этим является необходимым реконструкция некоторых узлов на станциях биологической очистки.

Модернизация аэробной очистки в аэротенках может идти несколькими путями: увеличение дозы активного ила в аэротенке, за счёт размещения в нем кассет биозагрузки, совершенствование гидродинамического режима аэротенков, а также совершенствование систем аэрации сточных вод.

Критерием оптимальности при выборе способа модернизации аэротенка является минимум затрат при обеспечении требуемого качества очищенной воды.

В зависимости от качества исходной нефти, глубины ее переработки, применяемых катализаторов, а также номенклатуры получаемых товарных продуктов нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) условно можно отнести к заводам следующих профилей [19]:

1. Топливного с неглубокой переработкой нефти. На таких заводах предусматривается выпуск автомобильных бензинов, авиационных керосинов, мазута (как котельного топлива), битумов, дизельного топлива, в отдельных случаях парафина, серы, иногда ароматических углеводородов (бензол, ксилол и др.).

2. Топливного с глубокой переработкой нефти. Номенклатура основных товарных продуктов такая же, как и у заводов первого профиля, но значительная часть мазута направляется на вторичные процессы термической переработки (крекинг, коксование, алкилирование) для получения высококачественных бензинов, нефтяного кокса и других продуктов.

3. Топливно-масляного с неглубокой переработкой нефти. Основные товарные продукты такие же, как и у заводов первого профиля, но имеются технологические установки, использующие часть мазута для получения технических масел.

4. Топливно-масляного с глубокой переработкой нефти. Номенклатура основных товарных продуктов такая же, как и у заводов второго профиля, но имеются установки для производства масел.

5. Топливно-нефтехимического с глубокой переработкой нефти и получением из промежуточного исходного сырья (жидкие и газообразные фракции нефти) нефтехимических продуктов: этилена, полиэтилена, полипропилена, бутиловых спиртов и др.

В состав нефтеперерабатывающего завода независимо от его профиля входят следующие основные установки: электрообессоливаюшая (ЭЛОУ) для подготовки нефти с целью ее обезвоживания и обессоливания; комбинированная или атмосферно-вакуумная трубчатые установки (АВТ), предназначенные для прямой перегонки нефти на фракции, отличающиеся температурой кипения; щелочной очистки нефтепродуктов от непредельных углеводородов, смолистых и других веществ; гидроочистки дизельного топлива; производства битума; получения серы, а в ряде случаев парафина и ароматических углеводородов.

Количество воды в системе оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающих заводов превышает количество сточных вод в 10—20 раз (меньшее значение характерно для НПЗ с глубокой переработкой нефти).

В оборотных водах допускается содержание: 25—30 мг/л нефтепродуктов, 25 мг/л взвешенных веществ, 500 мг/л сульфатов (в пополняющей воде 130 мг/л), 300 мг/л хлоридов (в пополняющей воде 50 мг/л), 25 мг О2 /л БПКполн (в пополняющей воде 10 мг/л); карбонатная временная жесткость не должна превышать 5 мг-экв/л (в пополняющей воде 2,5 мг-экв/л).

На нефтеперерабатывающих заводах предусматриваются две основные системы производственной канализации:

I система— для отведения и очистки нефтесодержащих нейтральных производственных и производственно-ливневых сточных вод. В этом случае в единую канализационную сеть поступают соответствующие сточные воды большинства технологических установок: от конденсаторов смешения и скрубберов (кроме барометрических конденсаторов на атмосферно-вакуумных трубчатках), от дренажных устройств аппаратов, насосов и резервуаров (исключая сырьевые), от охлаждения сальников насосов, от промывки нефтепродуктов (при условии малых концентраций щелочи в воде), от смыва полов, а также ливневые воды с площадок установок и резервуарных парков. Сточные воды первой системы канализации после очистки, как правило, используются для производственного водоснабжения (пополнение системы оборотного водоснабжения и для отдельных водопотребителей). Общее солесодержание этих вод не превышает 2 тыс. мг/л;

II система — для отведения и очистки производственных сточных вод, содержащих нефть, нефтепродукты и нефтяные эмульсии, соли, реагенты и другие органические и неорганические вещества. Вторая система канализации в зависимости от вида и концентрации загрязняющих веществ включает следующие самостоятельные сети:

— нефтесолесодержащих вод от установок по подготовке нефти, подтоварных вод сырьевых парков, сливных эстакад, промывочно-пропарочных станций;

— концентрированных сернисто-щелочных вод (растворы от защелачивания нефтепродуктов, сернисто-щелочные конденсаты);

— сточных вод производства синтетических жирных кислот (СЖК), содержащих парафин, органические кислоты и другие вещества;

— сточных вод нефтехимических производств (например, производств этилена, пропилена, бутиловых спиртов), загрязненных растворенными органическими веществами;

— сточных вод, содержащих тетраэтилсвинец от этилосмесительных установок и других объектов, где используется этилированный бензин;

— кислых сточных вод, загрязненных минеральными кислотами и солями.

Отдельные сети могут отсутствовать, если, например, на заводе нет производств, сбрасывающих соответствующие виды сточных вод, или предусмотрен их объединенный отвод.

Сточные воды второй системы канализации, содержащие соли, после очистки, как правило, сбрасываются в водоем. Не исключаются частные случаи использования этих стоков, а при соответствующих обоснованиях — их обессоливание и возврат в производство.

На отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводах общепринятая схема включает три стадии очистки:

1) механическая — очистка от грубодисперсных примесей (твердых и жидких);

2) физико-химическая — очистка от коллоидных частиц, обезвреживание сернисто-щелочных вод и стоков ЭЛОУ;

Кроме того, производится доочистка биологически очищенных сточных вод.

Для очистки сточных вод I системы в настоящее время на отечественных предприятиях используют две схемы [19].

Первая схема включает очистку сточных вод в нефтеловушках, прудах, флотаторах песчаных фильтрах и т. д. Очищенная вода используется, для подпитки оборотных систем.

Вторая более перспективная схема, кроме сооружений механической и физико-химической очистки, включает сооружения биологической очистки, а в некоторых случаях — установки доочистки сточных вод.

В состав сооружений очистки сточных вод II системы входят установка механической очистки, физико-химической очистки сернисто-щелочных стоков, а также двухступенчатой биологической очистки. Кроме того, могут использоваться установки деминерализации воды, а также ее доочистки от взвешенных и растворенных органических примесей.

Http://mirznanii. com/a/329214/biokhimicheskaya-ochistka-stochnykh-vod-neftepererabatyvayushchikh-predpriyatiy

Диссертация – 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат – Бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Степанов Сергей Валериевич. Биологическая очистка и доочистка сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий: диссертация. доктора технических наук: 05.23.04 / Степанов Сергей Валериевич;[Место защиты: Самарский государственный архитектурно-строительный университет].- Самара, 2014.- 345 с.

1 Анализ современного состояния очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий

1.1 Характеристика загрязнений сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий 18

1.2 Оценка существующих схем биологической очистки сточных вод предприятий нефтепереработки и нефтехимии

1.3 Перспективные технологические схемы и методы биологической очистки сточных вод НПЗ и НХК 43

1.4 Перспективные технологии доочистки биологически очищенных сточных вод НПЗ и НХК 56

2 Теоретические предпосылки использования биологического метода и биомембранной технологии для очистки нефтесодержащих сточных вод 68

2.2.1 Конфигурация мембранных биореакторов и классификация применяемых мембран 89

3 Экспериментальные исследования биологической очистки сточных вод нпз и НХК в аэротенках

3.2 Определение коэффициента ингибирования продуктами метаболизма активного ила 122

3.3 Очистка сточных вод нефтеперерабатывающего завода по схеме с нитри денитрификацией 129

4 Экспериментальные исследования по очистке и доочистке нефтесодержащих сточных вод с применением мембранных технологий 156

4.3 Очистка сточных вод нефтехимического предприятия в мембранном биореакторе 164

4.4 Доочистка биологически очищенных сточных вод нефтехимического и нефтеперерабатывающего производства биосорбционно-мембранными методами 175

5.1 Задачи и методика полупроизводственного и промышленного эксперимента 186

5.2 Исследования процесса очистки сточных вод НПЗ в аэротенках по

5.3 Исследования очистки сточных вод НПЗ в МБР в полупроизводственных условиях 201

5.4 Доочистка биологически очищенных нефтесодержащих сточных вод ультрафильтрацией 221 5.5 Выводы 233

6 Технологические схемы и расчет сооружений биологической очистки и доочистки нефтесодержащих сточных вод 237

6.1 Кинетические зависимости биологической очистки сточных вод, определенные по данным эксплуатации 237

6.2 Кинетические константы и коэффициенты процессов деструкции загрязнений в сооружениях с активным илом и биосорбционно-мембранных реакторах 2 6.3 Расчет и технологическая схема сооружений биологической очистки нефтесодержащих сточных вод с аэротенками 253

6.4 Расчет и технологическая схема мембранного биореактора для очистки нефтесодержащих сточных вод 262

6.5 Технологическая схема и расчет сооружений доочистки биологически очищенных нефтесодержащих сточных вод с применением мембранных и биосорбционно-мембранных технологий 273

7.1 Реализация результатов исследований на сооружениях биологической очистки сточных вод НПЗ 280

7.2 Технико-экономическая и экологическая оценка применения технологий биологической очистки и доочистки нефтесодержащих сточных вод 294

Актуальность темы. В настоящее время происходят масштабные преобразования в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности, связанные с повышением глубины переработки нефти и улучшения качества продукции. На большинстве предприятий идет или планируется строительство новых технологических установок, меняется качество сточных вод и увеличивается их количество. Большинство очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) и нефтехимических комбинатов (НХК) были построены десятилетия назад. Даже в условиях квалифицированной эксплуатации очищенные сточные воды не могут удовлетворять современным требованиям, основанным на ПДК рыбохозяйственных водоемов.

В связи с этим требуется проведение всесторонних исследований биологической очистки и доочистки сточных вод НПЗ и НХК. Наряду с окислением органических веществ необходимо удаление специфических загрязнений, внедрение процессов нитри – денитрификации. Выполнение установленных нормативов по всем загрязняющим компонентам сточных вод может быть достигнуто применением биомембранных и биосорбционно-мембранных установок. Гибридные технологии позволяют максимально использовать потенциальные возможности биологических, сорбционных и мембранных процессов, исключив при этом их недостатки. В мембранном биореакторе (МБР) отсутствует вымывание из системы медленно растущих микроорганизмов, что позволяет повысить эффективность нитрификации и деструкции биорезистентных соединений. Мембранное разделение иловой смеси исключает вынос активного ила при неконтролируемом повышении илового индекса, что характерно для традиционных сооружений биологической очистки НПЗ и НХК.

Сооружения биологической очистки принято рассчитывать по удельной скорости окисления загрязнений, содержащихся в сточных водах. Процессы очистки описываются уравнениями ферментативной кинетики. Отсутствие

Кинетических констант для технологического расчета также требует тщательного исследования процессов биологической очистки и доочистки нефтесодержащих сточных вод.

Цель работы – научное обоснование и разработка эффективных и надежных технологий биологической очистки и доочистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей промышленности от органических веществ, биогенных элементов и специфических загрязнений с применением мембранных и биосорбционно-мембранных методов.

Изучить состав сточных вод, поступающих на сооружения биологической очистки НПЗ и НХК, а также технологическую эффективность действующих очистных сооружений предприятий отрасли;

Провести анализ современных технологий биологической очистки и доочистки нефтесодержащих сточных вод и определить приоритетные направления исследований;

Изучить теоретические основы биологической очистки и доочистки сточных вод, разработать математическую модель для описания процессов окисления загрязнений, концентрация которых характеризуется суммарными показателями, включающими биорезистентные вещества;

Изучить основные технологические закономерности очистки сточных вод НПЗ и НХК в аэротенках и МБР при раздельной и совместной очистке с городскими сточными водами;

Определить параметры работы мембранных, сорбционных и биосорбционно-мембранных установок, обеспечивающие доочистку биологически очищенных нефтесодержащих сточных вод до значений ПДК рыбохозяйственных водоемов;

Подтвердить в полупроизводственных и производственных условиях соответствие научных положений и технологических решений по очистке нефтесодержащих сточных вод в аэротенках и МБР;

Определить основные кинетические закономерности биологической очистки сточных вод НПЗ и НХК в аэротенках, МБР, биосорбционно-мембранных реакторах (БМР) и определить кинетические константы и коэффициенты;

Разработать методику расчета сооружений биологической, биомембранной очистки и биосорбционно-мембранной доочистки сточных вод НПЗ и НХК, апробировать их в проектной практике и оценить экономическую и экологическую эффективность разработанных научных и технологических решений.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются сточные воды предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей промышленности. Предмет исследования – технологии биологической очистки и доочистки сточных вод НПЗ и НХК.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. Методологической базой исследования являются методы технологических и кинетических исследований – метод измерения скоростей биохимических реакций в контактных условиях и метод непрерывно-проточного культивирования с использованием принципа автономии временных интервалов. Теоретической базой диссертационного исследования являются фундаментальные закономерности ферментативной кинетики, наиболее полно отражающие сущность биохимических процессов. В качестве эмпирической базы исследования использованы лабораторные и полупроизводственные экспериментальные установки, действующие сооружения биологической очистки Новокуйбышевского НПЗ, регулирующая и измерительная аппаратура и оборудование.

1. Разработана математическая модель, позволяющая описать кинетические зависимости биологической очистки сточных вод по суммарным показателям качества воды, в состав которых входят биорезистентные вещества и продукты метаболизма (ХПК, нефтепродукты).

Денитрификации при очистке сточных вод НПЗ без смешения с городскими

Сточными водами и введения дополнительного субстрата при соотношении

Экспериментально доказано преимущество МБР по сравнению с традиционной технологией по эффективности и надежности: глубина очистки по ХПК, БПК, соединениям азота и специфическим ингредиентам практически не зависит от нестационарности состава исходных сточных вод.

Установлены технологические параметры доочистки биологически очищенных нефтесодержащих сточных вод в биосорбционно-мембранном реакторе до ПДК рыбохозяйственных водоемов по всем целевым показателям. Технология БМР с высокой надежностью позволяет достигнуть любой заданной степени очистки для рассматриваемой категории сточных вод за счет изменения продолжительности процесса и концентрации сорбента в реакторе.

Нефтесодержащих сточных вод в традиционных сооружениях и МБР могут

Вертикальным валом и гребным винтом, помещенным в циркуляционную

1. Подготовленный «банк данных» кинетических коэффициентов и констант процессов деструкции органических веществ, нитрификации и денитрификации в ходе очистки сточных вод НПЗ и НХК может быть использован в расчетах аэротенков, МБР и сооружений биосорбционно-мембранной доочистки.

2. Разработанные методики расчета сооружений биологической очистки

Сточных вод НПЗ и НХК в аэротенках и МБР и их доочистки в биосорбционно-

Мембранных реакторах с применением полученных параметров, зависимостей

И констант позволяют рассчитать эти сооружения до заданной степени

Денитрификацией, отличающаяся наличием деаэратора, размещаемого перед

Подачей циркуляционного расхода в денитрификатор. Определены расчетные

4. Разработана конструкция модульного МБР пропускной способностью

Личный вклад автора заключается в определении основных направлений исследований, разработке методик эксперимента, руководстве проводимыми исследованиями, руководстве и непосредственном участии в обработке и обсуждении результатов отдельных экспериментов, анализе и обобщении полученных данных, проведении теоретических исследований, разработке методик расчета сооружений, выполнении технико-экономических и экологических расчетов. Внедрение результатов исследований в проектную практику осуществлено под руководством автора в качестве главного инженера проектов.

Математическая модель для описания кинетических зависимостей биологической очистки сточных вод по суммарным показателям качества, включающим биорезистентную составляющую;

Основные закономерности и зависимости окисления органических загрязнений, нитрификации, денитрификации при очистке сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей

Промышленности в аэротенках, мембранном биореакторе и их доочистке в биосорбционно-мембранном реакторе;

НПЗ и НХК в аэротенках и МБР с нитри-денитрификацией и деаэрацией

Значения кинетических коэффициентов и констант процессов биологической очистки и биосорбционно-мембранной доочистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий;

Методики расчета и технические решения для сооружений одноступенчатой биологической очистки в аэротенках и мембранных биореакторах и доочистки в биосорбционно-мембранных реакторах сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий;

Результаты технико-экономического обоснования строительства сооружений биомембранной очистки и биосорбционно-мембранной доочистки сточных вод НПЗ.

Лабораторных, полупроизводственных и производственных условиях на

Автоматизированными системами управления, с использованием в полупроизводственном эксперименте полноразмерных промышленных мембранных кассет и модулей. Достоверность результатов обеспечена проведением аналитического контроля в лабораториях, аккредитованных в системе аккредитации аналитических лабораторий, с применением стандартных методик. Обоснованность выводов подтверждается воспроизводимостью результатов экспериментов в лабораторных, полупроизводственных и промышленных условиях, в том числе, проведенных на различных предприятиях.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты работы были доложены на Международном симпозиуме «Чистая вода России-2003»,

Г. Екатеринбург; Международном конгрессе «ЭКВАТЕК», г. Москва, 2006 г.; Специализированных конференциях Международной Водной Ассоциации (IWA) «Мембранные технологии в очистке воды и сточных вод», г. Москва, 2008 и 2010 гг.; конференциях, посвящённых памяти академика РАН С. В. Яковлева, г. Самара, 2008 г., г. Москва, 2009, 2012 и 2013 гг. и г. Санкт-Петербург, 2010 г.; конференции к 100-летию журнала «Водоснабжение и санитарная техника», г. Москва, 2013 г.; Международной конференции «Oil. Gas. Chemistry», г. Самара, 2008 г.; 59-70-й научно-технических конференциях СГАСУ «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика», г. Самара, 2002–2013 гг.; конференции, посвященной 80-летию кафедры водоснабжения и водоотведения, г. Самара, 2013 г.

Реализация работы. Результаты работы использованы для разработки проектной и рабочей документации сооружений биологической очистки сточных вод по технологии МБР для четырех НПЗ: Новокуйбышевского, Ачинского, Сызранского и Куйбышевского. По первым двум объектам осуществлена поставка технологического оборудования и начато строительство, по третьему – определен поставщик оборудования. Суммарная производительность очистных сооружений составляет 165,5 тыс. м 3 /сут.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 42 научные работы, в том числе 11 в изданиях, входящих в Перечень ВАК, получено решение о выдаче патента на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 345 страниц состоит из введения, 7 глав и приложения, содержит 36 таблиц и 114 рисунков. Список литературы включает 203 наименования отечественных и зарубежных авторов.

Одним из направлений совершенствования сооружений биологической очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий является внедрение технологии нитри-денитрификации. Данные процессы при очистке городских сточных вод изучены достаточно полно [23, 24, 79, 83, 96]. Об удалении соединений азота из нефтесодержащих сточных вод известно не так много. На очистных сооружениях НПЗ, так же как при очистке коммунальных сточных вод, для одновременного окисления органических веществ и удаления соединений азота наиболее эффективной является схема нитри-денитрификации, включающая последовательно расположенные аноксидную зону (денитрификатор), аэробную зону и вторичный отстойник. В монографии В. Г. Пономарева и Э. Г. Иоакимиса отмечается низкая скорость нитрификации и чувствительность к различным токсикантам. При малой концентрации органических веществ в воде, поступающей на вторую ступень, затруднительно поддерживать требуемую концентрацию активного ила без применения инертных насадок для закрепления микроорганизмов, в том числе, нитрификаторов [41].

По данным Н. С. Жмур для обеспечения процесса нитрификации в сточных водах, содержащих более 10 мг/л нефтепродуктов, требуется возраст ила 10-20 суток и его концентрация 2-4 г/л. Сообщается, что денитрификация таких сточных вод может быть осуществлена только при добавлении дополнительных органических веществ, поскольку их содержание в исходных сточных водах, как правило, низкое [23].

Одним из путей повышения эффективности биологической очистки является повышение концентрации активного ила. Этому препятствует увеличивающийся с ростом дозы ила вынос биомассы из вторичных отстойников. Применение тонкослойных отстойников позволяет увеличить концентрацию активного ила в аэротенках до 10-15 г/л. Очевидно, что при повышении илового индекса и, тем более, вспухании ила, столь высокую концентрацию удержать не удастся. Более эффективен в этом отношении метод разделения иловой смеси напорной флотацией. На одном из нефтеперерабатывающих заводов сотрудниками МИСИ были проведены исследования на пилотной установке двухступенчатой биологической очистки с флотационным разделением на первой ступени и гравитационным отстаиванием на второй. Это позволило увеличить дозу ила на первой ступени до 15 г/л, однако вынос ила при этом доходил до 800 мг/л, что делало невозможным поддержание такой концентрации ила [41].

Исследованиями ВНИИ ВОДГЕО, проведенными на пилотной установке аэротенк – флотационный илоотделитель (флототенк) на сточных водах химического комбината, определено, что по схеме напорной флотации с рециркуляцией осветленной жидкости можно снизить концентрацию взвешенных веществ до 20-50 мг/л. Однако данная схема более энергоемка, т. к. требуется 150-300-процентная рециркуляция при давлении около 0,3 МПа. Поэтому для стабильной очистки концентрированных производственных сточных вод желательно применение двухступенчатой очистки, в которой флотационные илоотделители могут быть применены на первой ступени. При прямоточном режиме флотации необходимо, чтобы вынос ила из флотаторов не превышал его прирост на первой ступени, а раздробленные хлопья ила успевали укрупниться на второй ступени очистки и не влияли существенно на эффективность осветления в отстойниках [95].

Еще одним направлением интенсификации работы сооружений биологической очистки является использование технического кислорода. БашНИИ НП были проведены сравнительные исследования по очистке основных потоков сточных вод НПЗ на лабораторных аэротенках с аэрацией воздухом и техническим кислородом [20]. Удельная скорость окисления органических загрязнений по БПКПОлн в окситенках оказалась в 1,5-3,8 раза выше по сравнению с традиционной технологией. Следует отметить однако, что обе системы работали с высокой нагрузкой на ил и, соответственно, с низкой эффективностью нитрификации и окисления нефтепродуктов. В монографии [41] со ссылкой на данные БашНИИ НП указывается, что экономически целесообразно применять технический кислород для очистки сточных вод в специальных герметичных окситенках при эффективности его использования не менее 90%. Конструкции окситенков, удовлетворяющих данным условиям, описаны СВ. Яковлевым с сотрудниками в книге [95]. Наибольший экономический эффект от применения окситенков достигается при наличии на НПЗ азотно-кислородных станций, на которых кислород является побочным продуктом.

Известно применение последовательно-циклических реакторов (англ. Sequencing Batch Reactor – SBR) для биологической очистки нефтесодержащих сточных вод. Процесс включает следующие поочередные операции в одном реакторе: аноксидное заполнение, аэробный процесс со струйной аэрацией, разделение иловой смеси отстаиванием, слив очищенной воды и удаление избыточного ила. Компания Siemens разрабатывает и поставляет такие реакторы под маркой OMNIFLO с 1980-х гг. Лицензиар указывает следующие основные преимущества данной технологии: надёжность, постоянное высокое качество очистки, гибкость, адаптивность, автоматический режим, возможность биологического удаления азота и фосфора, сокращение занимаемых сооружениями площадей, широкий выбор систем аэрации, низкие капитальные и эксплуатационные затраты. Одной из областей применения реакторов OMNIFLO является очистка промышленных сточных вод со специфическими загрязнениями, в том числе нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий [111].

Мембранный биореактор представляет собой аэротенк с мембранным блоком, который может быть погружным или вынесенным. Движущей силой процесса мембранного разделения может быть вакуум или избыточное давление. В МБР с погружной конфигурацией используется слабый вакуум, в реакторах с вынесенным мембранным блоком, как правило, избыточное давление.

По направлению потока мембранные блоки можно разделить на установки с фильтрованием изнутри наружу и снаружи во внутрь. Фильтрование изнутри наружу применяется в напорных МБР с вынесенным мембранным блоком. Типичные значения удельной проницаемости при 20 С для мембран с фильтрованием изнутри наружу составляет 20-80 л/(ч-м2), а для мембран с фильтрованием снаружи во внутрь – 8-30 л/(ч-м2). Диапазоны трансмембранных давлений составляют от 20 до 500 кПа для мембран с фильтрованием изнутри наружу и от 10 до 80 кПа для мембран с фильтрацией снаружи вовнутрь [27]. Несмотря на меньшую проницаемость мембран с фильтрованием снаружи во внутрь, они нашли гораздо большее применение из-за упрощения мер, направленных на предотвращение быстрого снижения производительности мембран.

Среди преимуществ погружной технологии МБР часто указывается более низкое энергопотребление системы, причем большая часть электроэнергии расходуется на аэрацию, в то время как в напорных системах энергия расходуется на перекачивание жидкости.

Результаты анализа рынка оборудования биомембранных технологий [16] показали, что в 97-99% установок используются погружные мембранные элементы и модули. По данным обзора европейского рынка МБР [151], используя в качестве индикатора суммарную поверхность мембран, в 2003-2005 гг. доля погружных МБР составила 99%.

Известно использование принципа реакторов периодического действия (ЖК-реакторов) в МБР. Одним из преимуществ мембранного биореактора периодического действия является простота его адаптации к изменяющемуся составу сточных вод. Выгода от этой гибкости может быть полностью использована только при оптимизации продолжительности циклов к нагрузке на входе. Krampe [146] представлен метод определения продолжительностей циклов МБР периодического действия. Это требует, как превентивных, так и текущих регулировок или активного прогнозирования на основе инструментального контроля. В работе J. Lobos и др. [154] проведено сравнение в одинаковых условиях двух мембранных биореакторов, работающих в непрерывном и периодическом режимах. Сообщается, что для МБР, работающего непрерывно, эффективность удаления ХПК составляла более 97% при остаточном значении менее 50 мг/л, а для МБР периодического действия эти показатели – 94% и 125 мг/л. Сопротивление фильтрованию в МБР непрерывного действия было ниже, чем для режима SBR. При непрерывной работе мембран стабильность фильтрования с небольшим постоянным ростом ТМД наблюдалась в течение 3600 ч без регенерации мембран. Соответственно, в данном исследовании МБР непрерывного действия оказался предпочтительнее, чем периодического. Laera [149] предложен непрерывный режим отбора пермеата в МБР периодического действия, вместо обычных коротких циклов фильтрации/релаксации при общей продолжительности циклов реактора менее 8 ч.

В последнее время предложены новые технологии и установки – прямой осмос и осмотический мембранный биореактор (ОМБР), в котором использованы погружные мембраны прямого осмоса [100]. За счет осмоса вода из иловой смеси через полупроницаемые мембраны поступает в вытягивающий раствор (англ. draw solution) с большим осмотическим давлением. Для получения воды надлежащего качества разбавленный вытягивающий раствор обессоливается на обратноосмотической установке. Концентрат обратного осмоса повторно используется в прямом осмосе в качестве вытягивающего раствора. Предварительные результаты эксперимента были получены на плоских мембранах из триацетата целлюлозы, показавших устойчивую постоянную проницаемость и относительно низкое поступление солей из вытягивающего раствора в иловую смесь. Забивание мембран предотвращалось обратной промывкой. Было определено, что мембраны прямого осмоса задерживали 98% органического углерода и 90% аммония. Эффективность процесса в целом (биореактор и мембраны прямого осмоса) составила 99% по органическому углероду и 98% по аммонийному азоту. Отмечается лучшая совместимость с обратного осмоса с осмотическим МБР по сравнению с обычным МБР в связи с меньшим забиванием мембран на обеих ступенях. Определенная на лабораторных установках проницаемость мембран прямого осмоса составила 15 л/(м2-ч) при использовании с вытягивающей стороны 0,5М раствора хлорида натрия [120].

В исследовании Qiu и Ting [170] сравнение хлоридов натрия и магния в качестве вытягивающего раствора в ОМБР выявило преимущество последнего из-за меньшего поступления соли в биореактор.

По материалу мембраны делятся на полимерные – из полисульфона, полиакрилонитрила, полиэтиленсульфона, поливинилиденфторида (ПВДФ), политетрафторэтилена, полиэтилена, поливинилхлорида и др.; металлические и керамические. Наибольшее применение в настоящее время нашли полимерные мембраны, имеющие значительно меньшую стоимость. Некоторые марки половолоконных мембран изготавливают армированными – на прочную подложку наносится тончайший разделительный слой. Среди полимерных мембран, по данным производителей, наилучшими являются мембраны из ПВДФ. Они имеют больший расчетный срок эксплуатации – до 10 лет против 3-5 лет для мембран из других материалов.

Удельная проницаемость мембран из ПВДФ также выше. Так, для армированных половолоконных мембран она составляет 15-30 л/(ч-м2) против 8-20 л/(ч-м2) для половолоконных мембран из других полимеров).

Применяемые в МБР мембраны различают по их геометрии: трубчатые, плоские и половолоконные. Наибольшее распространение получили половолоконные и плоские мембраны. Модули из половолоконных мембран имеют большую удельную поверхность (300-600 м2/м3) по сравнению с плоскими (50-150 м2/м3). При этом удельная проницаемость половолоконных мембран из ПВДФ, определенная при температуре 20-25 С, несколько меньше, чем плоских мембран из аналогичного материала, обычно 10-30 л/(м2-ч) против 15-30 л/(м2-ч). Половолоконные мембраны характеризуются более низкой стоимостью, меньшей склонностью к загрязнению и устойчивостью к обратным промывкам. Плоские мембраны обладают большей механической прочностью, их проще заменить [16]. Анализ данных о внедрении технологии МБР по информации компании General Electric показывает, что из тридцати трех наиболее крупных установок производительностью 23-270 тыс. м3/сут, введенных в эксплуатацию различными производителями в 2002 – 2011 гг., только в двух были использованы плоские мембраны. Информация об использовании плоских мембран на НПЗ отсутствует.

В МБР применяют микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,1-0,4 мкм, ультрафильтрационные мембраны (0,01-0,04 мкм). Однако имеются отдельные упоминания о применении нанофильтрационных мембран. В статье J.-H. Choi и др. [118] приведено сравнение МБР с погружными нанофильтрационными и микрофильтрационными мембранами. В первом случае получена более низкая концентрация органического углерода в пермеате, чем во втором (0,5-2 против 5 мг/л).

Анализируя данные табл. 3.5 можно отметить, что эффективность очистки производственных сточных вод мало отличается от эффективности их совместной обработки с городскими сточными водами. Это доказывает возможность отдельной очистки сточных вод нефтехимического производства. Очищенная вода удовлетворяет установленным требованиям по нитратам, нефтепродуктам, а в промстоке, кроме того, отсутствует превышение по фосфатам.

Количество аммонийного и органического азота во всех случаях было достаточным для нормальной работы активного ила. Средние концентрации аммонийного и нитритного азота были близки к ПДК рыбохозяйственных водоемов. Содержание нитратов в большинстве определений не превышало установленных норм, поэтому денитрификация в данном случае не требуется.

В объединенном потоке производственных и городских сточных вод отношение БПК : фосфор было близко к оптимальному. При этом концентрация фосфора фосфатов в среднем снижалась незначительно: с 1,1 до 0,95 мг/л. Работа установки, очищающей прометок, была разделена на два периода: первый – на исходной сточной воде, с содержанием фосфатов, близким к нулю и второй – с искусственным добавлением фосфора. Увеличение содержания фосфатов в очищенной воде в первый период очистки промстока и низкая эффективность (14 %) его удаления во второй период, а также на протяжении всего эксперимента по очистке смеси сточных вод, по-видимому, связано с присутствием в промстоке органических веществ, содержащих фосфор. Поэтому постоянное дозирование фосфорсодержащих реагентов не требуется, за исключением пускового периода.

Данные экспериментальных исследований позволили получить кинетические зависимости и константы процесса окисления органических загрязнений по БПКПОлн в производственном стоке и в смеси этого стока с городскими сточными водами в объемном соотношении 1:1 (рис. 3.30). Оказалось, что данные зависимости описываются уравнением Михаэлиса – Ментен (2.7). Для смеси сточных вод при средней концентрации активного ила 2,2 г/л значение максимальной удельной скорости окисления составило Vmax = 9,5 мг/(г-ч), константы Михаэлиса Кт = 4 мг/л. Для промстока константы имеют следующие значения: Vmax= 23 мг/(г-ч), Кт = 14 мг/л.

1. Кинетические зависимости окисления загрязнений, концентрация которых характеризуется суммарными показателями, включающими биорезистентные вещества и продукты метаболизма (ХПК и в ряде случаев нефтепродукты), имеют вид, при котором бесконечно малой удельной скорости окисления соответствует концентрация субстрата, отличная от нуля. Для их описания предложены модифицированные уравнения на основе уравнения Михаэлиса-Ментен и кинетической зависимости с торможением субстратом, в состав которых введена концентрация биорезистентной составляющей.

2. Экспериментально определены коэффициенты ингибирования продуктами метаболизма активного ила ф, л/г, для предприятий: Куйбышевский НПЗ – 0,42; Сызранский НПЗ – 0,5; Ачинский НПЗ, первая система канализации 0,46, вторая система – 1,58; Новокуйбышевский НПЗ – 0,86; Новокуйбышевская нефтехимическая компания – 0,37. При отсутствии возможности экспериментального определения (вновь строящиеся заводы) значения коэффициента ф могут быть приняты: для смеси сточных вод НПЗ топливного профиля – 0,46; для смеси сточных вод НПЗ топливно-масляного профиля – 0,86 л/г; для второй системы канализации НПЗ – 1,58; для нефтехимических предприятий – 0,37.

3. Экспериментально доказана возможность реализации технологии одноступенчатой нитри-денитрификации при очистке сточных вод НПЗ без смешения с городскими сточными водами и введения дополнительного субстрата при соотношении БПКПОлн к общему минеральному азоту 3,8:1 (добавляли фосфор фосфатов 1 мг/л). Продолжительность очистки смеси промышленных и городских сточных вод (соотношение 3,5:1) в аэробной зоне составила 17,6 ч, в аноксидной – 4,8 ч, при отдельной очистке производственных сточных вод – соответственно 21,3 и 5,8 ч. Определен оптимальный диапазон рН для процесса нитрификации – 6,5-8. Эффективность нитрификации составила 71,8-97,4%, эффективность денитрификации – 42-67%. Средние концентраций загрязнений в очищенной воде при очистке смеси сточных вод и промстока отдельно соответственно составили, мг/л: азота аммонийного – 0,35 и 1,6-4,3, нефтепродуктов – от 1,8 и 0,96-1,09. Процесс денитрификации описывается уравнением Михаэлиса-Ментен, нитрификации – кинетической зависимостью с торможением субстратом, окисления нефтепродуктов – модифицированным уравнением с торможением субстратом при наличии биорезистентной составляющей.

4. На основании исследований, проведенных в лабораторных условиях на реальной сточной воде и активном иле сооружений биологической очистки Новокуйбышевского НПЗ, установлено, что снижение концентрации растворенного кислорода в иловой смеси аэротенков при прекращении аэрации определяется биологическими процессами. Величина удельной скорости потребления растворенного кислорода подвержена суточным колебаниям, возрастает с увеличением концентрации загрязнений в очищенной воде и уменьшается со снижением концентрации растворенного кислорода. Для определения расчетных значений усредненной удельной скорости потребления растворенного кислорода необходимо проведение исследований непосредственно в аэротенках.

5. На примере ЗАО «ННК» экспериментально доказана возможность очистки сточных вод нефтехимического предприятия без смешения с городскими сточными водами. При отдельной очистке производственного стока не потребовалось искусственного добавления биогенных элементов из-за присутствия в сточной воде достаточных концентраций аммонийного азота, азот – и фосфорорганических соединений. Продолжительность аэрации при очистке смеси сточных вод (в соотношении 1:1) составила 10-21,4 ч, при очистке промстока – 17,9-22,2 ч, нагрузка на ил соответственно 113-163 и 99-206 мг БПКПолн/(г-сут). Концентрации загрязнений в очищенной воде при раздельной и совместной с городскими сточными водами очистке соответственно составили, мг/л: БІЖ5 – 7,3 и 6; азот аммонийный – 0,42 и 0,6; азот нитратов – 4,5 и 5,9. По нефтепродуктам в обоих случаях была достигнута одинаковая концентрация 0,04 мг/л, фенол и диметилформамид обнаружены не были. Кинетические зависимости окисления органических загрязнений описываются уравнением Михаэлиса-Ментен, причем удельная скорость окисления производственного стока в 1,4 раза выше, чем смеси сточных вод (при концентрации субстрата 10 мг/л).

Исследования на Сызранском НПЗ проводились на той же установке (рис. 5.1) с 24 мая по 16 ноября 2010 г. [13, 60, 74-76]. Эксперимент состоял из трех этапов. В установку был загружен активный ил первой ступени аэротенков с начальной концентрацией 3,5 г/л. На первом этапе, который продолжался 142 дня, на установку подавали смесь промышленных (80%) и городских (20%) сточных вод. Дважды (на 60 и 108 сутки) ил был перегружен из-за проблем с оборудованием. На втором этапе (с 143 по 163 сутки эксперимента) для повышения эффективности процесса денитрификации в аноксидную зону биореактора дозировали 20 мг/л этанола, что составляло 36,4 мг/л в пересчете на БПКполн, или 41,6 мг/л в пересчете на ХПК. В ходе третьего этапа исследований (164 -177 сутки) установка работала также с добавлением этанола, но без подачи городских сточных вод.

За исключением двух перезагрузок, ил из реактора не выводился. Динамика изменения концентрации ила приведена на рис. 5.11. Разброс экспериментальных точек во второй половине эксперимента объясняется колебаниями уровня в реакторе, а следовательно, и объема иловой смеси при относительно постоянной массе активного ила. «10

Динамика изменения концентрации ила в МБР на Сызранском НПЗ В течение периода с 24-е по 45-е сутки эксперимента доза ила возрастала практически линейно, увеличившись с 2,6 до 3,6 г/л. Нагрузка на ил по ХПК в этот период в среднем составляла 110 мг/(г БВБ-сут), коэффициент прироста ила по сухому веществу – 0,25 г/г ХПК или 0,52 г/г БПКПОлн, прирост ила -35 мг/л. В период 60-93-и сутки эксперимента МБР после перегрузки реактора работал при дозе активного ила 4-6 г/л. Темп прироста концентрации ила, выражаемый в (г/л)/сут, снизился по сравнению с предыдущим периодом втрое. Нагрузка на ил, вследствие повышения его концентрации, уменьшилась до 78 мг ХПК/(г БВБ-сут). Это, в соответствии с известной тенденцией [83], привело к падению коэффициента прироста ила (по сухому веществу) до 0,07 г БВБ/г ХПК или 0,14 г/г БПКПОлн, прироста ила – до 12 мг/л.

В период 116-142-е сутки эксперимента, после очередной перегрузки реактора, работа продолжалась при более высоких концентрациях ила, темп прироста его концентрации, (г/л)/сут, сохранился примерно на уровне предыдущего этапа. Доза ила повысилась в среднем с 7 до 7,5 г/л. Средняя нагрузка на ил стала еще меньше – 55 мг/(г БВБ-сут) и коэффициент прироста ила по сухому веществу сократился до 0,055 г /г ХПК или 0,13 г/г БПКПОлн. Прирост ила остался на уровне предыдущего периода за счет некоторого увеличения концентрации органических веществ в исходной воде.

В последний период эксперимента, одновременно с началом дозирования этанола, увеличилось значение ХПК исходной воды. Поэтому, несмотря на большую концентрацию ила, нагрузка по органическому веществу возросла почти вдвое до 101 мг/(г БВБ-сут), темп прироста дозы ила увеличился в 1,8 раза, а сам прирост возрос до 20 мг/л. Однако коэффициент прироста ила при больших его концентрациях (в среднем 8,2 г/л) и возрасте, под влиянием катаболических процессов, остался приблизительно таким же, как в течение двух предыдущих периодов – 0,061 г/г ХПК или 0,13 г/г БПКПОлн Анализ данных по изменению концентрации активного ила позволил определить величину коэффициентов прироста ила при очистке сточных вод НПЗ. Для расчета аэротенков приняты значения за период работы с концентрацией ила 2,6-3,6 г/л – 0,25 г/г ХПК или 0,52 г/г БПКП0Лн, для расчета МБР – средние значения за период работы с концентрацией ила 4-8 г/л -0,063 г/г ХПК или 0,135 г/г БПКП0Лн.

Учитывая динамику прироста ила в ходе эксперимента на Новокуйбышевском НПЗ (рис. 5.8) до максимальной концентрации 6 г/л, с большой степенью уверенности можно предположить, что концентрация ила 8 г/л является предельной для МБР в условиях нефтеперерабатывающих заводов.

Из данных, приведенных на рис. 5.12, видно, что колебания величины ХПК исходных сточных вод не оказывали заметного влияния на эффективность процесса окисления органических соединений, что свидетельствует об 208 устойчивости системы. Значения ХПК и нагрузки на ил, мг/(г-сут) беззольного вещества, определены без учета добавления этанола. изменения концентрации органических веществ на входе в установку, нагрузки на ил и эффективности очистки в МБР на Сызранском НПЗ Несмотря на рост концентрации органических загрязнений на втором и третьем этапах эксперимента, нагрузка на ил в этот период практически не увеличилась по сравнению с началом исследований из-за большей концентрации ила.

Сточные воды Сызранского НПЗ, поступающие на биологическую очистку, характеризуются существенными колебаниями концентраций специфических загрязнений (рис. 5.13).

Известно, что для типовых технологий биологической очистки сточных вод «аэротенк – вторичный отстойник» именно колебания нагрузки являются основной причиной нарушения процессов очистки (особенно нитри – и денитрификации). Мембранные биореакторы устойчивы к колебаниям нагрузки по органическим соединениям, взвешенным веществам, соединениям азота, а также специфическим веществам, что объясняется возможностью работы с высокими дозами активного ила. Кроме того, в биореакторе при резком увеличении нагрузки по органическим загрязнениям и взвешенным веществам повышенный прирост активного ила не влечет за собой необходимости увеличения расхода избыточного активного ила. Следовательно, в мембранных биореакторах отсутствует вымывание из системы нитрифицирующих микроорганизмов, поэтому в отличие от традиционных технологий, нарушения процесса нитрификации не происходит.

Сопоставление динамики изменения концентрации аммония в пермеате и величины рН иловой смеси в мембранном баке (рис. 5.15), казалось бы, свидетельствует о негативном влиянии кислой реакции среды в биореакторе на процесс нитрификации. Это согласуется с данными [23] о предельных значениях рН для нитрификаторов в интервале 5,6 – 10,3. Так на первом этапе исследований, во всех случаях смещения рН иловой смеси за нижнюю границу данного интервала, концентрация азота аммонийного в пермеате возрастала до 1,2-5 мг/л. Еще в большей степени это проявилось на третьем этапе: при снижении рН в МБР примерно до 5,0, концентрация азота аммонийного в пермеате повысилась до 18 мг/л. Напротив, в периоды с большими значениями рН, средняя концентрация N-NH4 в очищенной воде составила 0,45 мг/л. 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Сравнение рис. 5.12 и 5.15 показывает совпадение во времени экстремумов значений ХПК и концентрации аммония в исходных сточных водах. Как показала статистическая обработка ряда из 78 пар значений, эти величины связаны линейной зависимостью N-NH4 = 0,0877ХПК при величине достоверности аппроксимации R2 = 0,545. Так, в период с 151-х суток до конца эксперимента, характеризующийся высокой концентрацией органических веществ, среднее значение ХПК составило 425 мг/л при аналогичном показателе 231 мг/л за весь предыдущий период, концентрация азота аммонийного – 37 и 18,8 мг/л соответственно. Тем не менее, нагрузка на ил по ХПК в течение всего эксперимента не превышала 150 мг/(г-сут) по беззольному веществу, оставаясь достаточно низкой для окисления аммония [83].

Важно отметить, что процесс нитрификации происходил при любых исследованных значениях рН иловой смеси в диапазоне 5 – 7,6. Низкая глубина нитрификации на третьем этапе исследований объясняется недостаточной продолжительностью процесса при чрезвычайно высоких исходных концентрациях аммонийного азота (45 – 50 мг/л), а не малой удельной скоростью нитрификации вследствие падения рН в реакторе.

Концентрации нитратного азота в пермеате на первом этапе исследований изменялись в основном от 4 до 7 мг/л (рис. 5.15), что соответствовало значению норматива допустимого сброса (НДС). При добавлении 20 мг/л этанола (второй и третий этапы) концентрация азота нитратов в пермеате была 1 мг/л и ниже. Параметры процесса денитрификации при очистке производственных сточных вод Сызранского НПЗ совместно с городскими сточными водами (второй этап)

Http://www. dslib. net/vodosnabzhenie/biologicheskaja-ochistka-i-doochistka-stochnyh-vod-neftepererabatyvajuwih-i. html

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Это создает предпосылки для более высокой эффективности работы биологических очистных сооружений на предприятиях, что зачастую не соответствует действительности, так как изношеное инженерное оборудование. В связи с этим является необходимым реконструкция некоторых узлов на станциях биологической очистки.

На нефтеперерабатывающих заводах предусматриваются две основные системы производственной канализации:

I система— для отведения и очистки нефтесодержащих нейтральных производственных и производственно-ливневых сточных вод. В этом случае в единую канализационную сеть поступают соответствующие сточные воды большинства технологических установок: от конденсаторов смешения и скрубберов (кроме барометрических конденсаторов на атмосферно-вакуумных трубчатках), от дренажных устройств аппаратов, насосов и резервуаров (исключая сырьевые), от охлаждения сальников насосов, от промывки нефтепродуктов (при условии малых концентраций щелочи в воде), от смыва полов, а также ливневые воды с площадок установок и резервуарных парков. Сточные воды первой системы канализации после очистки, как правило, используются для производственного водоснабжения (пополнение системы оборотного водоснабжения и для отдельных водопотребителей).

II система — для отведения и очистки производственных сточных вод, содержащих нефть, нефтепродукты и нефтяные эмульсии, соли, реагенты и другие органические и неорганические вещества. Вторая система канализации в зависимости от вида и концентрации загрязняющих веществ включает следующие самостоятельные сети:

— кислых сточных вод, загрязненных минеральными кислотами и солями.

1) механическая — очистка от грубодисперсных примесей (твердых и жидких);

2) физико-химическая — очистка от коллоидных частиц, обезвреживание сернисто-щелочных вод и стоков ЭЛОУ;

Кроме того, производится доочистка биологически очищенных сточных вод.

Для очистки сточных вод I системы в настоящее время на отечественных предприятиях используют две схемы.

На рисунке приведены схемы организации очистки сточных под канализации I и канализации II на отечественных НПЗ.

Основными сооружениями биохимической очистки на отечественных НПЗ служат аэротенки и вторичные отстойники. Как правило, на очистных сооружениях НПЗ применяют аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод и аэротенки –смесители. Обычные аэротенки– вытеснители — чаще всего применяют на второй ступени очистки.

Аэротенк представляет собой аппарат с постоянно протекающей сточной водой, во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат, т. е. “загрязнение” этой сточной воды.

Механизм изъятия органических веществ из сточной воды и их потребление микроорганизмами может быть представлено тремя этапами:

1 этап – массопередача органического вещества из жидкости к поверхности клетки. Скорость протекания этого процесса определяется законами молекулярной и конвективной диффузии веществ и зависит от гидродинамических условий в аэротенке. Оптимальные условия для подведения загрязнений и кислорода создаются посредством эффективного и постоянного перемешивания содержимого аэротенка. Первый этап протекает быстрее последующего процесса биохимического окисления загрязнений.

2 этап – диффузия через полупроницаемые мембраны в клетке или самого вещества, или продуктов распада этого вещества. Большая часть вещества поступает внутрь клеток при помощи специфического белка-переносчика, который образует комплекс, диффундирующий через мембрану.

3 этап – метаболизм органического вещества с выделением энергии и образованием нового клеточного вещества. Превращение органических соединений носит ферментативный характер. Определяющими процессами для технологического оформления очистки воды являются скорости изъятия загрязнений и скорость разложения этих загрязнений. Активный ил в контакте с загрязнённой жидкостью в условиях аэрации проходит следующие фазы развития:

1. Лаг-фазу I, или фазу адаптации ила к составу сточной воды. Прироста биомассы практически не происходит.

2. Фазу экспоненциального роста II, в которой избыток питательных веществ и отсутствие продуктов обмена способствуют максимальной скорости размножения клеток.

3. Фазу замедленного роста III, в которой скорость роста биомассы начинает сдерживаться недостатками питания и накоплением продуктов метаболизма.

4. Фазу нулевого роста IV, в которой наблюдается практически стационарное состояние в количестве биомассы.

5. Фазу эндогенного дыхания (или фазу самоокисления) V, в которой из-за недостатка питания начинаются отмирание и распад клеток, ведущие к снижению общего количества биомассы.

Аэротенки могут быть классифицированы по гидродинамическому режиму их работы:

Гидродинамический режим работы аэротенков оказывает принципиальное влияние на условия культивирования микроорганизмов, а, следовательно, на эффективность и экономичность биологической очистки сточных вод.

Существует также классификация аэротенков по величине “нагрузки” на активный ил: высоконагружаемые (аэротенки на неполную очистку), обычные и низко нагружаемые (аэротенки продленной аэрации).

Большое значение в конструкции аэротенков имеет система аэрации. Применяются аэротенки с пневматической, пневмомеханической, механической и инжекционной системами аэрации.

Аэротенки-смесители (аэротенки полного смешения) характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси. Полное смешение в них сточных вод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители более приспособлены для очистки концентрированных производственных сточных вод (БПК полное до 1000 мг/л) при резких колебаниях их расхода, состава и количества загрязнений. На рисунке представлен Аэротенк – смеситель.

При отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и содержания токсических веществ вместо аэротенков-смесителей предпочтительнее применять аэротенки-вытеснители, которые отличаются меньшим объемом и простотой конструкции.

Коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель при отношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца последнего коридора к ширине коридора не менее 50 : 1. При ширине коридора 6 или 9 м минимальное расстояние от впуска сточной воды до конца последнего коридора должно составлять соответственно 300 и 450 м.

Наиболее компактны комбинированные сооружения — Аэротенки-отстойники. За рубежом этот тип сооружения круглой в плане формы с механическими аэраторами получил название аэроакселатора. Совмещение аэротенка с отстойником позволяет увеличить рециркуляцию иловой смеси без применения специальных насосных станций, улучшить кислородный режим в отстойнике и повысить дозу ила до 3–5 г/л, соответственно увеличив окислительную мощность сооружения.

Разновидность аэротенка-отстойника — аэроакселатор, предложенный НИКТИ ГХ, представляет собой круглое в плане сооружение. Осветленные сточные воды поступают в нижнюю часть зоны аэрации, куда пневматическим или пневмомеханическим способом подается воздух, что обеспечивает процесс биохимического окисления, а также создает циркуляционное движение жидкости в этой зоне и подсос иловой смеси из циркуляционной зоны отстойника. Из зоны аэрации иловая смесь через затопленные регулируемые переливные окна поступает в воздухоотделитель и далее в циркуляционную зону отстойника. Значительная часть иловой смеси через щель возвращается в зону аэрации, а отводимые очищенные сточные воды через слой взвешенного осадка поступают в отстойную зону.

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для отделения активного ила от биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность работы вторичных отстойников определяет конечный эффект очистки воды от взвешенных веществ.

Для технологических схем биологической очистки сточных вод в аэротенках вторичные отстойники в какой-то степени определяют также объем аэрационных сооружений, зависящий от концентрации возвратного ила и степени его рециркуляции, способности отстойников эффективно разделять высококонцентрированные иловые смеси.

Важнейшим свойством иловой смеси как дисперсной системы является ее агрегативная неустойчивость, которая выражается в изменении диаметра хлопков активного ила в пределах 20-300 мкм в зависимости от интенсивности турбулентного перемешивания.

При снижении интенсивности турбулентного перемешивания и последующем отстаивании иловой смеси в результате биофлокуляции происходит агрегирование хлопков активного ила в хлопья размером 1-5 мм, которые осаждаются под воздействием силы тяжести.

Осаждение хлопьев активного ила (при его концентрации в иловой смеси более 0,5-1 г/л) происходит с образованием видимой границы раздела фаз между осветляемой водой и илом.

Гидродинамический режим работы вторичных отстойников формируется в результате совокупного воздействия следующих гидродинамических условий:

* режим впуска иловой смеси в сооружение, оцениваемый скоростью ее входа и определяющий интенсивность взаимодействия входящего потока с потоками оседающего ила и осветляемой воды;

* процесс сбора осветленной воды, определяемый в основном скоростью подхода воды к сборному лотку и его удаленностью от уровня осевшего ила;

* режим отсоса осевшего ила, определяемый скоростью входа ила в сосуны илососа, уровнем стояния ила и удаленностью сосунов от сборного лотка.

Вторичные отстойники бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными. Для очистных станций пропускной способности до 20000 м3/сут применяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станция средней и большой пропускной способности (более 15000 м3/сут) — горизонтальные и радиальные.

Биологические методы очистки применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических веществ (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.). Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания. Контактируя с органическими веществами микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углевода, нитрит-, сульфатионы и др. Органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Разрушение органических веществ с помощью микроорганизмов называют биохимическим окислением.

Все применяемые методы очистки сточных вод от органических загрязнений и неокисленных минеральных соединений с помощью микроорганизмов разделяются на анаэробные и аэробные.

Анаэробные микробиологические процессы осуществляются при минерализации как растворенных органических веществ, так и твердой фазы сточных вод. Анаэробные процессы протекают в замедленном темпе, идут без доступа кислорода, используются, главным образом, для сбраживания осадков. Аэробный метод очистки основан на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20–40°С. При изменении кислородного и температурного режимов состав и количество микроорганизмов меняется. Аэробные процессы очистки применяются преимущественно для минерализации органических веществ, растворенных в жидкой фазе сточных вод. Некоторые органические вещества легко поддаются биологическому окислению, а некоторые окисляются очень трудно или не окисляются совсем. Для установления возможности подачи промышленных сточных вод на биологические очистные сооружения устанавливаются максимальные концентрации органических веществ которые не влияют на процессы биологического окисления и на работу очистных сооружении.

Доступность какого-либо вещества биологическому окислению может быть оценена величиной биохимического показателя, под которым понимают отношение величин полного БПК (БПКполн) и ХПК. Биохимический показатель является параметром, необходимым для расчёта и эксплуатации промышленных биологических сооружений для очистки сточных вод. При величине биохимического показателя равном или более 0,5, вещества поддаются биохимическому окислению. Величина биохимического показателя колеблется в широких пределах для различных групп сточных вод. Промышленные сточные воды имеют низкий показатель (0,05 – 0,3), бытовые сточные воды – свыше 0,5.

Таким образом, при решении вопроса о биологической очистке сточных вод требуется проведение тщательного анализа состава органических загрязнений сточных вод. Целесообразно проводить совместную биологическую очистку производственных стоков с хозяйственно-бытовыми стоками. Следовательно, характеристика органических загрязнений по наличию биогенных элементов – это один из факторов, определяющих возможность и характер биологической очистки сточных вод промышленных предприятий.

Http://revolution. allbest. ru/ecology/00490032_0.html

Очистка нефтесодержащих вод, а также предварительная обработка сточных вод отдельных технологических установок и производств до объединения их в общей канализационной системе производится на локальных установках (ЛОС). Конечная биологическая очистка чаще всего осуществляется на районных очистных сооружениях данного промышленного узла, включающего группу промышленных предприятий и населенных пунктов. В этом случае создаются наиболее благоприятные условия совместной очистки производственных и бытовых сточных вод при оптимальных их соотношениях. Отведенные различными сетями канализации сточные воды этой системы подвергаются самостоятельной очистке, после чего выпускаются в водоем. Ливневые сточные воды и воды от снеготаяния с территорий технологических установок и парков наземных резервуаров рекомендуется отводить закрытой системой труб; с остальных территорий открытой системой канализации водосточных канав и дорожных кюветов. Сточные нефтесодержащие воды содержат механические примеси, нефть и ее продукты, остатки химических реагентов, применяемых в технологическом процессе.

Очистка сточных вод от нефти и нефтепродуктов производится путем отстаивания в нефтеловушках (СЖС) и прудах, а также путем флотации.

В нефтеловушке задерживается основная масса нефти и нефтепродуктов. Уловленные в нефтеловушке нефтепродукты перекачивают для обезвоживания в разделочные резервуары, а затем на специальную обезвоживающую установку нефтепродуктов УППТ. Обезвоженные нефтепродукты используются в качестве исходного сырья, а осадок из нефтеловушек перекачивают в накопители.

Выделившуюся из осадка воду, очищенную от нефти перекачивают в основные нефтеловушки. Опыт эксплуатации нефтеловушек показал, что с их помощью можно выделить 97-98% содержащихся в сточных водах нефтепродуктов.

Доочистка может производиться в прудах или на флотационных установках УПФ. Р. Достаточно высокий эффект очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов достигается путем флотации. Скорость всплывания частиц нефти, прилипающих к пузырькам воздуха, практически равна скорости всплывания этих пузырьков. Так, частицы нефти размером 1,5 мк самостоятельно поднимаются со скоростью не более 1 мк/сек, а при флотации со средней скоростью около 0,9 мм/сек. Следовательно, скорость всплывания увеличивается в среднем в 900 раз, что и обусловливает эффективность флотации.

Размер пузырьков воздуха и их количество в сточной воде зависят от поверхностного натяжения сточной воды. Очистку флотацией сточной воды от нефти можно производить при поверхностном натяжении воды на границе с воздухом не более 6065 дин/см. Если поверхностное натяжение воды выше указанной величины, его снижают путем добавки поверхностно активных веществ (реагентов) в количестве около 10 г на 1 м воды.

Эффект и продолжительность очистки флотацией сточной воды от нефти и нефтепродуктов зависит исключительно от дисперсности пузырьков воздуха и суммарного их объема. С увеличением дисперсности воздуха повышается эффект очистки воды от нефтепродуктов и сокращается ее продолжительность. До поступления сточных вод на флотационные установки обязательно выделение из них основного количества всплывшей нефти и осаждения взвешенных веществ. Флотационные установки применяются с рециркуляцией. При этом сточные воды, прошедшие основное нефтеулавливание, поступают во флотаторы в смеси с 50% очищенных сточных вод, предварительно насыщенных воздухом. Применение такой схемы исключает дополнительное эмульгирование нефти, улучшает условия работы насосов и эжектора, дает экономию электроэнергии вследствие уменьшения производительности насосного оборудования.

Эффективность очистки нефтесодержащих вод значительно повышается при добавке реагента. Так, при дозе глинозема 50 мг/л остаточное содержание нефтепродуктов снижается до 15-20 мг/л вместо 30-40 мг/л без применения реагента.

Пена, образующаяся на поверхности флотатора, сгребается специальным механизмом в нефтесборный желоб, откуда трубой отводится в резервуар уловленных нефтепродуктов.

Опорожнение флотатора (для ремонта, чистки) производится через специальный трубопровод. При спуске нефтесодержащих сточных вод в поверхностные водоемы механическую и физико-химическую очистку следует рассматривать лишь как первый этап обработки стоков; последующая их очистка должна осуществляться другими, более эффективными методами. К их числу относятся, например, биологическая очистка, позволяющие очистить сточную воду от растворенных нефтепродуктов, фенолов, сульфидов и других вредных для водоемов веществ. В качестве биохимических окислителей следует применять аэротенки. В результате биологической очистки воды от нефтепродуктов в них остается небольшое количество нефти; практически полностью удаляются фенолы и сульфиды; устраняется запах керосина и фенолов; БПК сточных вод снижается до требуемой величины.

Http://studwood. ru/817791/ekologiya/tehnologicheskaya_chast

Разработать блок – схему очистки сточных вод производства. Обосновать составление схемы канализования предприятия и блок-схему очистки сточных вод. Разработать технологическую схему очистки сточных вод и обработки осадка на основании задания. Рассчитать сооружения очистки сточных вод. Описать применяемые технологические процессы очистки промышленных стоков. Представить выводы на основании выполненного задания.

2.6. Сооружения обработки осадков производственных сточных вод ……………………………………………. . 15

Основной функцией нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) является переработка нефти в бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла. Дополнительно на современных НПЗ выделяют из нефти ещё 12—16 компонентов. Производственный цикл НПЗ обычно состоит из подготовки сырья, первичной перегонки нефти, крекинг-процесса, гидроочистки и смешения компонентов готовых нефтепродуктов.

НПЗ относятся к отрасли промышленности, потребляющей большое количество воды. На современных предприятиях удельный расход сточных вод, сбрасываемых после очистки в водоемы на тонну перерабатываемой нефти, составляет

Нейтральные нефтесодержащие сточные воды обычно подвергаются механической и физико-химической очистке для использования их в системе оборотного водоснабжения. Однако опыт эксплуатации действующих сооружений показывает необходимость применения биологической очистки для предотвращения биологических обрастаний и коррозии оборудования оборотных систем. Достаточно эффективным методом очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов является флотация. Для биологической очистки нефтесодержащих сточных вод применяются аэротенки, окислительные пруды.

Не менее важным является вопрос наиболее полного и рационального использования отходов производства в качестве вторичного сырья и экономичной и безвредной для окружающей среды их ликвидации.

Состав нефтесодержащих сточных вод характеризуется сложностью, большим разнообразием и зависит от вида, назначения, технологии производства.

Поэтому очистка нефтесодержащих сточных вод, особенно мелких и средних предприятий, дающих в сумме огромное количество стоков, трудно поддающихся обработке обычными способами, – актуальная задача [1].

Отведение сточных вод (СВ) с территории промышленного предприятия осуществляется по раздельной системе канализации. На предприятии нефтеперерабатывающего завода образуется 3 вида вод:

1) производственные – использованные в технологическом процессе, не отвечающие более требованиям, которые предъявляются этим процессом к их качеству, и подлежащие удалению с территории предприятия;

2) бытовые – от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, от столовых и от других установок, имеющихся на территории предприятия, а также хозяйственные воды, образующиеся при мытье помещений;

3) ливневые – образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков (получающиеся от таяния льда и снега). Отличительной особенностью являются эпизодичность и резкая неравномерность.

Производственные сточные воды очищают на заводских очистных сооружениях, после чего очищенные воды сбрасываются в водоем.

Ливневые воды отправляются на городские очистные сооружения, очищенная вода сбрасывается в водоем [2].

Сточные воды НПЗ содержат большое количество нефтепродуктов (в концентрации 500мг/л), взвешенных веществ (в концентрации 2000мг/л), нитритов (0,2 мг/л), NH4 + (0,3мг/л), с БПК= 20 мг/л. Поэтому для очистки этих вод используют, механические, физико-химические и биологические методы. Основой схемы очистки сточных вод НПЗ является, как правило, механическая обработка [3].

Так сточные воды большое количество нефтепродуктов и взвешенных веществ, направляем эти воды в песколовку. Тип песколовки выбираем в зависимости от расхода сточных вод, исходя из рекомендаций

Так как в нашем случае расход сточных вод составляет 13000 м 3 /сут, то выбираем горизонтальную песколовку. Это сооружение очищает СВ от крупнодисперсных взвешенных веществ, от нефтепродуктов и снижает БПК.

Эффективности очистки составляют: по нефтепродуктам – 25%, по взвешенным веществам – 80%, по БПК – 20%. Таким образом, после горизонтальной песколовки концентрации составят:

Так как в сточной воде содержатся нефтепродукты целесообразно поставить нефтеловушку. Эффективности очистки составляют: по нефтепродуктам – 90%, по взвешенным веществам – 60%, по БПК – 20%.

Далее СВ направляем в реагентный напорный флотатор, который очищает воду главным образом от эмульгированных нефтепродуктов.

Эффективности очистки в радиальном флотаторе составляют: по нефтепродуктам – 80%, по взвешенным веществам – 80%, по БПК – 20%.

Так как в воде содержатся химические загрязнения (нитриты), концентрация которых превышает предельно – допустимую, то направляем сточную воду на биологическую очистку в биофильтр, который прекрасно снижает концентрацию нитритов.

Эффективности очистки в биофильтре составляют: по нефтепродуктам – 90%, по взвешенным веществам – 90%, по БПК – 40% . Полностью удаляются запах, нитриты, NH4.

Значительное снижение содержание примесей в биологически очищенной сточной воде достигается при фильтровании ее через фильтр с песчаной загрузкой.

Эффективности очистки в фильтре составляют: по нефтепродуктам – 90%, по взвешенным веществам – 90%, по БПК – 70%.

Обобщенные данные эффективности очистки СВ по данной схеме представлены в табл. 3.

Http://myunivercity. ru/%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F/%D0%9E%D1%87%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B2%D0%BE%D0%B4_%D0%BD%D0%B5%D1%84%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%B0%D1%82%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B5%D0%B3%D0%BE_%D0%B7%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0/58907_1341357_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B01.html

В книге приведены результаты теоретических и технологических исследований авторов, направленных на обоснование и разработку надежных технологий биологической очистки и доочистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей отрасли промышленности от органических веществ, биогенных элементов и специфических загрязнений с применением мембранных и биосорбционно-мембранных методов. Рассмотрены основные теоретические положения изученных процессов, даны методики и рекомендации по расчету сооружений.

Книга предназначена для специалистов, работающих в области проектирования и эксплуатации канализационных очистных сооружений нефтеперерабатывающих предприятий, работников научно-исследовательских организаций и инжиниринговых компаний. Книга будет полезна для преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений при подготовке бакалавров по специальности 08.03.01 «Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение» и магистров по специальности 08.04.01 «Строительство», профиль «Водоотведение и очистка сточных вод».

Многие, если не каждый, спрашивают меня о том, какую литературу по строительному бизнесу почитать: д..

Изложены современные представления о строении атмосферы. Представлены данные о источниках вредных пр..

Краткий словарь художественных терминов содержит понятия, охватывающие круг вопросов о материалах, т..

В работе приведены сведения по организации специализированного участка механической обработки немета..

Учебное пособие содержит санитарно-гигиенические, технологические и научно-технические основы кондиц..

В книге автор показывает, что в глубине веков, как и в относительно недавние времена, можно обнаружи..

Рассмотрено функционирование производственных процессов как систем массового обслуживания с отказами..

Книга знакомит читателей с вероятностными методами в анализе надежности и живучести сооружений. Отме..

Научная монография содержит обобщающие материалы о влиянии погодных условий зимой на движение автомо..

Приведены общие сведения о распространении воды на Земле. Рассмотрены водные объекты, используемые д..

Http://iasv. ru/biologicheskaya-ochistka-stochnykh-vod-neftepererabatyvayuschikh-zavodov. html

Различные соединения, содержащие нефть и нефтепродукты, являются следствием многих технологических процессов.

Ту или иную степень отравления воды такими веществами может создать как небольшое предприятие (даже СТО или заправка, на которых они могут храниться), так и большие технологические комплексы современных заводов.

Наибольшая угроза отравления воды нефтепродуктами исходит от нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, от металлургических промышленных предприятий и комплексов химической промышленности.

Не меньше угрозой отравления нефтесодержащими веществами воды и почв будет и недостаточно эффективная работа коммунальных предприятий, которые занимаются очисткой сточных вод.

В случае попадания нефтепродуктов в водоёмы в результате работы заводов или нефтеперерабатывающих предприятий — происходит постепенное угнетение местной экосистемы, что в перспективе приводит в вымиранию местной флоры и фауны. Это очень опасный процесс, который нельзя допускать вообще.

Те же виды, которые переживают новое состояние водоёма – обычно теряют способность размножаться. И это в лучшем случае. В худшем же попадание нефти в окружающую среду приводит к очень тяжелым последствиям.

Например, при попадании в открытый источник типа моря или озера, нефть равномерно растекается по его поверхности. Она накрывает плотной пленкой огромную толщу озера, тем самым, блокируя нормальный доступ кислорода и солнечных лучей к подводным обитателям.

Совершенно очевидно, что без солнца и воздуха ни водоросли, ни морские жители долго не протянут. Это приведет к их вынужденной миграции. Если же убегать некуда, например нефть разлилась из-за завода, что находится возле озера, то гибель их почти неминуема.

Попадание нефтепродуктов, в случае сброса недостаточно очищенных стоков от промышленных предприятий в почву, также со временем нарушает её плодородную функцию, разрушая баланс содержания азота. Не менее опасна нефть, и попавшая в грунтовые воды, поскольку будет изменяться их минеральный состав.

При этом вывести ее из почвы будет чрезвычайно сложно, так как работы эти нерентабельны и очень трудоемки. Даже после полной очистки плодородность земли существенно снизится. Восстановить ее можно только современными методами удобрения и химического насыщения грунта. А они довольно дорогостоящие.

Попадание нефтепродуктов в воду, которую в дальнейшем употребляет внутрь человек также оказывает на него отравляющее воздействие, часто – канцерогенное, увеличивая риск раковых заболеваний. Впрочем, пить такую воду вы вряд ли согласитесь, так как она имеет характерный привкус и запах.

Сточные воды в современном многомиллионном городе нуждаются в многоэтапной очистке от нефтепродуктов. Особенно это касается сточных вод от частных районов, где в общую массу стоков попадает больший процент бензина и масел, что утекают из гаражей и других подобных строений.

Несмотря на различные методы, в том числе применяемые на нефтеперерабатывающих предприятиях и в оборудовании различных заводов – сама продукция автомобильно-промышленных мощностей предполагает частое использование и хранение нефтепродуктов, а также их перевозку.

От аварий же сейчас никто не застрахован, поэтому случаи разлива нефти достаточно часты. Как видно из вышеописанных фактов и суждений, нефть в открытом виде может серьезно навредить человеку и его окружению. А потому вопросам очистки жидкостей от нефтепродуктов следует уделять особое внимание.

Все используемые способы очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов (в том числе те, которые используются на нефтеперерабатывающих предприятиях и в очистных сооружениях заводов) делятся на два типа:

Механическая очистка нефтесодержащих сточных вод; Биологическая очистка нефтесодержащих сточных вод.

Соответственно, первичным этапом будет механический (он же – подготовительный к биологическому). На этом этапе удаляются от 70 до 95 процентов загрязнений (в случае использования только жироловок или отстойников для нефтепродуктов — эффективность очистки не превышает 50 процентов).

Механическая очистка нефтесодержащих сточных вод (в том числе — промышленных) может производится различным оборудованием и предполагает механическое удаление нефтепродуктов с поверхности воды.

Сточные воды проходят различную очистку фильтрами для удаления механических примесей, на этом же этапе используются так называемые «жироловки» или «бензо жироуловители» (нефтеловушки).

Также, как на начальной, так и на конечной стадии очистки могут применяться сорбирующие боны, которые собирают из толщи воды соединения углерода.

Нужно здесь уточнить, что такие нефтеловушки, как правило, применяются для удаления плотной нефтяной плёнки, что может быть более характерно при разливе больших объёмов нефти на нефтеперерабатывающих концернах или при транспортировке.

В данном случае, как элемент механической очистки сточных вод, применяется и мембранный метод очистки, но это не настолько распространено на территории бывшего СНГ, хотя и является эффективным способом очистки.

В очистных сооружения заводов и предприятий часто используется устаревшее оборудование и достаточно простые нефтеловушки.

Биологические методы очистки нефтесодержащих сточных вод включают обработку биологически-активной средой – то есть вода поступает в резервуар с микроорганизмами, которые поглощают или ускоряют распад определённых соединений и нефтепродуктов.

Сборные резервуары для очистки сточных вод заводов от нефтепродуктов

Кроме отстойников с микроорганизмами (вроде биологически-активного ила или бактерий-деструкторов нефти) также применяются и различные биофильтры-улавливатели. Они позволяют исключить из жидкости остатки элементов, что не были выловлены до этого.

На последующих стадиях доочистки и обеззараживания не ставится задача удаления нефтепродуктов из состава сточных вод, хотя может быть реализована мембранная очистка.

На специализированных нефтеперерабатывающих предприятиях или в очистных системах заводов, может применяться и установка электрической или электрохимической очистки сточных вод (в дополнение к механической).

Там же вода, прошедшая механическую очистку, может снова быть пущена в работу, поэтому метод применяется иногда и как основной. Если же вода подлежит сбросу, то на нефтеперерабатывающих предприятиях она проходит все стадии очистки, включая биологическую и механическую.

Основными вариантами электрической очистки нефтесодержащих сточных вод является электрокоагуляция и электрофлоатация загрязнённых сточных вод.

Данные процессы включают в себя электролиз воды в определённых условиях, благодаря чему происходит связывание вредных веществ и выпадение таковых в осадок, более тяжёлый, чем вода (в основном, таким образом происходит очистка от взвешенных частиц и гидро-оксидных групп).

Также, на нефтеперерабатывающих предприятиях могут использовать оба данных процесса одновременно в составе одного прибора. Таким образом, людям удается повысить эффективность очистки жидкости, хотя и затраты на выполнение этих процессов тоже увеличиваются пропорционально.

Бензомалосуловители или нефтеуловители (нефтеловушки) — это оборудование, что применяется чаще всего. Также, данное оборудование обобщённо называют сепараторами нефтепродуктов.

Установка нефтеловушки предполагают подачу поверхностных сточных вод (самотёком). Представляют собой они баки разнообразной конструкции – от достаточно компактных (обслуживающих АЗС), и до масштабных очистных сооружений на нефтеперерабатывающих предприятиях, в очистных системах заводов или канализационных коллекторах.

Как правило, такое системы предполагают подземный тип установки (в этом случае изготавливаются из железобетона). Компактные разновидности могут ставится и на пол, и быть изготовлены из нержавеющей стали или полиэтилена.

Принцип работы нефтеловушки предполагает, что после подачи воды самотёком, жидкость поступает в первый фильтр, где и происходит первичное оседание более плотных частиц нефтепродуктов.

Составляющим элементом нефтеловушки может быть и первичный песчаный фильтр, через который и производится слив жидкости. Второй фильтр нефтеловушки заставляет укрупняющиеся частицы всплывать на поверхность.

Есть нефтезборщики другой конструкции. К примеру, «скиммер» представляет собой устройство, удаляющее нефтепродукты следующим образом. В резервуар опущена лента, которая при вращении прибора, подаёт в устройство коллекторную ленту с нефтепродуктами (тонким слоем на ленте).

После прохождения нефтеуловителя – лента подаётся обратно в резервуар. Установка снимает загрязнение с поверхности нефтесодержащих сточных вод, для функционирования требуется электричество. Такой тип устройства может применяться как отдельно, так и вместе с стационарным подземным сепаратором.

Оборудование, работающее на принципе электрофлоации, можно рассмотреть на примере компактного варианта, который может применяться на АЗС для очистки нефтесодержащих сточных вод.

Установка представляет собой пластиковый корпус, электродный блок и компрессор для подачи питания, а также – систему сбора нефтешлама (осадка). Обычно данный блок комбинируется с сорбционным фильтром или фильтром с ультра-мембраной (куда затем подаётся вода после обработки электрофлоататором).

Аэротенки для биологической очистки сточных вод от нефтепродуктов предполагают подачу воды в резервуар (обычно прямоугольный) в котором биологически-активный ил и бактерии производят интенсивное окисление веществ, содержащихся в воде. Работает система аэрации, которая подаёт в резервуар кислород, и в результате способствует нужной реакции.

Аэротенки требуют постоянного контроля за температурным/кислородным режимом. Обычно являются составной частью комплексной системы био-очистки и могут применяться на нефтеперерабатывающих предприятиях, как очистные сооружения больших заводов или для очистки канализационных сточных вод.

Данная разновидность биологической очистки называется аэробной, но процесс окисления может протекать и анаэробно. В многоступенчатых системах очистки нефтесодержащих сточных вод обычно комбинируются оба метода.

Http://byreniepro. ru/shistka-vody/stochnyx-vod-ot-nefteproduktov. html

Поделиться ссылкой: