Очистка сточных вод от нефтепродуктов
Нефть является сырьем для получения моторных топлив и масел, а также для синтеза большого числа продуктов - полимерных материа- лов, пластических масс, синтетических спиртов, химических волокон и др. В зависимости от качества исходной нефти, глубины ее переработ- ки, применяемых катализаторов, а также номенклатуры получаемых товарных продуктов нефтеперерабатывающие заводы делятся на топ- ливные, топливно-масляные и топливно-нефтехимические. Основные технологические процессы переработки нефти независимо от профиля завода включают: подготовку нефти, ее обезвоживание и обессолива- ние, атмосферную и вакуумную перегонку; деструктивную переработ- ку (крекинг, гидрогенизацию, изомеризацию); очистку светлых про- дуктов, получение и очистку масел и др. Во всех этих процессах обра- зуются сточные воды различного состава. Кроме нефтепродуктов и взвешенных веществ в стоках содержатся фенолы, хлориды, ПАВ, сульфиды, бензол, толуол и др. Кроме того, сточные воды возникают на отдельных установках нефтехимических производств, на насосных станциях, в резервуарных парках, на нефтеналивных установках, их пополняют ливневые стоки с территории и стоки от мытья производст- венных площадок. ПДК нефтепродуктов для рыбохозяйственных водо- емов 0,05 мг/л.
Нефтепродукты могут находиться в воде в различных состояниях
легкоотделимом (нерастворимом), трудноотделимом (коллоидном) и растворенном виде. В большинстве случаев содержится нефть всех трех состояний и применить один вид очистки для них не представля- ется возможным.
В основу схемы водоотведения нефтеперерабатывающего завода без сброса сточных вод в водоем заложены следующие принципиаль- ные решения: локальная очистка наиболее загрязненных сточных вод (сульфидсодержащие технологические конденсаты, сернистощелочные с тетраэтилсвинцом, стоки от гидрорезки кокса и др.); группировка сточных вод по системам водоотведения (первой и второй) с учетом специфики загрязнений; раздельная очистка сточных вод по системам водоотведения и их повторное использование.
В первую систему водоотведения поступают производственно- дождевые загрязненные нефтепродуктами воды, содержащие не более 2 г/л минеральных солей, около 3 г/л нефтепродуктов и 100-300 мг/л взвешенных веществ, которые после механической, одноступенчатой
биологической очистки и доочистки на фильтрах возвращаются для подпитки систем оборотного водоснабжения.
Во вторую систему отводятся эмульсионно-минерализованные сточные воды, содержащие около 5 г/л нефтепродуктов и 0,3-0,5 г/л взвешенных веществ, которые проходят механическую и физико- химическую очистку, после чего направляются на установку термиче- ского обезвреживания солесодержащих сточных вод. Конденсат воз- вращается в производство, а полученная соль подлежит утилизации.
На нефтеперерабатывающих заводах общепринятая схема вклю- чает три стадии очистки: 1) механическая очистка от жидких и твердых грубодисперсных примесей; 2) физико-химическая очистка от колло- идных частиц, обезвреживание сернисто-щелочных вод и стоков элек- трообессоливающих установок (ЭЛОУ); 3) биологическая очистка от растворенных примесей. Кроме того производится доочистка биологи- чески очищенных сточных вод. На некоторых заводах для очистки от растворенных примесей используют сорбционный метод.
Количество воды в системах оборотного водоснабжения нефтепе- рерабатывающих заводов превышает количество сточных вод в 10-20 раз. В оборотных водах допускается содержание 25-30 мг/л нефтепро- дуктов, 25 мг/л взвешенных веществ.
Очистные сооружения от нефтепродуктов громоздки, занимают большие земельные площади и требуют значительных капиталовложе- ний.
Из сооружений механической очистки прежде всего применяются песколовки. В них улавливаются минеральные примеси размером 0,15- 0,2 мм и выделяется около 25 % нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах. Для сбора нефти в песколовках смонтированы трубы- качалки.
Очистка воды в нефтеловушках продолжается около 2 ч, после них вода содержит от 50 до 200 мг/л нефтепродуктов. Для доочистки сточных вод после нефтеловушек применяют пруды дополнительного отстоя или радиальные отстойники, оборудованные устройствами для сбора нефтепродуктов.
Рекомендуется применять тонкослойные полочные нефтеловуш- ки. Пластины изготовляют из стали или пластмассы, собирают из них отдельные блоки, смонтировав пластины под углом 45о, на расстоянии 100 мм. Пластины могут быть плоскими или гофрированными. Приме- нение таких нефтеловушек позволяет снизить содержание нефтепро- дуктов в сточной воде до 15-25 мг/л.
Доведение количества нефтепродуктов в сточных водах до 20- 30 мг/л обеспечивается в песчаных фильтрах. Высота слоя загрузки 1-
1,2 м, фильтрование производится со скоростью от 5 до 15 м/ч снизу вверх. Для механической очистки перспективно применение гидроци- клонов.
Однако дальнейшее снижение содержания нефтепродуктов воз- можно с помощью физико-химических и биологических методов. Од- ним из них является коагуляция. В качестве коагулянтов применяют в основном соли алюминия и железа, для поддержания определенного значения рН используют известковое молоко. Для повышения эффек- тивности очистки добавляют флокулянты: активную кремневую кисло- ту или полиакриламид. В качестве коагулянтов предложено также ис- пользовать отходы производства диоксида титана.
Применяются установки реагентной флотации с использованием в качестве коагулянтов и флокулянтов Al2(SO4)3, FeCl3, ПАА. Вместо минеральных коагулянтов предложено использовать катионные орга- нические полиэлектролиты. Флотация напорная, с эжектированием воздуха во всасывающую трубу насоса.
Эффективное выделение нефтепродуктов может обеспечить ме- тод электрофлотационной очистки. При наложении электрического поля нефтепродукты перемещаются к аноду. Выделяющиеся в процес- се электролиза пузырьки газа флотируют частицы нефтепродуктов на поверхность жидкости. Электроды изготовляют растворимыми из алюминия и железа, процесс интенсифицируется при использовании коагулянтов. На очистку 1 м3 воды расходуется 0,15 кВтч электро- энергии, остаточное содержание нефтепродуктов 2-10 мг/л.
Для очистки сточных вод от нефтепродуктов может быть с успе- хом применен метод окисления озоном. Продолжительность окисления 10 мин, содержание нефтепродуктов при этом снижается с 30 до 2 мг/л. За рубежом имеется тенденция к замене громоздких биологиче-
ских очистных сооружений адсорбционными установками. Сточные воды перед подачей на адсорбцию должны содержать не более 20 мг/л нефтепродуктов и не более 60 мг/л механических примесей. В Японии предложено для этой цели использовать сорбент, получаемый из неф- тяного пека. Затраты на строительство таких сооружений на 20 % ни- же, чем биологических.
Наиболее трудную техническую проблему приходится решать при очистке нефтесодержащих сточных вод с большим солесодержа- нием. Перед повторным использованием их подвергают термическому обессоливанию упариванием под вакуумом и давлением. Метод дорог, для его применения требуется изготовление аппаратуры из металлов высоких марок. Исследования, проведенные в Японии и США, показа- ли, что более оптимальным для этих целей является процесс обратного
осмоса. При этом по сравнению с дистилляцией на 30-40 % снижаются затраты энергии и в 1,5 раза эксплуатационные расходы.
Окончательную очистку сточных вод от нефтепродуктов прово- дят биохимическим методом. Сточные воды первой системы канализа- ции подвергаются одноступенчатой биологической очистке с подпит- кой их биогенными веществами. Очистку проводят в аэротенках- смесителях или аэротенках с рассредоточенной подачей воды. Сточные воды второй системы канализации очищают в смеси с бытовыми сточ- ными водами или водами нефтехимических производств. При БПКп 250 мг/л применяется одноступенчатая очистка сточных вод, при БПКп
450 мг/л - двухступенчатая.
Рис.18.3. Схема двухступенчатой биохимической очистки сточных вод нефтехимических заводов
1 - усреднитель; 2 - смеситель; 3 - аэротенки-смесители 1 ступени; 4 - вторич- ные отстойники 1 ступени; 5 - аэротенки П ступени; 6 - вторичные отстойни- ки П ступени; 7 - насосно-воздуходувная станция; 8 - илоуплотнители; 9 - на- сосная станция для перекачки ила; 10 - накопитель осадка; 11 - установка для утилизации обезвоженного избыточного активного ила; 12 - реагентная уста- новка
После такой очистки сточные воды имеют БПКп = 10-20 мг/л, со- держат 3-5 мг/л углеводородов нефти. Степень очистки по БПКп со- ставляет 93-98 %, по нефтепродуктам 77-86 %. Принципиальная схема двухступенчатой биологической очистки сточных вод нефтеперераба- тывающих заводов приведена на рис.18.3.
Биологически очищенные воды затем подвергаются доочистке на микрофильтрах или фильтрах с зернистой перегородкой. В качестве загрузки можно использовать горелые породы. Для этой цели приме- няются также процессы реагентной флотации, озонирования и адсорб- ции.