Очистка сточных вод от нефтепродуктов.

Содержание
Введение
1. Актуальные проблемы очистки нефтесодержащих сточных вод и их решение на современном этапе
2. Влияние особенностей состава нефтесодержащих стоков на выбор технологии их очистки
3. Новое оборудование и технологии для очистки сточных вод
4. Стратегия и оптимизация качественного очищения сточных вод от нефтепродуктов
Заключение
Литература

Очистка сточных вод от нефтепродуктов.

Для очистки сточных вод, содержащих нестабилизированные тонкоэмульгированные нефтепродукты, могут применяться безреагентные процессы, такие как коалесценция, электрофлотация, фильтрование, ультрафильтрация, сорбция и другие. Безреагентная схема очистки, как правило, не обеспечивает получение очищенных вод с качеством, допускающим их сброс в водоёмы и водотоки. В то же время, очищенные воды вполне могут быть использованы в водооборотных системах, например, ручных моек автотранспорта, в которых не применяются моющие средства.
В технологии очистки сточных вод, содержащих слабостабилизированные тонкоэмульгированные нефтепродукты, применяется в большинстве случаев электрокогуляция или реагентная коагуляция. При этом одновременно происходит коагуляция высокодисперсных и коллоидных твердых частиц, сорбция ПАВ и органических соединений. Для получения очищенных вод с допустимой для сброса в водоёмы или водотоки концентрацией нефтепродуктов в технологической схеме предусматривается ступень сорбционной доочистки от нефтепродуктов, находящихся в растворенном состоянии.
Наиболее сложной проблемой является очистка сточных вод, содержащих сильностабилизированные нефтепродукты. В технологии очистки таких стоков, как правило, применяется ступень дестабилизации (деэмульгирования), которая позволяет основательно снизить агрегативную устойчивость эмульсий и дает возможность осуществления эффективной коагуляции дестабилизированных частиц нефтепродуктов. В качестве дестабилизатора наибольшее распространение получила серная кислота, а в последнее время для разрушения стойких эмульсий используются также различные высокомолекулярные органические деэмульгаторы. После обработки дестабилизатором сточные воды направляются на отстаивание в нефтеловушке, а затем на доочистку, предусматривающую электрокоагуляцию или реагентную коагуляцию остаточных нефтепродуктов.
С учетом изложенных выше подходов выбирается наиболее эффективный процесс для очистки нефтесодержащих сточных вод.
В настоящее время отдельные процессы очистки нефтесодержащих вод практически не применяются из-за невозможности получения очищенных вод с качеством, отвечающим нормативным требованиям. Поэтому, обычно их очистка осуществляется в несколько ступеней, каждая из которых обеспечивает удаление из стоков нефтепродуктов, находящихся в определенном фазово-дисперсном состоянии. Как правило, такие многоступенчатые схемы состоят из этапа предочистки от неэмульгированных и грубоэмульгированных нефтепродуктов, этапа основной очистки от тонкоэмульгиронных частиц и этапа доочистки от растворенных нефтепродуктов.
На первом этапе очистку проще всего осуществлять в нефтеловушках, оборудованных механизмами для сбора и удаления слоя уловленных нефтепродуктов. В последнее время из-за наличия практически во всех нефтесодержащих водах взвешенных веществ получают достаточно широкое применение комбинированные установки − отстойники-нефтеловушки. Как альтернативный вариант, возможна замена их на трехпродуктовые гидроциклоны, которые особенно выгодны при ограниченных площадях для размещения очистных сооружений.
Второй этап очистки состоит преимущественно из двух ступеней. Первая ступень предназначена для извлечения основной массы тонкоэмульгированных нефтепродуктов, а также высокодисперсных и коллоидных твердых примесей. Чаще всего для очистки на этой ступени применяются отстойники или флотаторы с предварительной коагуляционной обработкой стоков. При этом производится либо химическая коагуляция реагентами, либо электрокоагуляция в электролизерах с растворимыми алюминиевыми или стальными электродами. Получает также распространение гальванокоагуляционный способ обработки нефтесодержащих вод перед отстаиванием. Но этот способ ввода коагулянта в очищаемые стоки может применяться только при высокой их минерализации или кислотности (рН < 2 ед.).
После извлечения основной массы эмульгированных нефтепродуктов осуществляется дополнительная очистка стоков на фильтрах с зернистыми загрузками, преимуществом которых является возможность регенерации их фильтрующих свойств путем периодической промывки фильтрующей загрузки.
Применение фильтрующих материалов, которые не промываются после загрязнения, может быть обоснованно только для временных очистных сооружений. В очищенных после фильтров водах практически не содержатся эмульгированные нефтепродукты при условии эффективной предварительной коагуляции частиц, качественной работы отстойника или флотатора и оптимального режима фильтрования.
После фильтров производится доочистка нефтесодержащих вод от растворенных нефтепродуктов для получения очищенных вод с качеством, допускающим их сброс в водоёмы или водотоки. На этапе доочистки нефтесодержащих вод чаще всего применяются открытые или напорные адсорбционные фильтры. Обратный осмос на этом этапе может быть оправдан только при необходимости одновременного обессоливания очищаемых вод, а процессы окисления − в случае присутствия в
этих водах окисляемых неорганических и органических веществ, концентрация которых при сбросе в водоёмы или водотоки ограничена действующими нормативами.
Как свидетельствует многолетняя практика, надежная качественная очистка нефтесодержащих вод возможна исключительно при реализации многоступенчатых технологических схем извлечения нефтепродуктов и других загрязняющих ингредиентов. Попытки использования простых решений для получения очищенных вод требуемого качества дают только кратковременный эффект и не пригодны при длительной эксплуатации очистных сооружений.
Рис. 2. Принципиальные схемы очистки сточных вод, содержащих нестабилизированные (а), слабостабилизированные (б, в) или сильностабилизированные (г) нефтепродукты
Следует отметить, что при использовании очищенных вод в водооборотных системах различных производств не требуются столь низкие концентрации нефтепродуктов в этих водах, как при сбросе в водотоки или системы коммунальной канализации.
Поэтому в водооборотных системах этап доочистки на адсорбционных фильтрах обычно не предусматривается, что существенно упрощает и уменьшает стоимость очистных сооружений. Более того, если в сточных водах содержатся только нестабилизированные нефтепродукты, то технологическая схема очистки этих стоков в водооборотных системах может быть принята безреагентной.
На рис. 2 приведены возможные варианты принципиальных схем очистки нефтесодержащих вод, содержащих нестабилизированные, слабостабилизированные и сильно стабилизированные нефтепродукты. Эти технологические схемы в том или ином варианте реализованы на практике и подтвердили свою высокую эффективность и надежность. Выбор варианта технологической схемы производится с учетом реальных качественных показателей нефтесодержащих вод, подлежащих очистке, расхода стоков и требований к качеству очищенных вод. При этом следует избегать применения в технологической системе очистки промежуточных перекачек нефтесодержащих стоков для предотвращения дополнительного эмульгирования нефтепродуктов и диспергирования предварительно коагулированных компонентов. Поэтому более обоснованным и рациональным технологическим решением является применение безнапорных схем очистки нефтесодержащих вод.
3. Новое оборудование и технологии для очистки сточных вод
В настоящее время многие промышленные предприятия не имеют достаточного оснащения очистными сооружениями либо имеют морально и физически устаревшие сооружения. Выпускаемое водоочистное оборудование зачастую не обеспечивает требуемую нормативами степень очистки сточных вод. Строительство капитальных очистных сооружений обходится дорого и не под силу многим предприятиям. Таким образом, проблема создания локальных очистных сооружений по очистке промышленных и ливневых сточных вод, особенно с оборотным водоснабжением, имеет в настоящее время не только большое практическое и экономическое значение, но и является мощным фактором к снижению экологической нагрузки на окружающую среду. Эти проблемы имеют инженерно-технологические решения, некоторые варианты которых предлагает ЗАО «Институт экологической безопасности» (ИНСТЭБ).
В институте сконструирован унифицированный ряд высокоэффективных малогабаритных флотационных установок с двух- и четырехступенчатой очисткой производительностью до 40 м3/час в сочетании с самотечными и напорными фильтрами для извлечения из сточных вод нефтепродуктов, масел, жиров, взвешенных и органических веществ, ПАВ, ионов тяжелых металлов и т. д., а также для очистки ливневых вод, создания оборотных систем водоснабжения для моек автомобилей.
Особенность конструкции установок напорной флотации, выпускаемых институтом, − обеспечение всех функций от одного насоса и возможности 12-кратного рецикла воды, чем и достигается высокая степень очистки: по взвешенным веществам − 90-95%; жирам − 80-95%; нефтепродуктам − до 98-99%. Флотационные установки просты по устройству и в обслуживании, малоэнергоемки, обеспечивают оборотное водоснабжение, не требуют много места и больших капитальных вложений. Работают как локальные установки, так и в составе очистных сооружений.
В последние годы разработаны новые водоочистные установки серии «СЕЙМ» и «СОЛОВЕЙ» с применением методов пенной и струйной флотации, позволяющие удалять из воды растворенные и трудноокисляемые органические примеси. Установка «СЕЙМ»-1/4.2 М» представляет собой разборный моноблок с 4-мя ступенями очистки, сочетающий:
две ступени флотации (с принудительным шламоудалением);
фильтровальную ступень очистки;
адсорбционную ступень очистки.
Установка применяется для очистки производственных сточных вод и других объектов до нормы сброса в водоемы рыбохозяйственного значения используемая фильтрационная загрузка при определенных условиях может служить биофильтром. Установки малой производительности серии «Соловей» нашли широкое применение при использовании для очистки сточных вод на мойках автомобилей с оборотным водоснабжением, что позволяет экономить воду и моющие средства.
Ужесточение требований к качеству очищенной воды привело к необходимости разработки новых направлений по интенсификации биологических процессов с целью повышения степени очистки, расширения спектра удаляемых загрязнений и методов очистки. В связи с этим нами был проведен комплекс работ по научному обоснованию и разработке принципиально нового биосорбционного и сорбционно-окислительного методов глубокой очистки и доочистки сточных вод. Сущность биосорбционного метода состоит в совмещении в пространстве и во времени процессов адсорбции трудноокисляемых органических загрязнений активированным углем, их ферментативной модификации в микропористой структуре сорбента микроорганизмами в биоразлагаемую форму с последующим удалением образующихся продуктов и их глубоким окислением биопленкой на поверхности активированного угля (биологическая регенерация). Эта технология реализована в биореакторах оригинальной конструкции (включающих в себя также биосорбер и осветлитель) с «кипящим» слоем активированного угля, обеспечивающих глубокую очистку сточных вод от трудноокисляемых и токсичных загрязнений: нефтепродуктов, ПАВ, хлор- и фосфорорганических соединений и др.
Технологические решения, заложенные в конструкции новых установок, позволяют решать сложнейшие задачи по очистке различных сточных вод, в том числе как для систем оборотного водоснабжения, так
и до норм сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения (Рудник, Кичигин, 2007).
4. Стратегия и оптимизация качественного очищения сточных вод от нефтепродуктов
В нынешний век общего загрязнения окружающей среды множеством самых разных соединений и веществ, которые попадают в моря и океаны, проявляются путем локального и общего повышения концентрации поллютантов – нефтепродукты, фенолы, пестициды, детергенты, соли тяжелых металлов и других, биотехнологическая очистка, на основе активных микробов-деструкторов загрязнителей, является наиболее перспективным эффективным и экономичным способом. Исследования Н.Г. Астровой, В.В. Астрова, Л.В. Мойсеевой, И.П. Зелинского (1998, 2000), а также научно-практические разработки показали эффективность применения микробиологических методов очистки промышленных сточных вод от углеводородсодержащих соединений. В связи с этим особое значение приобретает создание стратегии и оптимизация новых комплексных процессов очистки, как система Каскад-Стар.
Разработка биоконверсионных циклов и надежных принципиально новых многофакторных процессов очистки с использованием различных полифункциональных биологических систем (Green-Star).