VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В нефтеперерабатывающей промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладагент, растворитель, экстрагент, для транспортировки сырья и материалов. В результате образуются производственные сточные воды, которые загрязнены веществами органического и неорганического происхождения, однако, основным загрязнителем является нефть и нефтепродукты, которые по данным ЮНЕСКО, относятся к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Попадая в водоемы, они ухудшают их органолептические и токсикологические характеристики, наносят огромный вред всему народному хозяйству. Однако, очистка стоков нефтеперерабатывающих предприятий до параметров, предусмотренных действующими в настоящее время нормативными требованиями, традиционными способами практически невозможна.

Для повышения качества очистки стоков актуальным является усовершенствование установок очистки и конструкции очистных сооружений. Целью данной работы является определение пригодности очищенных сточных вод Саратовского нефтеперерабатывающего завода для использования на земледельческих полях орошения (ЗПО).

Проблема интенсификации очистки производственных сточных вод особенно важна для Саратовской области. Волжский бассейн в результате ускоренного процесса индустриализации и урбанизации в последние десятилетия испытывает огромную антропогенную нагрузку, которая стала причиной того, что природная среда подошла к рубежу необратимых изменений.

Нефть и нефтепродукты - наиболее распространенные загрязняющие вещества, присутствующие в сточных водах. Нефтепродукты представляют собой сложную смесь различных углеводородов (низко - и высокомолекулярных, предельных и непредельных, алифатических, ароматических, алициклических), а также неуглеводородных соединений серо-, кислород-, азотсодержащих и высокомолекулярных смолоасфальтеновых веществ с включенными в них тяжелыми металлами. Углеводороды составляют от 50 до 98 % от общей массы сырой нефти. Остальная, иногда довольно большая часть, приходится на неуглеводородные соединения, которые могут быть более токсичны и опасны для активного ила, чем углеводороды. Кроме того, нефть содержит до 10 % воды и минеральные соли: NaCl, MgCl2, CaCl2.

Для очистки сточных вод от нефтепродуктов применяют методы:

- механические,

- физико-химические,

- химические,

- биологические.

Механическую очистку сточных вод от нефтепродуктов применяют преимущественно как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.

Физико-химические методы применяют для очистки нефтесодержащих сточных вод от коллоидных и растворённых загрязнений, количество которых в воде после сооружений механической очистки остаётся практически неизменным. Нефтяные эмульсии, составляющие некоторую часть (примерно 1-5%) общего загрязнения сточных вод НПЗ нефтепродуктами, образуются вследствие стабилизации капелек нефти в воде поверхностно-активными веществами (нафтеновые и жирные кислоты, смолы, асфальтены и т.д.), а также электролитами. Эти нефтяные загрязнения не улавливаются на сооружениях механической очистки и могут быть выделены из воды только физико-химическими методами.

Известно большое число методов и сооружений физико-химической очистки, которые применяются или могут применяться в схемах очистки общего стока НПЗ, а также в схемах обработки локальных сточных вод технологических установок. Наиболее часто применяются такие методы как коагуляция, электрокоагуляция, флокуляция и сорбция [1].

Сточные воды, прошедшие механическую и физико-химическую очистку, содержат еще достаточно большое количество растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов, а также других органических загрязнений и не могут быть выпущены в водоем без дальнейшей очистки.

Наиболее универсален для очистки сточных вод от органических загрязнений биологический метод. Он 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-, SO42 - и др. Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении. Под действием микроорганизмов могут протекать окислительные (аэробный) или восстановительные (анаэробный) процессы.

Преимущества биологического метода очистки - возможность удалять из сточных вод разнообразные органические соединения, в том числе токсичные, простота конструкции аппаратуры, относительно невысокая эксплуатационная стоимость. К недостаткам следует отнести высокие капитальные затраты, необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки, токсичное действие на микроорганизмы некоторых органических соединений и необходимость разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей [2].

После всех процессов очистки очищенные сточные воды могут использоваться для оборотного водоснабжения и орошения.

Сточные воды от пользователей канализационной сети ОАО «Саратовский НПЗ» по технологическому регламенту проходят механическую и биологическую очистку.

Для определения пригодности очищенных сточных вод Саратовского нефтеперерабатывающего завода для использования на земледельческих полях орошения (ЗПО) определим состав очищенных сточных вод и свежей волжской воды. Для этого произведем отбор проб этих вод и сравним значения параметров.

В соответствии с целями получения информации составляется программа отбора проб, в которой указываются: место пробоотбора, его продолжительность, периодичность, способы (техника) отбора, вид проб (разовая, усредненная), способы пробоподготовки, перечень контролируемых показателей, методики выполнения измерений.

Места отбора проб (контрольные точки) выбираются в соответствии с целями работ и определяются соответствующими программами и планами-графиками. Пробы сточных вод должны отбираться из хорошо перемешанных потоков, вне зон действия возможного подпора. Для целей контроля за соблюдением нормативов/лимитов сброса, учета и расчета массы сброса загрязняющих веществ в составе сточных вод пробы отбираются из водоотводящих устройств. Места отбора проб сточных вод должны быть максимально приближены к точке сброса.

Для опускания, подъема, транспортировки проб (до лаборатории в пределах предприятия или до транспортного средства) при необходимости должны предусматриваться средства малой механизации: лебедки, тележки и т.п. Оборудование мест отбора проб входит в обязанность владельца выпуска.

Периодичность отбора проб определяется целью получения данных о составе и свойствах воды с учетом технических возможностей обработки и анализа проб для своевременного получения информации.

Периодичность отбора проб сточной воды для целей контроля соблюдения установленных нормативов (лимитов) и оценки массы сброса загрязняющих веществ в составе сточных вод, в особенности при непрогнозируемых изменениях объема сброса вод (вследствие нестабильности работы предприятий, частых нарушений технологического режима, аварий и т.п.), назначается преимущественно на основе метода статистического приемочного контроля качества продукции, адаптированного к указанным целям.

Отбор проб может производиться ручными или автоматическими пробоотборными устройствами. Основные требования к пробоотборным устройствам - по ГОСТ Р 51592-2000, ИСО 5667-3, ИСО 5667-10.

Для целей оценки массы и соблюдения нормативов сброса веществ, присутствующих в сточной воде в виде поверхностной пленки или входящих в ее состав, при визуальном обнаружении пленки на поверхности воды в водоотводящем устройстве применяются специальные пробоотборники для поверхностной пленки.

Сосуды, содержимое которых консервируют различными реагентами, как правило, полностью не заполняют, если консервант не внесен заранее.

Если для определения различных компонентов пробы требуются различные способы консервации, то пробы отбирают в разные сосуды и проводят консервацию, необходимую для каждого из определяемых компонентов.

Основными требованиями к сосудам для хранения проб является достаточный объем и обеспечение неизменности состава пробы. Рекомендуемые материалы для изготовления сосудов, содержащих пробы определенного назначения - по ГОСТ Р 51592-2000. Для уменьшения влияния света на пробу используются непрозрачные или затемненные сосуды. Следует учитывать, что окрашенные сорта стекол содержат больше примесей, чем неокрашенные, особенно если необходимо определять малые концентрации веществ. В качестве емкостей для транспортирования и хранения используются съемные контейнеры пробоотборных устройств, сосуды с притертыми пробками или плотно завинчивающимися крышками.

В целях обеспечения независимости лаборатории, проводящей анализы и тестирование отобранных проб, и объективности полученных результатов пробоотбор осуществляется лицами, не участвующими в последующем анализе или тестировании проб в специально подготовленные лабораторией сосуды и в соответствии с инструкцией, представленной лабораторией. Все процедуры, связанные с отбором проб, получением аналитических проб и передачей их для проведения анализа и биотестирования, должны быть документированы. В документах не допускаются подчистки, а любые вносимые исправления удостоверяются лицом (лицами), принимающими участие в отборе проб, передаче их в лабораторию. Документирование процедур необходимо для последующего выявления возможных несоответствий производственных и инспекционных выборок, поиска причин несоответствий и разрешения иных споров.

Сведения об отборе проб при проведении производственного контроля регистрируются в журнале произвольной формы, удобной для практического применения, где должно быть указано: номер сосуда с аналитической пробой, место отбора (№№ точек по плану-графику производственного контроля; для сбросных каналов - вертикаль, горизонт); приращение объема сброса от предыдущего пробоотбора (фактическое Vп); дата, время начала и окончания отбора проб; назначение пробы (контролируемые вещества, показатели); вид пробы (разовая, смешанная, период усреднения); пробоотборное устройство; объем отобранной пробы; способы консервации или отметка о ее отсутствии; условия хранения от окончания пробоотбора до передачи проб в лабораторию. В лабораторию передаются нумерованные сосуды с пробами и документ, содержащий минимальное количество информации для ориентировки аналитиков по способам предварительной подготовки проб, определяемых компонентов.

В лаборатории передаются паспорта проб, оформленные одновременно с актом пробоотбора. Приемка проб, отобранных для целей государственного контроля или в иной независимой лаборатории, проводящей арбитражный анализ, регистрируется в журналах учета произвольной формы, удобной для практического применения, с указанием номера сосуда с аналитической пробой, время доставки проб, при необходимости - условия хранения до начала анализа, информация о пробоподготовке и другие необходимые данные.

Процедуры и операции, проводимые с пробами, регистрируются в рабочих журналах таким образом и с такой подробностью, чтобы впоследствии можно было выяснить правильность соблюдения МВИ и причины расхождений. Результаты анализа регистрируются в отдельных журналах или протоколах, передаваемых лицам, принимающим решения по полученной информации.

Сроки хранения документации - не менее 5 лет; срок хранения данных о составе и свойствах вод, сбрасываемых в окружающую среду может быть увеличен для целей отслеживания тенденций и формирования долговременных рядов наблюдений. Ликвидация документации возможна при ликвидации источника загрязнения.

Способы консервации, требования к хранению проб и другие рекомендации по обеспечению неизменности состава проб воды приведены в ГОСТ Р 51592-2000. Указанные требования обязательны в случаях, когда в применяемой методике выполнения измерений (МВИ) отсутствуют сведения о данных операциях или они не отличаются от рекомендованных в ГОСТ Р 51592-2000. В противном случае применяются способы консервации и сроки хранения, приведенные в МВИ, которые являются обязательными. Пробы, предназначенные для биотестирования, не консервируются.

Способы предварительной обработки проб (фильтрование, отстаивание, центрифугирование, гомогенизация, экстракция и пр.) зависят от цели анализа и требований применяемых МВИ. Если в МВИ специально не оговаривается необходимость фильтрования, отстаивания, центрифугирования пробы, то предварительная обработка проб проводится в соответствии с целями получения информации.

Пробы сточных вод подвергаются фильтрованию (отстаиванию) при:

- определении содержания взвешенных веществ;

- определении растворенных форм веществ;

- раздельном определении растворенных и взвешенных форм (например, при оценке эффективности очистки от растворенных веществ);

- биотестировании;

- определении общей минерализации (солесодержание, электропроводность), - ионов основного состава (хлоридов, сульфатов и др.), жесткости и др. общих свойств;

- наличии специальных указаний в применяемой МВИ.

При определении содержания газов и других неустойчивых компонентов фильтрование не допускается. Если фильтрат необходимо консервировать, то соответствующий консервант вносят в приемник для фильтрата. Способы фильтрования, применяемые фильтры должны соответствовать применяемым МВИ, общие требования - по ГОСТ Р 51592-2000.

Для расчета массы веществ, сбрасываемых в водные объекты и сети коммунального водоотведения, анализу подвергается натуральная (нефильтрованная, неотстоянная) проба. Если применяемая МВИ не допускает обработки натуральной пробы, в расчет принимается результат анализа фильтрата и взвешенной фракции. Для расчета массы загрязняющих веществ, подлежащих оплате по нормативам, утвержденным нормативным правовым актом, анализу подвергается фильтрованная проба при определении компонентов, для которых в соответствующем акте даны соответствующие указания. В случаях, если фильтрование не проведено на месте отбора пробы или анализу подлежит натуральная проба, в лаборатории перед выполнением анализа проводится гомогенизация пробы.

Были выбраны основные параметры вод и на основании вышеизложенного произвели отбор проб, определили значения параметров и отразили в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав сточных вод Саратовского НПЗ и степень их соответствия на ЗПО

Параметры воды	Сточные воды НПЗ после биологической очистки	Волжская вода
Содержание взвешенных веществ, мг/дм³ Хром+6 БПК, мг/дм³ Аммоний-ион, мг/дм³ Фосфат-ион, мг/дм³ Содержание нефтепродуктов, мг/дм³ Нитрат- ион, мг/дм³ Нитрит- ион, мг/дм³ Хлориды, мг/дм³ Фенол, мг/дм³ Сульфаты, мг/дм³ АПАВ, мг/дм³ Железо, мг/дм³ Сухой остаток, мг/дм³	≤9,25 0,01 ≤5,15 ≤1,13 ≤1,45 ≤0,19 ≤0,35 ≤0,4 ≤140 ≤0,015 ≤170 ≤0,2 ≤0,22 ≤1000	10 0,05 5 1 1,4 0,1 0,3 0,4 350 0,25 500 0,5 0,3 1000

Так как нам для орошения нужны наиболее приближенные значения параметров сточной воды к параметрам волжской воды мы не берем параметры сточной воды после механической очистки, вследствие того, что эти параметры далеки от нужных.

Из данной таблицы мы видим, что содержание взвешенных веществ в очищенных сточных водах Саратовского НПЗ приблизительно на 0, 75 мг/дм³ меньше, чем в свежей волжской воде. По шестивалентному хрому разница составляет всего 0,05 мг/дм³, т.е. в очищенных сточных водах СНПЗ его больше. Значение биохимического потребления кислорода сточных водах СНПЗ так же превышает значение свежей воды на 0,15 мг/дм³. Аммоний- ионов в сточных водах СНПЗ на 0,13 мг/дм³ больше, чем в свежей воде. Фосфат- оинов в сточных водах НПЗ больше на 0,05 мг/дм³. Содержание нефтепродуктов в сточных водах СНПЗ на 0,09 мг/дм³ больше, чем в свежей волжской воде. Нитрат- ионов больше на 0,05 мг/дм³ на СНПЗ. Значение нитрит- ионов совпадает. На СНПЗ количество хлоридов на 210 мг/дм³ меньше, чем в свежей воде. Фенолов на порядок меньше в сточных водах НПЗ. Сульфатов в свежей волжской воде на 330 мг/дм³ больше, чем в сточных водах СНПЗ. Концентрация анионных поверхностно активных веществ в сточных водах СНПЗ на 0,3 мг/дм³ меньше, чем в свежей воде. По концентрации железа разница составляет 0,08 мг/дм³, т.е на СНПЗ его меньше. Значение сухого остатка приравнивается.

Можно сделать вывод, что очищенные сточные воды Саратовского нефтеперерабатывающего завода по химическому составу не сильно отличаются от химического состава свежей волжской воды, а следовательно могут использоваться на земледельческих полях орошения для орошения сельскохозяйственных культур. Так как сточные воды Саратовского нефтеперерабатывающего завода не сильно отличаются от свежей волжской воды, то не нужно искать особенности поливного режима, а орошать культуры по тому же поливному режиму, который используется при орошении свежей волжской водой.

Результаты работы показали, что биологически очищенная сточная вода Саратовского НПЗ по своему химическому составу не значительно отличается от химического состава свежей волжской воды и может использоваться на земледельческих полях орошения для орошения сельскохозяйственных культур.

Многочисленные данные, отражающие научные изыскания и практический опыт использования сточных вод показывают, что недопустимо сбрасывать сточные воды в водоемы. Целесообразнее идти по пути утилизации сточных вод на полях орошения.

Содержащиеся в сточных водах отходов производства поступают в почву, обогащают ее питательными веществами, способствуют получению высоких урожаев.

Сравнительный метод характеристики разных методов очистки и доочистки сточных вод показывает, что почва, как система естественной биологической доочистки, является наиболее эффективной и экономически выгодной, обеспечивающей полное прекращение сброса загрязненных сточных вод в водоемы.

Отвечают требованиям рационального и эффективного использования сточных вод кормовые культуры и среди них кукуруза и люцерна, а так же многолетние травы.

Не следует искать определенных норм полива при орошении очищенными сточными водами Саратовского нефтеперерабатывающего завода, так как они не значительно отличаются от свежей волжской воды по химическому составу.

Список использованных источников:

1. Мухутдинов А.А. Основы и менеджмент промышленной экологии: Учебное пособие/ Казань. - Магариф, 1998. - 265 с.

2. Роев Г.А., Юфин В.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов - М.: Недра, 1987. - 412 с.

3. ГОСТ 16493-70 Качество продукции. Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку. Случай недопустимости дефектных изделий в выборке.

4. ГОСТ 17.1.1.01.77 Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана воды. Основные термины и определения.

5. ГОСТ 17.1.4.01-80 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к методам определения нефтепродуктов в природных и сточных водах.

6. ГОСТ 17.1.5.04-81 Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод.

7. ГОСТ 27065-86 Качество вод. Термины и определения.

8. ГОСТ Р 8.563-96 Методики выполнения измерений.

9. ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб.

10. ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 ? ГOCT P ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений

11. РД 52.24.309-92 «Методические указания. Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Роскомгидромета».

12. Методические указания о порядке составления статистического отчета об использовании воды по форме № 2-ТП (водхоз).

 

Код для цитирования: Скопировать