Очистка сточных вод нефтебазы

1 Анализ очистки сточных  вод нефтебаз

1.1 Характеристика, состав  и свойства сточных вод Нефтебаз

Производственные сточные  воды нефтебаз кроме обычных загрязнений  содержат в значительных количествах  нефтепродукты. Их поведение в сточных  водах определяется происхождением, видом и товарным сортом. Источником получения товарных нефтепродуктов (моторное и котельное топливо, смазочные  масла и др.) является природная  нефть. Она представляет собой очень  сложную смесь органических соединений переменного состава, основная часть  которой состоит из парафина и  нафтепов —углеводородов предельного  ряда. Кроме них в состав нефти  входят различные смолы, асфальтены, сера.

          В результате промышленной переработки природной (сырой) нефти из нее получают автомобильнбе, дизельное и реактивное горючее, котельное топливо (мазуты) и смазочные материалы. Товарные сорта моторных горючих представляют собой смеси из нескольких составных частей. Та часть горючего, которая входит в состав в наибольшем количестве, называется базовым топливом. Базовыми топливами для моторных горючих являются следующие продукты различных процессов переработки нефти: бензины, лигроины, керосины, газойли, соляровые дистилляты. Для улучшения антидетонационных и физико-химических свойств, например, бензинов к ним в качестве компонентов от 5 до 40 % добавляют парафиновые углеводороды, ароматические углеводороды, кислородсодержащие соединения. Повышение эксплуатационных свойств бензинов (улучшение сгорания и химической стабильности, уменьшение нагарообразования и коррозионного действия, предотвращение скопления статического электричества) осуществляют введением присадок до 1-2 %.

        Особое место при рассмотрении вопросов водоотведення нефтебаз занимают присадки — антидетонаторы горючего. Наиболее эффективными антидетонаторами бензина являются метал- лоорганические соединения: тетраэтилсвинец, нентакарбонил- железо и др. Тетраэтилсвинец — наиболее распространенная присадка, вводится в составе этиловой жидкости в некоторые сорта автомобильных бензинов в концентрации 0,4—0,8 г/кг, вавиационные бензины 2,5—3,3 г/кг. Дизельное топливо представляет собой смесь

 

 

керосиновых, газойлевых и  соляровых фракций крекинга нефти. Компонентами дизельного топлива служат продукты синтеза окиси углерода и водорода, каталитический газойль  и другие продукты. Реактивное горючее  является продуктом типа керосина. Остаточные продукты переработки нефти  используются в качестве котельного топлива (мазутов). И Из вышеизложенного  видно, что в производственных сточных  водах нефтебаз в качестве загрязнений  присутствует сложная смесь нефтепродуктов переменного состава и разнообразных  физико-химических свойств. Основными  особенностями, определяющими поведение  меньшая плотность по сравнению  с плотностью воды (бензин0,70—0,76, дизельное  топливо 0,8—0,9, реактивное топливо ,8—0,85, мазут 0,94—1,0 г/см3) и низкая растворимость. Последняя для легких фракций  нефти (бензинов) в воде не превышает 20—30 мг/л, для керосинов 70—90 мг/л, а  для тяжелых фракций она практически  равна нулю. Нефтепродукты, попав  в воду, в основной массе находятся  в грубодисперсном (капельном) состоянии  и ввиду меньшей плотности  легко выделяются на поверхность  воды, образуя плавающую пленку или  слой. Другая, меньшая,нефтепродуктов в воде, являются их часть нефтепродуктов может оказаться в тонкодиспергированном  состоянии, образуя эмульсию «нефть в воде». Эмульсией, как известно, называется система, состоящая из двух взаимонерастворимых жидкостей, одна из которых диспергирована в виде мельчайших капелек в другой. Эмульсии в сточных водах нефтебаз возникают  при сильно турбулизован- ном движении жидкости в канализационной сети, обмыве поверхностей оборудования и  производственных площадей струями  воды и пара, разогреве темных нефтепродуктов острым паром, перекачке сточных  вод центробежными насосами. Образовавшаяся эмульсия является весьма устойчивой системой, не разрушающейся в течение  длительного времени. Устойчивость эмульсии зависит от крупности и  концентрации эмульгированных частиц, электрокинетических свойств системы, поверхностного натяжения жидкости, наличия в воде стабилизаторов эмульсии и др. Крупность эмульгированных  частиц является одним из главных  факторов устойчивости эмульсии. При  уменьшении размеров капелек действие гравитационных сил убывает и  начинают превалировать силы, удерживающие их в стабильно взвешенном состоянии. Для тонкодисперсных систем характерна, например, кинетическая устойчивость, обусловленная тепловым (броуновским) движением частиц. Принято считать, что истинная эмульсия образуется при  коллоидальных размерах капелек  нефтепродуктов (примерно 0,1 мкм). Но в  сточных водах, содержащих нефтепродукты, стойкие эмульсии наблюдаются и  при значительно больших размерах капелек. Причиной стойкости таких эмульсий является относительно небольшая концентрация частиц нефтепродуктов в сточных водах, при которой вероятность их взаимного столкновения и коагуляции невелика.

       Существенное влияние на устойчивость эмульсии оказывает поверхностное натяжение жидкости. Оно в сточных водах нефтебаз может существенно понижаться под влиянием эмульгаторов, к числу которых относятся мыла и синтетические моющие средства, используемые при моечных операциях. Стабилизаторами эмульсии могут быть механические примеси сточных вод, которые покрывают капельки нефтепродуктов и препятствуют коалесценции. эмульсии «мазут в воде» в зависимости от интенсивности механического взаимодействия сред и наличия примесей синтетических поверхностно-активных веществ (моющих средств).

2. Методы очистки сточных вод нефтебаз

Основным направлением решения проблемы тпредотвращения загрязнения окружающей среды является создание безотходных, малоотходных, бессточных и малосточных производств. В связи с этим при приемке, хранении, транспортировке и выдаче потребителям нефтепродуктов надлежит принимать все необходимые меры по предотвращению или максимально возможному сокращению их потерь. Данная задача должна решаться путем совершенствования технических средств и технологических приемов переработки нефти и нефтепродуктов на нефтебазах и перекачивающих станциях. Наряду с этим полезную роль могут выполнять местные сборные устройства различного назначения, позволяющие собирать проливы или протечки продуктов в чистом виде, не допуская их удаления с помощью воды. При ограниченных возможностях использования вышеупомянутых средств на нефтебазах образуются сточные воды, загрязненные нефтепродуктами. В соответствии с требованиями существующих нормативных документов они подлежат довольно глубокой очистке. Технология очистки нефтесодержащих вод определяется фазоводисперсным состоянием образовавшейся системы нефтепродукт — вода. Поведение нефтепродуктов в воде обусловлено, как правило, меньшей их плотностью по сравнению с плотностью воды и чрезвычайно малой растворимостью в воде, которая для тяжелых сортов близка к нулю. В связи с этим основными методами очистки воды от нефтепродуктов являются механические и физико-химические. Из механических методов наибольшее применение нашло отстаивание, в меньшей мере —фильтрование и центрифугирование. Из физико-химических методов серьезное внимание привлекает флотация, которую иногда относят и к механическим методам. Важную роль при очистке нефтесодержащих вод выполняют коагуляция и флокуляция. В отдельных случаях используется сорбция с применением активированных углей. Кроме физико-химических методов для глубокого обезвреживания нефтесодержащих вод прибегают к химическим методам— окислению хлором и озоном. В смеси с бытовыми сточными водами можно очищать воду от нефтепродуктов на сооружениях биологической очистки. Отстаивание нефтесодержащих сточных вод в нефтеловушках является наиболее старым технологическим приемом, которым широко пользовались до недавнего прошлого как единственным средством очистки сточных вод на нефтебазах. Фундаментальные исследования процесса в нефтеловушках выполнены во ВНИИ Водгео. Они впоследствии дополнялись и уточнялись другими исследователями и опытом эксплуатации и легли в основу действующих нормативных документов в части проектирования нефтеловушек [СНиП Н-32—74. Канализация, Наружные сети и сооружения, 1975 г.]. Сложившийся опыт проектирования нефтеловушек изложен в настоящей работе без повторения общеизвестных научных обоснований. Это относится и к процессам фильтрования и центрифугирования. В области флотационной очистки сточных вод серьезные исследования выполнены в нашей стране в АКХ им. К. Д. Памфилова (Н. А. Лукиных, 1949—1980 гг.), во ВНИИ Водгео (И. Л.Монгайт, И. Д. Родзиллер, 1958 г.), во ВНИИ нефтяного хозяйства (В. Г. Перевалов и В. А. Алексеева, 1969 г.), во ВНИИ железнодорожного транспорта (И. И. Караваев и Н. Ф. Резник, 1966 г.), в УИИВХ (А. И. Мацнсв, 1976 г.) и др. Они сыграли положительную роль в решении возникавших в свое время технологических задач. На современном этапе потребности практики возросли и усложнились, появились новые фундаментальные исследования по теории взаимодействия фаз при флотации малых частиц, изложенные в работах Б. В. Дерягииа, С. С. Духина, Н. Н. Рулева A960—1981 гг.). Назрела необходимость углубленного изучения практической технологии флотационной очистки сточных вод, и прежде всего процессов напорной флотации. Несмотря на очевидную перспективность и большие масштабы применения напорных флотационных установок у нас в стране и за рубежом, до сих пор этот метод изучен недостаточно.

        В настоящее время практически отсутствуют научно обоснованные рекомендации по расчету и технологическому анализу работы установок напорной флотации и рациональному конструированию флотационного оборудования. Нормативные документы Госстроя СССР (СНиП П-32—74 и «Руководство по проектированию и расчету флотационных установок для очистки сточных вод», ВНИИ Водгео, 1978 г.) содержат лишь самые общие указания по проектированию флотационных установок, что не может удовлетворить потребности практики. С точки зрения повышения эффективности

напорной флотации, как  весьма перспективного метода очистки  нефтесодержащих сточных вод, и  получения возможности оптимизации  работы флотационных установок необходимо знать закономерности процессов, происходящих в их основных элементах: напорном резервуаре, флотационном резервуаре (флотаторе) и  дросселирующем устройстве. Научные  исследования в указанном направлении начинают только развиваться. Отечественные и зарубежные публикации ограничиваются несколькими десятками 6 статей в периодической литературе. В настоящей работе делается попытка обобщить имеющиеся научные данные по напорной флотации нефтесодержащих сточных вод. Основой обобщения служат собственные исследования автора с сотрудниками, впервые попытавшимися в научном плане комплексно рассмотреть наиболее важные вопросы напорной флотации. Степень их научной проработки различна и не претендует на исчерпывающее решение проблемы, весьма сложной и масштабной. Однако во всех случаях автор стремится довести результаты до инженерных рекомендаций, необходимых практическим работникам, занятым исследованием, проектированием, строительством и эксплуатацией установок напорной флотации. Приведенные в книге результаты научных исследований необходимо рассматривать как первый шаг в углубленном изучении технологии напорной флотации, который призван побудить специалистов расширить масштабы исследований и со временем создать теоретическую базу этого нового и перспективного метода очистки нефтесодержащих и других видов сточных вод. Большое практическое значение имеют данные о закономерностях коагуляции нефтесодержащих сточных вод, которым в работе уделено должное внимание. С достаточной для практики глубиной в книге освещены вопросы сорбционной очистки нефтесодержащих вод. В обзорном плане рассмотрена технология озонирования и термического обезвреживания сточных вод. В настоящее время привлекают внимание электрохимические методы, в основном электрокоагуляция и электрофлотация. В этой технологии, не нашедшей пока широкого промышленного применения, есть ряд особенностей, которые с необходимой для практики полнотой освещаются в данной работе, что поможет дальнейшему производственному освоению электрохимических методов. Большими возможностями для глубокой очистки сточных вод, в основном от растворенных нефтепродуктов, обладает биохимический метод. Его практическое применение на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах дает положительные результаты. Однако в системе предприятий для хранения и транспорта нефтепродуктов его еще предстоит внедрять. Для более глубокого понимания сущности и особенностей биохимических процессов при очистке нефтесодержащих сточных вод в книге приведены минимально необходимые научные данные. Практическое применение метода должно опираться на уже сложившийся опыт разработки и использования сооружений биохимической очистки сточных вод вообще. В связи с этим в книге рассмотрены технологические схемы, основные вопросы устройства и проектирования сооружений биохимической очистки сточных вод и обработки осадков в масштабах современных нефтебаз и других аналогичных предприятий.

1.3 Технологическая схема очистки сточных вод нефтебаз

        Для очистки сточных вод  от нефтепродуктов в настоящее время применяют механические,  физико-химические, химические и биологические методы. Из механических методов практическое значение имеют отстаивание,  центрифугирование и фильтрование; из физико-химических —  флотация, коагуляция и сорбция; из химических — окисление хлором (хлорирование), окисление озоном (озонирование). Биологические методы основаны на способности аэробных  микроорганизмов — минерализаторов перерабатывать (окислять)  некоторые органические соединения, входящие в состав  нефтепродуктов, как правило, в смеси с бытовыми сточными водами. Ввиду сложности состава очищаемых нефтесодержащих вод и высоких требований к степени очистки в технологических схемах очистных станций используются комбинации различных методов. На рис. 2.1 приведены наиболее распространенные технологические схемы очистки сточных вод от  нефтепродуктов, применяемые на нефтебазах и других хранилищах  нефтепродуктов. Там же дана ориентировочная характеристика  эффективности этих схем по очистке воды. В отдельных случаях по требованию контрольных органов на выпуске очищенных сточных вод в водоем  предусматриваются так называемые буферные пруды, основная функция  которых заключается в повышении надежности, т. е. в  предохранении водоемов от загрязнения при возможных нарушениях установленного режима работы очистной станции. По своему устройству буферные пруды аналогичны прудам  дополнительного отстаивания. При невозможности сброса сточных вод в окружающую среду они подвергаются испарению или  сжиганию. Там, где позволяют местные условия, нефтесодержащие воды могут быть доочищены на сооружениях биологической очистки преимущественно совместно с бытовыми сточными водами. Для более глубокого обезвреживания воды, прошедшей  механическую, флотационную и иногда биологическую очистку от  нефтепродуктов, в последнее время наряду с сорбцией  используется озонирование.

 

 

Рис.1 Принципиальные технологические  схемы очистки сточных вод  от нефтепродуктов.

Схемы: а – механической (грубой) очистки; б – с доочисткой в прудах дополнительного отстаивания; в – с доочисткой фильтрованием; г – с доочисткой напорной флотацией; д -  с глубокой доочисткой после напорной флотационной установки на механических и сорбционных фильтрах.

СВ – сточная вода; ПЛ – песколовка; НЛ- нефтеловушка; ПО – площадка для отстаивания; МФ – механический фильтр; БП буферный пруд; РГВ – резервуар горячей воды. НФУ – напорная флотационная установка; СУФ – сорбционный угольный фильтр.

2 Характеристика ООО «бурят  – терминал»

2.1 Общая характеристика района расположения

            Терминал ООО «Бурят - терминал» (далее нефтебаза) расположена в РБ городе Улан-Удэ, улица заовражная 1. Нефтебаза эксплуатируется с 1978 г.

Действующая промышленная площадка терминала расположена в населенном пункте со сложившейся жилой застройкой. С южной стороны к площадке примыкают подъездные железнодорожные пути к нефтебазе, далее река Уда. С восточной стороны нефтебазы находятся: Складские помещения, лесной массив. С западной стороны промышленной площадки располагается гаражный кооператив далее жилой массив. С северной стороны расположен поселок Стеклозавод.

Расстояние от предприятия  до:

• железнодорожной станции города  – 7 км;
• аэропорта  –14  км.

В зависимости от категории  нефтебаз устанавливается минимально допустимые (с точки зрения пожарной безопасности) расстояния до соседних объектов. Наиболее пожароопасным объектами  являются резервуары. Поэтому за критерий деления нефтебаз на категории по пожароопасности принята общая  вместимость нефтебазы (суммарный  объем хранимых нефтепродуктов в  резервуарах и таре). Улан-Удэнский нефтяной терминал относится к I категории, так как общая вместимость нефтебазы свыше 100 000 м³. Минимальное расстояние от нефтебазы I категории до других объектов принимается по СНиП 2.11.03–93 и приведено в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Расстояние от нефтебазы до других объектов в метрах

Объект	Расстояние от терминала		Минимальное расстояние от нефтебазы I категории
Стеклозавод	320		200
Ближайшее строение	200		200
Автомобильная дорога М 55	200		75
Гаражи	250		50