Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член

Универсальная технология очистки сточных вод от нефтепродуктов

Защита водных ресурсов от их истощения и загрязнения – одна из наиболее важных экологических задач. Вслед за ее осознанием приходит понимание важности изменения производственных технологий и внедрения эффективных методов очистки сточных вод. В данной статье мы рассмотрим применение наилучших доступных технологий очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ и особенности построения очистных сооружений (ОС) на их основе.

Одними из наиболее существенных загрязнений водных ресурсов являются нефть и нефтепродукты. Источниками загрязнения водных объектов нефтепродуктами являются нефтепроводы, нефтеперерабатывающие установки, нефтебазы, перекачивающие станции и наливные пункты, предприятия морского, автомобильного и железнодорожного транспорта. Серьезную опасность представляют органические вещества, широко применяющиеся в гальваническом производстве. Это, в первую очередь, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и ароматические углеводороды.

По природе возникновения и накопления органические загрязнения условно разделяются на технологические и эксплуатационные. Технологические загрязнения попадают на поверхность изделий в процессе их изготовления: органические кислоты, смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), полировальные пасты, консервационные смазки и др. Эксплуатационные – в процессе эксплуатации технологического оборудования.

В процессе эксплуатации оборудования на деталях возникают масляные и смолистые загрязнения, нагары, очистка от которых необходима во время ремонта и профилактического ухода. При термической обработке на детали изделий попадают масло и глицерин, а при хранении на складах – консервационные смазки. К эксплуатационным загрязнениям относятся также органоминеральные, асфальто-смолистые загрязнения, нагар, накипь, продукты коррозии и другие вещества, контактирующие с изделием во время его использования и транспортировки.

Органические загрязнения с трудом поддаются разложению, замедляя в то же время биологические процессы в водоемах, имеющие решающее значение для самоочищения поверхностных вод.

Влияние нефтепродуктов, масел, жиров и ПАВ на процессы очистки сточных вод заключается в снижении эффективности отстаивания (уменьшении скорости оседания взвешенных веществ), торможении биохимических процессов в сооружениях биохимической очистки, в интенсивном пенообразовании. Попадая в водные объекты, эти вещества изменяют органолептические свойства воды (вкус, цвет, запах), затрудняя ее использование для питьевых и хозяйственных целей. Нефтепродукты и ПАВ образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газовому обмену между водой и атмосферой, снижая степень насыщения воды кислородом, что приводит к нарушению экосистемы в водоемах [1, 2].

Применяемые в настоящее время методы обезвреживания стоков транспортных предприятий не обеспечивают достижение необходимой степени очистки и/или характеризуются сложными технологическими схемами. Наиболее перспективным представляется использование флотационных и мембранных методов, которые имеют ряд преимуществ: упрощение технологической схемы, простоту автоматизации, сокращение производственных площадей, уменьшение количества образующихся осадков. Электрофлотационный метод является перспективным направлением в технологии очистки сточных вод, т. к. позволяет корректировать физико-химические свойства обрабатываемой воды, извлекать взвешенные вещества и эмульсии, является экологически чистым, исключающим вторичное загрязнение воды [3–5].

Для транспортных предприятий, автозаправочных станций, моек различных видов производственного оборудования, автотранспорта и подвижного состава, сточные воды которых содержат нефтепродукты, отнесенные к классу особо опасных и жестко регламентируемых нормативами предельно-допустимых концентраций (ПДК), специалистами Технопарка РХТУ им. Д. И. Менделеева разработаны и запущены в производство модульные установки очистки воды (МУОВ). Преимущества данных установок – компактность, надежность в эксплуатации, простота монтажа, обслуживания и автоматизации, минимальные эксплуатационные затраты.

Рисунок 1(подробнее)

 

Технологическая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов Р – реактор-коагулятор; Е – накопительные емкости и усреднители; Н – насосы; Д/НД – установка приготовления и дозирования реагентов; ЭФ – электрофлотатор; Ф1-Ф2 – фильтры

Технологическая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов с применением комбинирования электрофлотации, фильтрации и сорбции представлена на рис. 1. Основные технико-экономические преимущества ОС, построенных по данной схеме:

  • отсутствие эксплуатационных затрат на замену растворимых электродов, в отличие от электрокоагуляторов, и, соответственно, отсутствие вторичного загрязнения воды и твердых отходов ионами железа и/или алюминия;
  • отсутствие отстойников и, следовательно, малые занимаемые площади;
  • длительный срок службы конструкционных материалов: полипропилен до 50 лет, нерастворимые электроды до 10 лет;
  • высокое качество очистки сточных вод (табл. 1), в том числе от органических добавок (добавки к СОЖ, ПАВ) и, следовательно, снижение эксплуатационных затрат на приобретение сменной загрузки сорбционных фильтров (срок службы сорбента не менее года) при доочистке воды до ПДК РХ либо сброса на рельеф.
Таблица 1
Среднестатистические результаты очистки сточных вод
транспортных предприятий от нефтепродуктов и взвешенных веществ
Показатель Концентрация, мг/л
Сточ-
ные
воды
Очи-
щен-
ная вода после ЭФ
Очи-
щен-
ная вода после МФ
Очи-
щен-
ная вода после СФ
ОНТП
01–91
[6]
СанПиН
2.1.5.980
[7]
ПДК
РХ
pH 6,5–8 6,5–8 6,5–8 6,5–8 6,5–8,5 6,5–8,5 6,5–8,5
Взвешенные
вещества
300 6–15 <0,5 <0,1 40 0,75 0,25
Нефте-
продукты
50–100 0,5–5 <0,5 <0,01 15 0,3 0,05
Fe3+ 5–30 0,1–0,6 <0,05 <0,01 5 0,4 0,1
Al3+ 5–10 0,1–0,2 <0,1 <0,05 н/д 0,04
БПК 70 <15 <1 <0,5 15 4 3
ПАВ 1–5 0,5–2,5 <0,9 <0,05 н/д 0,9 0,25

Согласно технологической схеме, сточные воды поступают в реактор-коагулятор Р1 с целью их усреднения и обработки коагулянтом. В присутствии коагулянта наблюдается повышение агрегативной устойчивости водно-масляной эмульсии. Поэтому следует критически подходить к известной практике улучшения технологических параметров электрофлотации путем добавления неорганических коагулирующих компонентов, таких как сульфат алюминия или хлорид железа. Приготовление и подача раствора коагулянта осуществляется при помощи установки приготовления и дозирования растворов Д1/НД1. Перемешивание жидкости в реакторе Р1 осуществляется при помощи лопастной мешалки.

Из реактора-коагулятора Р1 прошедшие обработку сточные воды самотеком поступают в электрофлотатор ЭФ, в котором происходит извлечение не менее 96 % взвешенных веществ и не менее 90 % эмульсий [3]: нефтепродуктов, индустриальных масел, моторных топлив.

Основным оборудованием ОС является электрофлотатор с нерастворимыми электродами. В электрофлотаторе происходит выделение микропузырьков электролитических газов дисперсностью 20–70 мкм. Микропузырьки захватывают хлопья дисперсной фазы и поднимают их на поверхность сточной воды, где последние накапливаются в пенном слое флотоконцентрата. Флотоконцентрат удаляется с поверхности воды автоматическим скиммером в гравитационный фильтр Е3. Твердый отход влажностью не более 85 % с поверхности гравитационного фильтра сдается на утилизацию предприятиям по переработке твердых отходов. Фильтрат подается дренажным насосом Н4 в голову очистных сооружений на доочистку.

Осветленная вода из электрофлотатора самотеком поступает в Е1, откуда насосом Н1 подается на механический фильтр 5–20 мкм. Фильтр Ф1 периодически промывается обратным током со сбросом загрязнений в реактор Р1.

Очищенная на 96–98 % от взвешенных веществ и не менее 90 % от нефтепродуктов вода из фильтра Ф1 под остаточным давлением поступает в накопительную емкость Е2. Из Е2 не более 80 % очищенной воды, соответствующей нормам технической воды, согласно СанПиН 2.1.5.980, может быть возвращено на повторное использование для технических нужд транспортного предприятия, мойки узлов и агрегатов и др., обеспечив, таким образом, сокращение водопотребления и, соответственно, водоотведения.

Не менее 20 % очищенной воды из Е2 поступает на сорбционный фильтр Ф2 с загрузкой активированного угля марки ДАК или БАУ. Данный технологический прием обеспечивает решение двух важных задач: сброса излишков очищенной воды во избежание засоления системы очистки сточных вод и доочистку воды от следовых концентраций нефтепродуктов до требований ПДК (0,05 мг/л) по сбросу в водоемы рыбохозяйственного назначения либо сброса на рельеф местности.

На рис. 2. представлена система очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ номинальной производительностью 5 м3/ч. Система включает в себя электрофлотатор с нерастворимыми электродами, установку приготовления и дозирования реагентов УПДР, кварцево-сорбционный фильтр тонкой очистки воды, вспомогательное оборудование.

Очистные сооружения вагоноремонтного депо производительностью 5 м3/ч, Воронеж

Рисунок 2.

Очистные сооружения вагоноремонтного депо производительностью 5 м3/ч, Воронеж

В табл. 1 представлены среднестатистические данные по очистке сточных вод предприятий по мойке и ремонту морского, автомобильного и железнодорожного транспорта, ливневых сточных вод нефтебаз, полученные обобщением показателей эксплуатируемых на территории РФ очистных сооружений, спроектированных и построенных специалистами РХТУ им. Д. И. Менделеева на основе комбинирования электрофлотации (ЭФ), фильтрации (МФ) и сорбции (СФ).

Таблица 2
Сравнение методов очистки сточных вод от нефтепродуктов
Параметр Отстаивание Электрокоагуляция Электрофлотация
Степень
очистки, %
<70 <80 90–96
Производи-
тельность
оборудования,
м23·ч
7–10 м2 на 5 м3·ч 3–4 м2 на 5 м3·ч 1,5 м2 на 5 м3·ч
Вторичное
загрязнение воды
Отсутствует Fe 1 мг/л;
Al 0,5–1 мг/л
Отсутствует
Энергозатраты, кВт·ч/м3 Отсутствуют 1–1,5 0,25–0,5
Вторичное загрязнение
твердых отходов
Отсутствует до 30 % (Fe, Al) Отсутствует
Сменные
элементы
Отсутствуют Fe, Al – анод
(10–20 дней)
Ti – анод (5–10 лет)
Режим эксплуатации Непрерывный Периодический Непрерывный
Тип получаемого
твердого отхода
Пульпа,
99 % влажности
Пульпа,
99 % влажности
Флотоконцентрат,
94–96 % влажности

Данные табл. 1 свидетельствуют о получении очищенной воды высокого качества как для повторного использования в технических целях, так и для сброса в соответствии с жесткими требованиями ПДК.

Представленная в статье универсальная технология успешно реализована на ОС промышленных и транспортных предприятий Москвы, Воронежа и города Ливны. Очистные сооружения обеспечивают глубокую очистку сточных вод от взвешенных до уровня 0,1 мг/л, нефтепродуктов до 0,05 мг/л. Внедрение представленной технологии повышает рентабельность эксплуатации ОС и создает возможность организации оборотного водоснабжения транспортных предприятий.

Кроме того, за счет модульности исполнения очистных сооружений можно увеличивать производительность ОС в случае расширения производственных мощностей предприятия без замены существующего оборудования.

Литература

  • Колесников В. А., Капустин Ю. И. и др. / Под ред. В. А. Колесникова. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий. М., 2007.
  • Водоочистка. Берне Ф., Кордонье Ж. / Пер. с франц.; Под ред. Е. И. Хабаровой и И. А. Роздина. М., 1997.
  • Матвеева Е. В. Разработка электрофлотационной технологии очистки сточных вод транспортных предприятий от нефтепродуктов: Автореферат. М., 2006.
  • Chen G. Electrochemical technologies in wastewater treatment // Separation and Purification Technology. 2004. № 38. P.11–41.
  • Проскуряков В. А., Смирнов О. В. Очистка нефтепродуктов и нефтесодержащих вод электрообработкой. СПб., 1992.
  • ОНТП-01–91. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий для автомобильного транспорта.
  • СанПиН 2.1.5.980–00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Сантехника” за №3'2011

распечатать статью распечатать статью


Реклама
Реклама на нашем сайте
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Яндекс цитирования



Кондиционирование, отопление, вентиляция

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте