Эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод методом флотации

В большинстве случаев проблемы качества окружающей среды связаны с предприятиями нефтепереработки, которые имеют различные оборудования очистки атмосферного воздуха и сточных вод. Но в итоге, как правило, такие сооружения не справляются со своей задачей и не достигают требуемой степени очистки. Одной из проблем нефтеперерабатывающих заводов являются сточные воды, загрязненные нефтепродуктами. Большое содержание углеводородов в сточных водах не позволяют локальным очистным сооружениям предприятий добиться необходимых результатов. Основными причинами являются несоответствие технологии очистки составу сточных вод, неудовлетворительная эксплуатация очистных сооружений, применение устаревших технологий очистки сточных вод. Важным фактом является правильный подбор методов очистки промстоков на всех ступенях на очистных сооружениях. Основными загрязнителями сточных вод нефтеперерабатывающих заводов являются нефтепродукты и фенолы. ПДК нефтепродуктов в водоёмах питьевого и рыбохозяйственного назначения составляет 0,1 мг/дм³, фенола 0,25 мг/дм³ [1]. Поэтому актуальным является вопрос очистки сточных вод от этих загрязнений.

В данной работе определена эффективность физико-химических методов существующих очистных сооружений промышленных сточных вод нефтеперерабатывающего завода.

Для достижения этой цели были проанализированы известные физико — химические методы очистки нефтесодержащих сточных вод; оценена эффективность физико-химических методов очистки сточных вод от нефтепродуктов на нефтеперерабатывающем заводе.

Промстоки нефтеперерабатывающих предприятий независимыми потоками поступают на очистные сооружения и проходят раздельную механическую и физико-химическую очистку, перед биологической очисткой все потоки объединяются. После механической очистки стоки совместно подаются на установки импеллерной флотации (Рис. 1).

Рис. 1. Схема I и II ступени очистки очистных сооружений нефтеперерабатывающего предприятия

Флотацию относят к физико-химическим методам очистки сточных вод. Её используют для удаления из сточных вод мелкодисперсных взвешенных частиц, нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, растворённых газов, минеральных и органических веществ [2]. Для осуществления полной флотации необходимо, чтобы размер капель нефти был достаточно большим для обеспечения сравнительно высокой частоты контакта поверхностей пузырьков газа и капель нефти. При этом процессе в очищаемую жидкость подаётся воздух, мелкие пузырьки которого всплывают на поверхность воды, увлекая за собой частички загрязнителя, и образуют пенообразный слой, насыщенный флотируемым веществом. Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простота аппаратурного оформления, селективность выделения примесей, высокая степень очистки, возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ, легко окисляемых веществ и микроорганизмов. Всё это способствует успешному проведению последующих стадий очистки.

Оценку эффективности физико-химических методов очистки нефтесодержащих сточных вод I и II системы нефтеперерабатывающего предприятия проводили путем определения концентрации нефтепродукта. Результаты этих исследований представлены в таблице 1.

По результатам данных очистка импеллерных флотаторов составила -47,1 %. А установки Wemco — 97,7 %.

Таблица 1

Метод импеллерной флотации обладает низкой эффективностью, так как при его использовании во флотаторе происходит большая турбулентность потоков, в результате которой разрушаются частицы хлопьевидной формы. Для улучшения результата при использовании импеллерной флотации, во флотатор добавляются ПАВ, но эффективность импеллерной флотации составила 47,1 %. Недостатком импеллерных флотаторов является и относительно высокая обводнённость пены. После флотатора перед сбросом очищенной воды или ступенью тонкой очистки желательно установить дополнительный отстойник.

Существенной особенностью состава промстоков является наличие ароматических углеводородов, растворенных в воде, которые негативно влияют на процесс флотационного выделения нефтепродуктов. На эффективность флотационной очистки сточных вод влияет наличие в воде кислородсодержащих органических соединений. Подача сточных вод, содержащих значительное количество кислородсодержащих веществ приводит к снижению эффективности выделения нефтепродуктов в пенный продукт, а также приводит к интенсивному биологическому обрастанию оборудования локальных очистных сооружений.

В данной работе проанализированы применяемые физико-химические методы очистки сточных вод на очистных сооружениях нефтеперерабатывающего предприятия, определены концентрации нефтепродуктов в сточных водах на II ступени (физико-химической) очистке, оценена эффективность работы импеллерных флотаторов и установок WEMKO. Установлено, что эффективность использования импеллерной флотации составила 47,1 %, а при использовании установок эффективность очистки была 97,7 %. Большая эффективность установок WEMKO обуславливает низкое содержание нефтепродуктов в сточных водах II системы нефтеперерабатывающего предприятия.

Метод импеллерной флотации отличается от всех остальных тем, что обладает низкой эффективностью, так как при его использовании во флотаторе происходит большая турбулентность потоков, в результате которой разрушаются частицы хлопьевидной формы. После флотатора перед сбросом очищенной воды или ступенью тонкой очистки желательно установить дополнительный отстойник.

Существенной особенностью состава сточных вод нефтеперерабатывающего завода является тот факт, что они загрязнены ароматическими растворимыми в воде (бензол, толуол, ксилолы) и спиртами (метанол и бутиловые спирты), которые негативно влияют на процесс флотационного выделения нефтепродуктов. Наличие кислородсодержащих органических соединений приводит к биологическому обрастанию установок и оборудования очистных сооружений. В качестве решения предлагается подача азота для подавления аэробных биоценозов.

В качестве решения проблем импеллерной флотации, можно предложить электрофлотационный метод, эффективность которого достигает 95 % [3].

В качестве эталона использован метод седиментации. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели очистки сточных вод электрофлотацней (ЭФ), напорной иимпеллерной флотацией (НФ, ИФ) иотстаиванием (ОС)

Из таблицы видно, что загрязнения извлекаются значительно быстрее электрофлотацией, чем отстаиванием или напорной, импеллерной флотацией. При этом значительно повышается эффект удаления загрязнений, что следует считать главным преимуществом электрофлотационного метода.

Для подавления жизнедеятельности аэробных биоценозов в сточных водах можно предложить в летнее время, когда начинается интенсивный вегетационный период биообрастаний, на флотацию взамен воздуху в течение нескольких суток подавать азот до прекращения развития биоценоза.

Реализация предложенного технического решения позволит улучшить качество очищенных сточных вод, сократить развитие биообрастаний во флотаторах и трубопроводах, очистить их стенки, повысить эффективность разделения пеношлама.

Литература:

1. Кравец М. Н., Васина М. В. Оценка механических методов очистки сточных вод на нефтеперерабатывающих предприятиях//Актуальные вопросы энергетики: материалы Международной научно — практической конференции. Омск: Изд-во ОмГТУ. 2017. С. 405–407
2. Челноков А. А., Ющенко Л. Ф. Основы промышленной экологии. Минск: Выс. шк. 2001. 343 с.
3. Ильин В. И. Электрофлотационный метод и устройство для удаления нефтепродуктов из сточных вод // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2003. № 10. С. 10–12.