Интенсификация работы сооружений биологической очистки сточных вод тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.23, кандидат технических наук Похлебаева, Татьяна Юрьевна

• Похлебаева, Татьяна Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Похлебаева, Татьяна Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Литературный обзор основных технологических решений в области биохимической очистки сточных вод предприятий нефтегазового комплекса

1.1 Общая характеристика сточных вод нефтетранспортных предприятий.

1.1.1 Источники образования нефтесодержащих сточных вод на нефтетранспортных предприятиях.

1.1.2 Состав сточных вод нефтетранспортных предприятий.

1.2 Общая характеристика сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий.

1.2.1 Сточные воды установок перегонки нефти.

1.2.2 Сточные воды установок изомеризации углеводородов.

1.2.3 Сточные воды установок пиролиза.

1.2.4 Сточные воды установок крекинга.

1.2.5 Сточные воды установок каталитического риформинга.

1.2.6 Сточные воды установок алкилирования углеводородов.

1.2.7 Сточные воды установок карбамидной депарафинизации дизельных топлив.

1.2.8 Сточные воды коксохимических установок.

1.2.9 Сточные воды газофракционирующих установок.

1.3 Характеристика и биохимическая очистка сточных вод газотранспортных предприятий.

1.4 Очистка сточных вод нефтетранспортных предприятий.

1.5 Биохимическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий.

1.6 Особенности состава нефтесодержащих сточных вод.

1.7 Взаимосвязь химической структуры углеводородов и их биохимического окисления.

1.8 Проблемы, возникающие при эксплуатации биологических очистных сооружений.

1.9 Способы модернизации аэрационных сооружений биологической очистки сточных вод нефтетранспортных и нефтеперерабатывающих предприятий.

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований

2.1 Компонентный состав нефти и продуктов её первичной и вторичной переработки.

2.2 Последовательность проведения исследований биохимического окисления нефти и нефтепродуктов.

2.3 Проведение исследований по интенсификации процессов биохимического окисления нефтепродуктов и соединений аммонийного азота.

ГЛАВА 3. Исследование динамики биохимической деструкции нефтепродуктов в аэрационных сооружениях

3.1 Влияние компонентного состава и концентрации нефтепродуктов на физиологическое состояние микроорганизмов.

3.2 Влияние температуры нефтесодержащих сточных вод на физиологические показатели активного ила.

3.3 Изучение закономерностей процесса биологической очистки нефтесодержащих сточных вод.

Выводы к третьей главе.

ГЛАВА 4. Интенсификация процессов очистки сточных вод с использованием технологии воздействия электростатического поля

4.1 Исследование влияния технологии воздействия электростатического поля на нефтесодержащие сточные воды.

4.1.1 Влияние исходной концентрации нефтепродуктов и их компонентного состава на эффективность очистки сточных вод под воздействием электростатического поля.

4.1.2 Механизм удаления нефтепродуктов из сточных вод с использованием технологии воздействия электростатического поля.

4.1.3 Влияние технологии электростатического воздействия на сточные воды нефтеперерабатывающего предприятия.

4.1.4 Влияние технологии электростатического воздействия на производственно-дождевые стоки газотранспортного предприятия.

4.2 Влияние времени электростатической обработки нефтесодержащих сточных вод на физиологическое состояние биоценоза аэрационных сооружений.

4.3 Исследование процессов биологической очистки с предварительной электростатической обработкой нефтесодержащих сточных вод.

4.3.1 Влияние технологии воздействия электростатического поля на эффективность биологической очистки сточных вод нефтеперерабатывающего предприятия.

4.3.2 Изучение процессов биологической очистки после предварительной электростатической обработки модельных вод, содержащих модифицированные нефтепродукты.

4.4. Исследование влияния технологии воздействия электростатического поля на хозяйственно-бытовые сточные воды.

4.4.1 Влияние электростатического поля на эффективность удаления органических соединений и аммонийного азота.

4.4.2 Механизм удаления аммонийного азота из сточных вод под воздействием электростатического поля.

Выводы к четвёртой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация работы сооружений биологической очистки сточных вод»

Ежегодно в мировой океан сбрасывается около 10 млн. т нефти и нефтепродуктов, больше половины которых поступает с промышленными сточными водами нефтеперерабатывающих предприятий [2]. Интеграция России в Европейское сообщество привела к необходимости внедрения в производство более экологически чистых видов топлив. Отказ от этилирования влечёт за собой проблемы, связанные с получением требуемого октанового числа бензина [6,10]. Обеспечение прогнозируемого качества нефтепродуктов возможно за счет повышения доли содержания в них продуктов вторичных процессов переработки нефти[2,6]. Эти технические внедрения приводят к изменению компонентного и фракционного состава нефтепродуктов, в результате чего происходит повышение растворимости в воде моторных топлив.

В настоящее время эффективность удаления эмульгированных и, особенно, растворимых нефтепродуктов на сооружениях механической и физико-химической очистки не превышает 70% [18, 24]. Поэтому большая часть углеводородных компонентов данного дисперсионного состава поступает на сооружения биологической очистки. Высокооктановые компоненты бензиновых фракций, получаемых вторичными процессами переработки нефти, а так же дистилляты вторичного происхождения в дизельных фракциях способны ингибировать жизнедеятельность биоценоза, делая малоэффективной работу последующих стадий биологической очистки. Это приводит к тому, что фактическая концентрация нефтепродуктов в очищенных сточных водах оказывается в десятки раз выше предельно допустимых значений [52, 57].

В 60-90 годы XX века много научных публикаций было посвящено исследованиям биохимического окисления углеводородов и нефтепродуктов, рассматривались возможные методы интенсификации биологической очистки нефтесодержащих сточных вод. Наиболее известны работы Карелина Я.А., Поруцкого Г.В., Яковлева C.B., Пономарёва В.Г., Шеер Н.Г., Франсуа Берне.

Однако существующие на промышленных предприятиях традиционные технологии очистки нефтесодержащих сточных вод в новых условиях производства не позволяют достичь нормативно-допустимых значений контролируемых показателей для сброса в открытые водоёмы. Поэтому в настоящее время на нефтеперерабатывающих предприятиях существует потребность в интенсификации технологических решений биохимической очистки сточных вод, содержащих новые эколого-эффективные сорта моторных топлив.

К настоящему времени проведено большое количество исследований по влиянию различных физических полей на сточные воды. Внедрения таких технологий на производствах являются актуальными и представляют большой практический интерес [24]. В этом направлении работали Душкин С.С., Евстратов В.Н., Тебенихин Е.Ф., Сандуляк A.B., Гаращенко В.И. Одним из направлений, неизученных в этой области, является воздействие электростатического поля на различные водные системы. Исследования по влиянию электростатического поля на нефтесодержащие сточные воды позволят определить возможность интенсификации процессов биохимического окисления сточных вод и повышения технико-экономической эффективности, так как разработка новых энергосберегающих и экологически безопасных технологий при очистке нефтесодержащих сточных вод, на сегодняшний день, остаётся актуальной.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология», Похлебаева, Татьяна Юрьевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ технической литературы и опыт эксплуатации промышленных сооружений показали, что существующие традиционные технологии биологической очистки нефтесодержащих сточных вод не позволяют достичь нормативных значений сброса очищенных вод в открытые водоёмы.

2. Впервые выполнен комплекс исследований по влиянию модифицированных нефтепродуктов (бензина марок АИ-95 ЭК, АИ-98 ЭК; дизельного топлива ДЭК-Л) на ферментную активность биоценоза, эндогенное дыхание, удельную скорость окисления активного ила и эффективность биологической очистки. Определены концентрации, при которых фиксируются процессы активации, ингибирования и гибели активного ила.

3. Определено влияние температуры сточных вод, содержащих фракции модифицированных моторных топлив, на удельную скорость окисления и скорость эндогенного дыхания микроорганизмов. Из полученных закономерностей следует, что с повышением температуры водной среды от 20 до 30 С0, удельная скорость окисления бензиновых фракций возрастает на 20. .25%, дизельных фракций - 35. .40%.

4. Исследовано влияние нефтесодержащих сточных вод, прошедших электростатическую обработку, на физиологические показатели активного ила и эффективность очистки.

5. Установлены механизмы деструкции нефтепродуктов и аммонийного азота в промышленных и хозяйственно-бытовых сточных водах с использованием ТВЭП. На основе полученных закономерностей достигнуто: снижение концентрации загрязняющих веществ по показателю ХПК до 30%, соединений азота до 50%, нефтепродуктов - до 30 %.

6. Разработанная технологическая схема, использования ТВЭП и биологических очистных сооружений, позволяет повысить эффективность биохимической очистки нефтесодержащих сточных вод, увеличить ОМ аэрационных сооружений до 30%, уменьшить эксплуатационные затраты.

7. Промышленные испытания подтвердили установленные закономерности и показали целесообразность электростатической обработки нефтесодержащих сточных вод, поступающих на биологическую очистку. Эффективность биологической очистки по нефтепродуктам при этом возросла на 20%, потребление микроорганизмами соединений фосфора увеличилось до 30%, соединений азота-до 15%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Похлебаева, Татьяна Юрьевна, 2006 год

1. Антоновский В.Л., Хурсан С.Л. Физическая химия органических пероксидов. M.: ИКЦ «АКАДЕМКНИГА», 2003. - 391 с.

2. Абросимов A.A. Экология переработки углеводородных систем. -М.: Химия, 2002.-608 с.

3. Акопова Г.С., Соловьёва H.A., Попадько Н.В. Очистка сточных вод на предприятиях газовой отрасли. // Газовая промышленность. 2002. № 5. -С. 32-35.

4. Абросимов A.A., Голубев Ю.А., Лапшин B.C., Антонов П.В. Московскому автостандарту топлива с улучшенными экологическими свойствами // Химия и технология топлив и масел. - 1998. № 2. - С. 24.

5. Антоновский В.Л., Бузланова М.М. Аналитическая химия органических пероксидных соединений. М.: Химия, 1978. - 307 с.

6. Большаков И.А. Интенсификация биохимической очистки // Нефтепереработка и нефтехимия. 2003. № 10. - С. 75-79.

7. Баглай C.B., Ковязина O.A., Савин A.B., Полещук Е.Ю. Биохимическая очистка промышленных сточных вод // Экология и промышленность России. 2002. № 3. - С. 9-11.

8. Берне Ф., Кордонье Ж. Водоочистка. М.: Химия, 1997. - 288 с.

9. Бахир В.М., Задорожний Ю.Г. Электрохимическая активация и технические системы // ВНИИИМТ НПО «Экран». М., 1981. - 78 с.

10. Ю.Винокуров В.А. Перспективы улучшения экологических характеристик моторных топлив // Нефть, газ и бизнес. 2005. № 8. - С. 43-44.

11. ВУТП-97 / Ведомственные указания по проектированию производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности / Министерство топлива и энергетики. М., 1997.

12. Гумен С.Г., Пробирский М.Д., Васильев Б.В. Совершенствованиетехнологии очистки сточных вод в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербурга» // ВиСТ.- 1999-№ 10.-С. 4-6.

13. П.Гончаров В.И., Смолин В.Н. Интенсификация процессов биохимической очистки сточных вод / Сборник трудов Международной научно-практической конференции. Смоленск, 1999. - 270 с.

14. Готшалк Г. Метаболизм бактерий. Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 310 с.

15. Гвоздяк П.И. Биохимическая очистка сточных вод. Киев: Наукова думка, 1974.-248 с.

16. Гюнтер Л.И., Беляева М.А., Ребарбар М.М. Оценка токсичности компонентов промышленных сточных вод по дегидрогеназной активности ила // Водоснабжение и санитарная техника. 2003. № 10. -С.75-79.

17. Гюнтер Л.И., Юдина Л.Ф., Казаровец Н.М. и др. Применение биохимических характеристик активного ила для контроля и анализа работы аэротенков / Технология очистки сточных вод г. Москвы. М.: Стройиздат, 1973.-С. 236-247.

18. Ермолова О.В. Современные направления очистки сточных вод от нефтепродуктов // Актуальные проблемы экологии и природопользования. 2003. № 3. - С. 330-334.

19. Емельянов В.Е. Автомобильные бензины с улучшенными экологическими свойствами // Химия и технология топлив и масел. -1995. №2.-С. 5.

20. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. - 512 с.

21. Жуков А.И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод .- М.: Стройиздат.-1987.-204 с.22.3ахаров С.Л. Очистка сточных вод нефтебаз // Экология и промышленность России. 2002. № 1. - С. 35-37.

22. Карбан В.И. Физико-химические исследования микробиологического окисления углеводородов. Донецк: изд-во Донецкого ун-та, 1970. - 30 с.

23. Круглый стол. Заседание второе. Тема: «Очистка сточных вод от минеральных масел и нефтепродуктов. Методы и сооружения. Эффективность и рамки применимости» // Вода и экология: проблемы и решения. 2003. № 2. - С. 33-45.

24. Каминский Э.Ф., Пургин М.Н., Хавкин В.А., Курганов В.М., Соколов JI.H. Состояние и перспективы развития производства экологически чистых дизельных топлив. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1995. - 97 с.

25. Ковалёва Н.Г., Ковалёва В.Г. Биохимическая очистка сточных вод. -М.: Химия, 1987.-156 с.

26. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. М.: Стройиздат, 1973. -222 с.

27. Кривицкая JI.C. Условия приёма нефтесодержащих стоков в канализацию Москвы / Технология очистки сточных вод г. Москвы. М.: Стройиздат, 1973.-С. 182-195.

28. Классен В.И. Физические методы интенсификации безреагентной очистки оборотных и сточных вод / Водные ресурсы 1973. №6. С. 99-106.

29. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984.-446 с.

30. Лихачёв Н.И., Ларин И.И., Хаскин С.А. и др. Канализация населённых мест и промышленных предприятий / Справочник проектировщика. -М.: Стройиздат, 1981. 639 с.

31. Максимов А.Н., Дунаев Л.М., Матвеев А.Ю., Гусев A.C. Стабилизация экологической обстановки и использование современных видов моторных топлив // Информационно-аналитические аспекты. -М.: СЭБ Интернационал Холдинг, 2001. 368 с.

32. Магарил Е.Р. Экологические свойства моторных топлив. Тюмень: 'ПНУ, 2000.-171 с.

33. Мазлова Е.А., Абросимов A.A. Техника очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1997. - 47 с.

34. Мейник Ф., Штоф Г., Кольипоттер Г. Очистка промышленных сточных вод // JI.-Гостоптехиздат.- 1983.- 646 с.

35. Никифорова Л.О. Интенсификация работы сооружений биологической очистки сточных вод с использованием электромагнитных полей: Дис. д-ра биол. наук. М. 2004. 406 с.

36. Попов А.И. Влияние физико-химических и биохимических факторов на процессы деградации водорастворимой фракции нефти в воде // Водное хозяйство России. 2002. № 6. - С. 530-536.

37. Проблемы экологии газовой промышленности: Научно-технический сборник / Отв. ред. А.Д.Седых. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2002. - 55 с.

38. Проблемы охраны водных ресурсов на объектах газовой промышленности: Мат. Научно-технического совета ОАО «Газпром». -М.: Ротапринт ИРЦ Газпром, 1999. 187 с.

39. Пономарёв В.Г., Йоакимис Э.Г., Монгайт И.Л. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, 1985 - 256 с.

40. Поруцкий Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств. М.: Химия, 1975. - 252 с.

41. Парамонов Ф.Ф., Ермолаева М.А., Горячева H.A. Модифицированный метод определения активности дегидрогеназ в активном иле и аспекты его применения. // Труды ин-та ВОДГЕО. М., 1976, в. 59, С. 27-29.

42. Патент № 09/924791 от 08.08.2001. Waste water treatment with alkanes. Perriello Felix Anthony.

43. Патент № 2000132533/12 (2209186) от 26.12.2000. Способ биологической очистки сточных вод от органических соединений. Кузнецов А.Е., Сафронов В.В.

44. Патент SU № 1579907. Всесоюзный Межотраслевой НИИ по защите металлов от коррозии. Опубл. 23.07.1990.

45. Патент SU № 196632. Юткин Л.А. и др. 15.05.1983.

46. Патент SU № 865830 Ленинградский инженерно-строительный институт. Дата подачи 23.09.1981.

47. Патент SU № 691419 от 25.10.1979. Среднеазиатский НИИ природного газа.

48. Патент US № 3769196. Arnold Wikey. Опубл. 30.10.1973.

49. Роев Г.А. Очистные сооружения. М.: НЕДРА, 1993. - 287 с.

50. Сироткин A.C., Понкратова С. А., Шулаев М.В. Современные технологические концепции аэробной биологической очистки сточных вод // Изд-во Казань.-2002,- 56 с.

51. Сидорчук В.Л. Промышленность Москвы и окружающая среда // Экология и промышленность России. 2001. № 1. - С. 26-29.

52. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. Ленинград: Недра, 1983. -262 с.

53. Скирдов И.В. Исследование и разработка методов интенсификации работы сооружений биологической очистки сточных вод / ВНИИ ВОДГЕО. Док. дис. 1976.

54. Технологии очистки сточных вод: Учебное пособие / Е.А.Мазлова / Под ред. С.В.Мещерякова. М.: ГАНГ, 1997. - 101 с.

55. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки в энергоустройствах. М.: Энергия, 1977.-184 с.

56. Шеер Н.Г. Совершенствование методов биологической и физико-механической очистки производственных сточных вод: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Л.С.Сергеева. М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1990. - С. 7-13.

57. Швецов В.Н. Развитие биологических методов очистки производственных сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. -2004. № 2. С.ЗО-ЗЗ.

58. Химия нефти и газа: Учебное пособие для вузов / А.И.Богомолов, А.А.Гайле, В.В.Громова и др. / Под ред. В.А.Проскурякова, А.Е.Драбкина. Санкт-Петербург: Химия, 1995. - 445 с.

59. Химическая энзимология. Пер. с английского / Под. Ред. И.В.Березина, К.Мартинска. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 278 с.

60. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. М.: Стройиздат, 1980. - 198 с.

61. Tusseau-Vuillemin М.Н. Hydrogen peroxide as a source of dissolved oxygen in COD degradation respirometric experiments // Water Resource. - 2002. № 3. - P. 793-798.

62. Mc. Whirter I. R. Oxidation chalanges air aeration. // Waste treatment. 1971. Sept. c. 53-55.

63. Chin K., Fouhy К. Возможности перспективных технологий окисления загрязняющих веществ органического происхождения. Advanced oxidation mission Search and destroy /Chem. Eng. (USA). 1997. № 7. -C. 39,41,43.