Регенеративная технология обработки углеводородсодержащих вод тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.23, кандидат технических наук Исакова, Анна Викторовна

• Исакова, Анна Викторовна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Исакова, Анна Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОЧИСТКЕ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД.:.

1.1 Экологическое состояние водных ресурсов России.

1.2 Химический состав нефтяных фракций.

1.3 Особенности влияния углеводородов на водные источники и почву.

1.4 Очистка сточных вод от углеводородов на нефтеперекачивающих станциях и объектах нефтегазового комплекса.

1.5 Выводы к первой главе.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Анализ схемы очистки сточных вод НПС.

2.2 Анализ проектных решений по очистке сточных вод на очистных сооружениях НПС.

2.3 Последовательность проведения исследований на объектах НПС.

2.3 Проведение исследований по интенсификации очистки углеводородсодержащих сточных вод на НПС.

ГЛАВА III. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НПС.

3.1 Гидробиологический анализ на прудах.

3.2 Экологический мониторинг прилегающих водных объектов к НПС.

3.2.1 Обследование пруда-испарителя на НПС.

3.2.2 Обследование нефтеловушки на НПС.

3.3 Проблемы очистки сточных вод НПС от углеводородов.

3.4 Выводы к третьей главе.

ГЛАВА IV. РАЗРАБОТКА РЕГЕНЕРАТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ

ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД.

4.1 Механизм удаления углеводородов из сточных вод с использованием метода жидкостной экстракции.

4.2 Экспериментальные исследования по определению процессов экстракционной очистки сточных вод от углеводородов.

4.3 Разработка пилотной установки.

4.4 Методика проведения эксперимента на пилотной установке.

4.5 Эксперименты экстракционно-сорбционной очистки на модельных и сточных водах.

4.6 Математическая модель расчёта числа экстракционных колонн.

4.7 Выводы к четвёртой главе.

ГЛАВА V. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НПС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ УСТАНОВКИ.

5.1 Промышленное апробирование экстракционно-сорбционной установки на сточных водах.

5.2 Анализ эффективности применения экстракционно-сорбционной установки на очистке углеводородсодержащих сточных вод.

5.3 Технико-экономическое обоснование применения регенеративной технологии на НПС.

5.4 Интенсификация технологии очистки сточных вод НПС для снижения нагрузки на биологические пруды и пруды-испарители.

5.5 Выводы к пятой главе.

ВЫВОДЫ К ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регенеративная технология обработки углеводородсодержащих вод»

В последние годы, для удовлетворения растущих потребностей человечества, значительно увеличились объёмы добычи нефти и газа. На предприятиях нефтегазового комплекса ежедневно образуются тысячи тонн отходов, выбросов в атмосферу и сбросов не доочищенных сточных вод в открытые водоёмы, содержащих большой перечень загрязняющих веществ, поступление которых в окружающую среду наносит вред природе.

Нефть и нефтепродукты являются опасным и широко распространёнными загрязняющими веществами. Согласно проведённым исследованиям [1] в большей части открытых водоёмов территории России превышена предельно допустимая концентрация нефтепродуктам в 9-15 раз [2, 3], в районах нефтеналивных терминалов из-за отсутствия береговых очистных сооружений превышение достигает более чем в 200 раз [4]. В соответствии с этим законодательство РФ и многих других стран, стали предъявлять жесткие требования к качеству очистки сточных вод, поскольку в большинстве случаев они отводятся в небольшие ручьи, реки или водоёмы.

Одним из источников поступления нефтесодержащих сточных вод являются объекты магистрального нефтепровода (МН). В настоящее время Россия обладает самой протяженной системой магистральных нефтепроводов (МН) в мире. Для доставки нефти с удаленных нефтяных месторождений Сибири к пункту переработки и экспорта, нефть проходит почти 50 тысяч километров по трубопроводным магистралям. Транспортировку осуществляют более 400 нефтеперекачивающих станций (НПС) [5]. Самым крупным загрязнителем на объектах МН являются резервуарные парки и нефтеналивные терминалы. На промежуточных НПС также образуются значительные объёмы нефтесодержащих сточных вод.

Характерной особенностью предприятий транспортировки нефти является отсутствие возможностей оборотного использования воды, что приводит к неизбежному сбросу сточных вод в окружающую среду. Средний расход производственных сточных вод НПС без резервуарного парка л л составляет 6-50 м /сут, на НПС с резервуарным парком 50-2000 м /сут [6-8].

В связи с увеличением объёмов продажи нефти в Европейские страны значительно увеличилась нагрузка на объекты МН. Большая часть - 70% НПС построены в 60-70-е годы, очистные сооружения станций испытывают колоссальную нагрузку, морально устаревшая техническая оснащенность не справляется с поступающими объёмами сточных вод. Вновь реконструируемые очистные сооружения НПС не всегда удовлетворяют предъявляемым требованиям и содержат в себе дополнительные проблемы и затраты. В связи с этим на многих НПС сложилась сложная экологическая обстановка, требующая немедленного решения.

Данная работа посвящена изучению экологической обстановки на объектах МН, выявлению состояния очистных сооружений, значимости и эффективности проводимого технического перевооружения.

На протяжении 80-ти лет очистка нефтесодержащих сточных вод остаётся одной из самых актуальных. Первые крупные публикации в этой области появились в 1932г. Марушева Д.В. [4]. Активный всплеск публикации произошел в 60-70-е годы. Были выпущены монографии и книги авторами: Карелиным А.А., Яковлевым С.В., Пономарёвым В.Г., Брусельницким Ю.М., Поруцким Г.В. В 80-90-е годы вышли работы Стахова Е.Г., Ризо Е.Г., Торочешникова Н.С. В настоящее время продолжают проводить исследования Абросимов А.А., Жмур Н.С., Тихомиров Г.И. и др.

Исследовательская работа, представленная в данной диссертации, позволяет использовать полученные результаты непосредственно на промышленных предприятиях нефтегазового комплекса в настоящее время. Внедрение регенеративной технологии при очистке углеводородсодержащих сточных вод является актуальным и представляет большой практический интерес, так как позволяет снизить нагрузку по нефтепродуктам на пруды-испарители и биологические пруды.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология», Исакова, Анна Викторовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ научно-технической литературы и опыт эксплуатации промышленных сооружений на НПС показали, что существующие традиционные технологии очистки нефтесодержащих сточных вод не позволяют достичь нормативных значений сброса очищенных вод в открытые водоёмы. Проведенный экоаналитический мониторинг 24 НПС показал, что пруды-испарители испытывают повышенную нагрузку по нефтепродуктам в 10. 100 раз.

2. Впервые выполнен комплекс исследований по использованию регенеративной технологии для очистки промышленных сточных вод, где в качестве экстрагента использовались нефтяные масла с плотностью 0,860,91 г/см3, плохо растворимые в воде, но хорошо улавливающие углеводороды.

3. Определены гидравлические режимы подачи сточной воды, зависимости эффективности очистки от типа масла, его плотности, температуры воды, скорости фильтрации, высоты фильтрующего слоя и начальной концентрации поступающих нефтепродуктов.

4. Исследованы условия работы экстракционно-сорбционного сооружения, позволяющего достичь эффективности очистки воды от нефтепродуктов на уровне 40-85% на каждой колонне (ступени), не изменяя первоначального их состояния, что обеспечивает последующий возврат нефтепродуктов в производственный цикл. В результате последовательно-каскадного соединения колонн суммарный эффект очистки по нефтепродуктам составляет 98,9%, по фенолам 85%.

5. Промышленные испытания на производственных сточных водах подтвердили установленные закономерности и показали целесообразность внедрения регенеративной экстракционно-сорбционной обработки после нефтеловушек.

6. Предложенные варианты интенсификации технологической схемы очистки сточных вод на НПС с включением ступени экстракционно-сорбционной обработки позволят значительно снизить нагрузку на пруды-испарители и биологические пруды.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Исакова, Анна Викторовна, 2008 год

1. Юсфин Ю.С., Леонтьев Л.И., Черноусов П.И. Промышленность и окружающая среда. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002 - 469 с.

2. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. — М.: «Химия», 2002 608 с.

3. Тихомиров Г.И. Физическое моделирование и разработка регенеративных деэмульгаторов очистки судовых нефтесодержащих вод. Дис. д.т.н., Владивосток, 2007 - 289 с.

4. Васильев Г.Г., Коробков Г.Е., Коршак А.А.и др. Трубопроводный транспорт нефти. М.: Недра, 2006 - Т.1, 407 е., Т.2, 621 с.

5. НД. Очистные сооружения на объектах ОАО «АК «Транснефть». Нормы технологического проектирования. — М.: 2005. -218 с.

6. НД. Технологический регламент эксплуатации и технического обслуживания очистных сооружений сточных вод на объектах магистральных нефтепроводов. М.: 2007. -138 с.

7. Исакова А.В. Технология очистки промышленных стоков на НПС// Трубопроводный транспорт нефти. Материалы VII научно-технической Конференции молодёжи ОАО «АК «Транснефть» 2007., №6. С. 16-18.

8. Степанова Г.С., Зобов В.В., Березинский Л.А. и др. Оценка токсичности водорастворимых компонентов нефти и нефтепродуктов на Dafnia Magna и Salmonella ТурЫтигшт/ТХимия нефти и газа: Материалы 4 Международной конференции, Томск, 2-6 октября, 2000 Т.2.

9. Арене В.Ж., Грнднн О.М.и др. Эффективные сорбенты для ликвидации нефтяных разливов//Экология и промышленность России. 1997, Ноябрь. С. 32-45.

10. Попов А.А., Соловьянов А.А. На трёх китах// Нефть России. 1999, №9

11. Ильницкий А.Д., Худолеев Н.Г. Канцерогенные вещества в водной среде. -М.: «Химия», 1993 289 с.

12. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. М.: «Техника», ТУМА ГРУПП, 2004 -288 с.

13. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. — М.: «Акварос», 2003 512 с.

14. Карякин А.В., Грибовская И.Ф. Методы оптической спектрометрии и люминесценции в анализе природных и сточных вод. М.: «Химия», 1987 — 304 с.

15. Сейдалиев Г.С. Влияние нефтесодержащих стоков на состояние водных ресурсов// Вестник Воронежского Университета. Геология. 2003, №2.

16. Конев Ю.В., Елецкий Б.Д., Воловик С.П., Корпакова И.Г. Проблемы устойчивого развития Российского Азово-черноморья в условиях интенсификации нефтегазового комплекса// Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2006, №9. С. 27-37.

17. Каменыциков Ф.А., Богомольный Е.И. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта. М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2006 - 528 с.

18. Хаустов А.П., Редина М.М. Охрана окружающей среды при добыче нефти. М.: «Дело», 2006 - 551 с.

19. Курапов А.А., Зорникова О.И., Татарников В.О.и др. Особенности загрязнения устьевого взморья Волги нефтяными углеводородами по данным производственного экологического мониторинга//Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2006, №11. С. 15-18.

20. Шевченко M.A. Органические вещества в природной воде и методы их удаления. Киев, «Наукова думка», 1966. - 203 с.

21. Свиридов В.В. Закономерности очистки воды от масел и нефтепродуктов с помощью сорбционно-коалесцирующих материалов. Дис. канд. техн. наук., г.Екатеринбург, 2005. 196 с.

22. Пункты наблюдения в составе систем мониторинга геологической среды// Экология производства. 2007, №12.

23. Технологии восстановления почв, загрязнённых нефтью и нефтеподуктами. Справочник. М.: РЭФИА и НИА-Природа, 2003 - 255 с.

24. Яковлев С.В., Шишкин З.Н., Карелин А.А. и др. Канализация. М.: Госстройиздат, 1960 - 592 с.

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

26. Круглый стол. Заседание второе. Тема: Очистка сточных вод от минеральных масел и нефтепродуктов. Методы и сооружения.

27. Эффективность и рамки применимости// Вода и экология проблемы и пути решения. 2003, №2. С. 33-45.

28. Родионов А.И., Торочешников Н.С. и др. Техника защиты окружающей среды. М.: «Химия», 1989 - 507 с.

29. Круглый стол. Заседание первое. Тема: Коалесценция: явление и методы реализации в технологии очистки сточных вод//Вода и экология проблемы и пути решения. 2002, №1. С. 57-68.

30. Брусельницкий Ю.М. Судовые устройства очистки трюмно-балластных вод от нефтепродуктов. Ленинград, «Судостроение», 1966 - 199 с.

31. Тихомиров Г.И. Физическое моделирование и разработка регенеративных деэмульгаторов очистки судовых нефтесодержащих вод. Дисс. докт.тех.наук, Владивосток, 2007 — 289 с.

32. Калиниченко А.Б. Эффективность очистки льяльных вод в коалесцентных деэмульгаторах и разработка метода её экспресс оценки. Дисс. канд.тех.наук, Владивосток, 2005 — 103 с.

33. Тихомиров Г.И. Регенеративные фильтры для нефтеводяных сепараторов// Экология и промышленность России. 2003, Ноябрь. С. 4-8.

34. Патент. RU №2288024. Волгоградский государственный политехнический университет. Опубл. 27.11.2006.

35. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 1977 — 356 с.

36. Abwasserreinigugng. Hartwig Peter. Совместная очистка городских и промышленных сточных вод. Regelungstechnische Verknupfung von industrieller und kommunaler. Unweltpraxis. -2001, № 10. C. 41-43.

37. Lin Sheng H., Wang Chuen S,J. Двухступенчатая очистка высококонцентрированных сточных вод. Teatment of highstregth phenolic waswater by a new two-step method// Hazardous Mater. 2002, 90, №2. C. 205216.

38. Гандурина Л.В., Андрейченко А.П., Буцева JI.H. и др. Интенсификация очистки нефтесодержащих сточных вод// Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2004, №4. С. 24-26.

39. Мацнев А.И. Флотационная очистка сточных вод. Киев, 1976 - 132 с.

40. Mooyong Y.Han. Моделирование процесса напорной флотации: влияние свойств частиц и пузырьков// Вода и экология проблемы и пути решения. — 2002, №4. С.25-31.

41. Трейбал Р.Т. Жидкостная экстракция. М.: Химия. 1966 - 724 с.

42. Векслер Г.Б., Волчек A.M., Шаровар И.И., Иванов Д.А. Комплексная установка очистки нефтесодержащих стоков и донных отложений с использованием низкокипящих экстрагентов// Записки горного института. — 2005, Том 166. С. 40-41.

43. Галлеев Р.Г., Егоров И.В., Имашев У.Б., Иокимис Э.Г.и др. Способ очистки сточных вод от фенола. Патент №02116974, опубл. 10.08.1998.

44. Тронов В.П., Гуфранов Ф.Г., Ли А.Д., Волков Ю.Н., Игаев Т.И. Способ очистки нефтепромысловых сточных вод. Патент №1754666А1, опубл. 15.08.1992.

45. Рафиков С.Р., Никитин Ю.Е., Егуткин Н.Л. Способ очистки сточных вод от фенола. Патент №513012, опубл. 05.05.1976.

46. Вознесенский В.Н., В.В. Лядов, В.П. Максимов. Устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов. Патент №2108429, опубл. 10.04.1998.

47. Н.В.Миклашевский, С.В. Королькова. Чистая вода. Системы очистки и бытовые фильтры. СПб. БХВ С.-Петербург, Издательская группа «Арлит». 2000 - 240 с.

48. Гляденов С.Н., Прокуева С.С. Фильтрующие материалы: практика применения// Экология и промышленность России. 2002, Ноябрь. С. 35-38.

49. Internetfiles, 2007. www.uralhimsorb.ru

50. Тарнопольская М.Г., Ковалёва И.Б. Универсальная загрузка фильтров очистки воды МИУ-С из специфического природного угля// Вода и экология. -2002, №4. С. 40-44.

51. Ильин В.И., Колесников В.А., Денисова М.А. Совершенствование технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов и ПАВ методом электрофлотации// Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2006, №5. С. 3-4.

52. Ризо Е.Г. Оценка реальных возможностей использования магнитных и электромагнитных полей обработки природных и сточных вод// Вода и экология проблемы и пути решения. 2002, №4. С. 48-59.

53. Гущин А.А. Физико-химические закономерности очистки воды от нефтепродуктов при электрохимическом и комбинированном с озоном воздействии. Дисс. канд.тех.наук, 2001 152 с.

54. Бухгалтер Л.Б. Использование озона для очистки сточных вод от нефтепродуктов//Экология и промышленность России. 1997 - июнь. С. 21-23.

55. Бурносова С.П. Применение озона для локальной очистки промышленных чточных вод//Журнал физической химии. — 1992, Т. 66, №4. С. 394-398

56. Костюченко С.В., Волков С.В., Зайцева С.Г. Опыт и перспективы практического применения обеззараживания сточных вод УФ-излучением// Водоснабжение и санитарная техника. 2002, №1. С. 33-35.

57. МУ 2.1.800-99 «Организация Госсанэпиднадзора за обеззараживанием сточных вод».

58. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. — М.: АСВ, 2004 704 с.

59. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1985 - 337 с.

60. Строганов С.Н. 5-й отчет Совещания по очистке сточных вод. Том 1, часть 4-я. Обзор современного состояния очистки сточных вод посредством искусственной аэрации с активным илом. Москва, МКХ им. Ф. Я. Лаврова, 1925. С. 178-346.

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

62. Никифорова Л.О. Интенсификация работы очистных сооружений биологической очистки сточных вод с использованием электромагнитных полей. Дисс. докт.биол.наук. Москва, 2004 - 407 с.

63. Симонов Е. Г. Химия воды и микробиология. Микробиология. Учебн. Пособие. СПб: СПГУВК, 1995 - 22 с.

64. Похлебаева Т.Ю. Интенсификация работы сооружений биологической очистки сточных вод. Диссертация канд.тех.наук, г.Щёлково, 2006 — 115 с.

65. Яковлев С.В. Биологические фильтры. — М.: Стройиздат. 1975 136 с.

66. Белюченко Ю. П., Гордеев Л. С., Комиссаров Ю. С. Замкнутые системы водообеспечения химических производств. М.: Химия, 1996 272 с.

67. Изжеурова В.В., Павленко Н.И., Хенкина Л.М., Карпова Т.Н. Влияние некоторых экологических факторов на биоокислительные процессы в нефтесодержащих сточных водах//Химия и технология воды. 1993, Том 15, №15. С. 393-397.

68. Мурыгина В.П., Войшвилло И.Е., Калюжный С.В. Биопрепарат «Родер», для очистки повч, почвогрунтов, пресных и минерализованных вод от нефти и нетепродуктов// Экологический системы и приборы. 2002, №10.

69. Патент. RU №2270063. ООО ПКФ «Бигор». Опубл. 20.02.2006.

70. Патент. RU №22322133. ООО «Спецнефтемаштехнологии». Опубл. 10.07.04.

71. Розвага Р.И., Толмачёва Е.В. и др. Использование консорциумов штаммов нефтеокисляющих бактерий для очистки сточных вод// Цветная металлургия. 1998, №10. С. 26-29.

72. Хлытчиев А.И., Бережной С.Б., Барко В.И. Очистка нефтесодержащих промышленных сточных вод// Экология и промышленность России. 2003, Май. С.17-18.

73. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.

74. Алёшечкин В.Н., Кумани М.В. Способ биологической доочистки сточных вод// Экологические системы и приборы. 2003, №5. С. 52-54.

75. Токарева Н. Чудо из мира динозавров//Социальная работа. 1999, №2/13. С. 19-20.

76. Дмитриев А.Г. Журнал Загадки ровесника динозавра//Социальная работа. -1999, №1/12. С. 13-14.

77. Дмитриев А.Г. Технология биологической очистки и доочистки малых рек, водоёмов и стоков// Экология и промышленность России. 1998, Апрель. С. 12-15

78. Ghobrial М. G., Siam Е. Е. Использование высшей водной растительности для очистки сточных вод. The use of the water velvet Azolla filiculoides in wastewater treatment// Water and Environ. Manag. 1998, 12, № 4. C. 250-253.

79. Исакова A.B. Оптимизация работы очистных сооружений//Трубопроводный транспорт нефти. Материалы IV Научно-технической конференции молодёжи ОАО «АК «Транснефть» 2004, №6. С. 17-18.

80. МИ 2335-2003 ГСИ. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа.

81. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.

82. Ягодин Г.А., Каган С.З., Тарасов В.В. и др. Основы жидкостной экстракции. М.: Химия. 1981 - 400 с.

83. Артемов В.Н., Бирало В.Г., Поздникин А.И. Устройство для очистки воды от жидких нефтепродуктов. Патент №2272000 С2, опубл. 20.03.2006.

84. Справочник «Топлива, смазочные материалы, технические жидкости» ассортимент и применение. М.: Техинформ, 1999 - 596 с.

85. Лапицкая М.П., Зуева Л.И., Балаескул Н.М., Кулешова Л.В. Очистка сточных вод (примеры расчётов). Мн.: Выш. Шк. 1983 - 255 с.