Очистка сточных вод - Промышленная экология 


<= Закрыть

Известные экологи

Владимир Вернадский

Эдуард Зюсс

 

Джеймс Лавлок

Очистка сточных вод

В состав механической и физико-химической очистки сточных вод НПЗ на действующих предприятиях входят песколовки, нефтеловушки, пруды дополнительного отстоя, кварцевые фильтры, флотационные установки.

Предварительная механическая очистка нефтесодержащих сточных вод проводится вначале на песколовках и затем в нефтеловушках. Нефтеловушки открытого типа вызывают повышенную загазованность атмосферного воздуха вредными веществами, особенно в летнее время. Нефтеловушки открытого типа рекомендуется заменять закрытыми, по возможности герметизированными.

В целях повышения эффективности механической очистки сточных вод на отдельных НПЗ устраивают дополнительные сооружения. Из них получили распространение пруды дополнительного отстоя, в которых сточные воды, поступившие с нефтеловушек, освобождаются от части нефтепродуктов и механических примесей. Основным недостатком прудов дополнительного отстоя являются их большие площади, возможность загрязнения воздушного бассейна, необходимость очистки прудов от шлама и нефти. Очистку прудов необходимо проводить по мере накопления шлама, но не реже одного раза в 1-2 года, с применением землесосных установок, шламовых насосов и других механизмов. Для защиты подземных вод от загрязнения дно пруда рекомендуется покрывать слоем глины, асфальта или бетона в виде защитного экрана.

После прудов дополнительного отстоя сточные воды на ряде НПЗ проходят очистку на песчаных фильтрах или флотационных установках. Сточные воды освобождаются от основной части содержащихся в них эмульгированных нефтепродуктов, проходя в фильтрах снизу вверх слои песка и гравия. Для удаления из фильтра отложившейся в нем нефти необходима регулярная его промывка очищенной водой первой системы канализации. Промывная вода далее проходит очистку со сточными водами второй системы канализации. К существенным недостаткам песчаных фильтров следует отнести: образование больших объемов загрязненных промывных вод; возникающее при эксплуатации смещение гравийных слоев; необходимость регулярной замены дефицитного загрузочного материала; их высокая строительная стоимость.

На НПЗ применяют реагентную напорную флотацию. Продолжительность флотации составляет 20-30 мин, длительность насыщения воздухом 1-3 мин. При очистке высокоэмульгированных вод первой системы канализации применение флотационных установок по сравнению с песчаными фильтрами более эффективно.

Коагуляция как самостоятельный процесс очистки сточных вод очень ограниченно используется на НПЗ. Недостатком метода является большой расход минеральных коагулянтов, что приводит к образованию значительного осадка.

Сточные воды НПЗ, прошедшие механическую и физико-химическую очистку, обычно подвергаются биологической очистке.

Биохимическое разрушение нефти, нефтепродуктов и других загрязнений органического происхождения в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий активного ила. Помимо органического вещества, для синтеза живого вещества (бактерий) необходимы также биогенные элементы (азот, фосфор, калий и др.). Недостаток биогенных элементов тормозит биохимическое окисление углеродсодержащих веществ. Соотношение между БПК и содержанием азота и фосфора устанавливается экспериментально: для ориентировочных расчетов необходимого количества биогенных элементов можно пользоваться соотношением БПК:N:Р=100:5:1.
В последующей эксплуатации очистных сооружений эти соотношения уточняют. В качестве биогенных элементов добавляется фосфор, главным образом в виде суперфосфата. Аммонийные соли обычно присутствуют в сточных водах НПЗ, поэтому их в качестве биогенной подпитки не добавляют.

При биохимической очистке в аэротенках (более эффективны по сравнению с аэрофильтрами) до 90% нефтепродуктов окисляется до кислородсодержащих соединений (органических кислот, альдегидов, спиртов, а также до углекислоты и воды).

Эксплуатация аэротенков на НПЗ свидетельствует о возможности очистки нефтесодержащих и химически загрязненных сточных вод как отдельно, так и в смеси с хозяйственно-бытовыми сточными водами при соотношении 1:1. Важнейшим условием, обеспечивающим достаточно высокий эффект биохимической очистки сточных вод НПЗ, является степень их предварительной подготовки на сооружениях механической и физико-химической очистки.

При общем удовлетворительном эффекте очистки сточных вод на биохимических сооружениях ХПК очищенных сточных вод, как правило, остается высоким ‑ 200 мг О2/л и выше, в то время как БПК их составляет лишь 15-20 мг О2/л. Такой разрыв в показателях свидетельствует о наличии в очищенных сточных водах стабильных органических соединений, не поддающихся биохимическому окислению на очистных сооружениях.

 

Были проведены опыты по санитарно-токсикологической оценке сточных вод, прошедших биохимическую очистку, на подопытных животных в течение длительного времени (10-12 мес., т.е. более половины жизни экспериментального животного). В результате показано, что только после разбавления сточных вод в 30-60 раз удается достичь предела, когда они становятся безвредными.

 

При невозможности по санитарным требованиям сброса в водоем биохимически очищенных сточных вод для доочистки рекомендуются биологические или буферные пруды. За время пребывания сточных вод в прудах (до 10 суток) состав сточных вод улучшается. В ряде случаев доочистка в прудах может быть достаточной для сброса сточных вод в водоем. Биологические пруды играют положительную роль в обогащении воды кислородом. Так, при исследовании кислородного режима трехсекционного биологического пруда оказалось, что содержание кислорода в воде повышалось с 0,4 мг/л на входе в пруд до 8,3 мг/л после пребывания воды в третьей секции пруда в течение
5 суток.

Недостатком биологических прудов является то, что для их строительства требуются большие земельные площади. Кроме того, они служат источниками загрязнения атмосферного воздуха. Пруды с искусственной аэрацией, осуществляемой пневматическими или механическими устройствами, занимают значительно меньшие земельные участки.

Среди других методов глубокой доочистки нефтесодержащих сточных вод, прошедших биохимическую очистку, рекомендуют такие, как фильтрование (микрофильтры, песчаные фильтры), сорбцию на активированных углях, озонирование.

 

Локальная очистка

Для очистки сточных вод, содержащих специфические вещества в концентрациях, затрудняющих очистку общего потока, предусматривают сооружения локальной очистки. Такие установки оборудуют специальной технологической аппаратурой для регенерации, очистки или обезвреживания сточных вод. В зависимости от загрязняющих веществ локальные очистные сооружения разделяют на следующие виды:

·        для очистки сернисто-щелочных сточных вод;

·        для обезвреживания серосодержащих сточных вод;

·        для нейтрализации неорганических кислот и их соединений и щелочей;

·        для очистки от органических соединений;

·        для очистки от парафинов и жирных кислот;

·        для очистки от нефтепродуктов с тетраэтилсвинцом.

Как показал анализ состава сточных вод НПЗ, наиболее загрязненными из них являются сернисто-щелочные сточные воды. В них содержание сернистых соединений достигает 50 г/л, нефтепродуктов ‑ 3 г/л, щелочи ‑ 10 г/л и фенолов ‑ 1-10 г/л; эти сточные воды отличаются высокими значениями ХПК (более 100 г О2/л) и БПКполн (80-90 г О2/л). Сернистые органические соединения, важнейшими из которых являются меркаптаны и сульфиды, имеют общее свойство ‑ крайне неприятный запах.

В настоящее время основная масса сернисто-щелочных сточных вод подвергается биохимической очистке в составе второй системы канализации. Успех биохимической очистки сернисто-щелочных сточных вод в значительной степени зависит от надежного усреднения расхода и концентрации.

Для удаления из сернисто-щелочных сточных вод сероводорода рекомендуется метод карбонизации. Сущность метода заключается в вытеснении из сточных вод сероводорода и других сернистых соединений с помощью диоксида углерода. Необходимый для процесса диоксид углерода выделяют из дымовых газов.

Другим способом обезвреживания (удаления сероводорода) сернисто-щелочных вод является окисление кислородом воздуха сульфидов в тиосульфаты при повышенной температуре и давлении.

В технологических конденсатах, образующихся в производстве при конденсации водяного пара, содержатся в больших концентрациях сульфиды. Технологические конденсаты могут быть сброшены во вторую систему канализации после окисления сульфидов в тиосульфаты или в первую систему канализации при применении других методов очистки от сероводорода, которые не вызывают повышения содержания солей в технологических
конденсатах.

Сточные воды, содержащие неорганические кислоты и их соединения,
а также щелочи, нейтрализуют на локальных нейтрализационных установках. Кислые и щелочные воды, загрязненные нефтепродуктами, перед нейтрализацией очищают. Шлам с установок нейтрализации направляют в шламонакопители, а нейтрализованные сточные воды ‑ в сеть второй системы канализации.

Сточные воды, содержащие органические соединения (фенол, крезол, фурфурол, бензол, дихлорэтан, дихлорметан, метанол, метилэтилкетон и др.), поступают на общезаводские сооружения биохимической очистки непосредственно или в отдельных случаях после локальной очистки, если указанные соединения содержатся в концентрациях выше допустимых норм. Сброс этих сточных вод в первую или вторую систему канализации решается в зависимости от загрязнения их солями.

Сточные воды, загрязненные парафинами и водонерастворимыми жирными кислотами, очищают на локальных продуктоловушках, аналогичных по устройству нефтеловушкам. В продуктоловушках сточные воды подогревают для поддержания парафинов и водонерастворимых жирных кислот в жидком состоянии. Собранные парафины и жирные кислоты используют в производстве после соответствующей переработки. Сточные воды, имеющие кислую реакцию, нейтрализуют известью и направляют на биохимическую очистку.

Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами с тетраэтилсвинцом (ТЭС), проходят локальную очистку перед сбросом в сеть второй системы канализации. Без полного извлечения тетраэтилсвинца спуск этих вод в канализацию не допускается. Для удаления тетраэтилсвинца из сточных вод используют метод экстракции ТЭС бензином или метод озонирования.