Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения нефтью (стр. 2 )

После обезвоживания нефтепродукты подаются на переработку в основном производстве.

В подтоварной воде содержится 20–1500 мг/л нефтепродуктов, взвешенных веществ 40–500 мг/л. Оброс ее производится в сеть канализации II-ой системы перед нефтеловушками.

В процессе механической очистки сточных вод в сооружениях образуются осадки (нефтешлам), которые направляются в шламонакопители. Сюда же направляются осадки из резервуаров с нефтью, а также осадки и из нефтеотделителей оборотной системы.

Шламонакопители представляют собой обвалочные земляные емкости, разделенные на секции. Сооружения рассчитываются на 5–10 лет.

Отделившаяся от осадка вода сливается сверху через переливные колодцы и возвращается на очистные сооружения.

Объемы осадков бывают очень большими и проблема их удаления является весьма сложной.

В настоящее время внедряется в практику метод сжигания нефтешлама.

Установки сжигания нефтешлама эксплуатируются на Ново-Ярославском, Уфимском заводах и построены на Полоцком нефтеперерабатывающем заводе. Согласно приказу Миннефтехимпрома от 21.1.1972 г. № 48 к 1976 г. установки сжигания нефтешлама будут построены еще на 8 предприятиях отрасли.

Биохимическая очистка и методы доочистки

Сточные воды, прошедшие механическую, физико-механическую или физико-химическую очистку содержат еще значительное количество растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов, а также других органических загрязнений, вследствие чего не могут быть сброшены в водоем без дальнейшей очистки. Для этой цели на современных нефтеперерабатывающих заводах применяется биохимическая очистка. Применение биохимической очистки стало особо актуальным при развитии нефтехимических производств на НПЗ.

Биохимическая очистка нефтесодержащих сточных вод может производиться как в смеси с хозяйственно-бытовыми водами, так и самостоятельно. В первом случае биогенные элементы черпаются из бытовой сточности воды, во втором случае требуется добавлять их. Обычно добавляют соль фосфорной кислоты и соль аммония. Для ориентировочных расчетов потребного количества биогенных элементов пользуются соотношением БПК : N : P=100 : 5 : 1.

Ориентировочные данные уточняются в процессе эксплуатации. В результате аэробных окислительных процессов органическое вещество сточных вод минерализуется до конечных продуктов – углекислоты и воды или до промежуточных продуктов.

Изучение химических изменений, происходящих с углеводородами нефти, показало что только небольшая часть углеводородов нефти окисляется полностью до углекислоты и воды (, 1967). Основная часть превращается в продукты неполного окисления углеводородов – многоатомные спирты, альдегиды, фенолы, органические кислоты. Часть углеводородов нефти расходуется на прирост биомассы активного ила. Так как биохимическая очистка сопровождается аэрацией, то при этом часть органических веществ (до 30–40 %) выдувается – это наиболее летучие углероды, а также продукты их окисления (альдегиды, спирты и пр.). В активном иле происходит накопление углеводородов с более высоким молекулярным весом.

В процессе биохимической очистки сточных вод происходит также окисление и некоторых минеральных веществ–сероводорода до серы и серной кислоты, а аммиака до азотистой и азотной кислот (нитрификация).

Для биохимической очистки нефтесодержащих сточных вод применяются те же сооружения, что и для очистки бытовых сточных вод - аэрофильтры, аэротенки. Аэротенки являются более легко управляемыми и более эффективными сооружениями для очистки сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий.

Аэрофильтры для очистки сточных вод эксплуатируются на Ново-Горьковском и Полоцком нефтеперерабатывающих заводах в настоящее время лишь в качестве II ступени. В качестве первой ступени биохимической очистки эксплуатируются аэротенки.

В «Нормах по проектированию водоснабжения и канализации нефтеперерабатывающих заводов» для сточных вод II-й системы канализации рекомендуется биохимическая очистка в смеси с хозяйственно-бытовыми водами. Оптимальное соотношение производственных и хозяйственно-бытовых стоков 1:1, минимальное – 1–0,3. В качестве хозяйственно-бытовых стоков используются стоки завода, поселков, городов. На Рязанском НПЗ биологическая очистка стоков проводится совместно со стоками города и другими промстоками района.

Перед поступлением в аэротенки промстоки не проходят отстаивания в первичных отстойниках, а бытовые воды до смещения с производственными отстаиваются в первичных отстойниках. Применяется одноступенчатая и двухступенчатая биохимическая очистка. Характеристика стоков, обуславливающая применение того или иного вида очистки, приведена в таблице.

№№ п/п	Наименование загрязнений	Одноступенчатая	Двухступенчатая
1.	Нефтепродукты, мг/л
2.	БПКполн, мг/л О2
3.	Сульфиды, мг/л
4.	Соли, г/л
5.	Деэмульгатор по допустимой концентрации

Одноступенчатая очистка стоков второй системы

Расчетные параметры:
Продолжительность аэрации	6–8 часов
Объем регенератора	30 %
Удельный расход воздуха при высоте слоя воды в аэротенке 4 м	20–-25 м3/м3
Концентрация активного ила по сухому веществу	2- -3 г/л
Средний прирост активного ила по сухому веществу	22
Концентрация биогенных элементов –	25 г/м
азота	10–15 мг/л
фосфора	2-3 мг/л
Продолжительность отстаивания на вторичных отстойниках	3 част
Расчетный эффект очистки (мг/л):
БПКполн	15-20
Вещества, экстрагируемые серным эфиром*	10–15
В том числе углеводороды нефти	3–5
Взвешенные вещества	25–30
Растворенный кислород	3–4
Запах нефтепродуктов	отсутствует

_______________

* По «Унифицированным методам анализа вод» (М., 1973 г.) в качестве экстрагента для извлечения нефти и нефтепродуктов из воды рекомендуется растворитель – хлороформ, вместо серного эфира, или четыреххлористый углерод.

Двухступенчатая очистка стоков второй системы

Расчетные параметры:
Продолжительность аэрации –
в первой ступени	3-4 часа
во второй ступени	6–8 часов**
Удельный расход воздуха при высоте слоя воды в аэротенке 4м –
на первой ступени	30–40 м3/м3
на второй ступени	15–20 м3
	на 1 м3
Концентрация активного ила по сухому веществу –
в первой ступени	3–4,5 г/л
во второй ступени	0,5–1 г/л
Продолжительность отстаивания –
после первой ступени	1,5 часа
после второй ступени	3 часа

___________________

** На некоторых действующих заводах, в зависимости от условий проведения биохимической очистки, применяется большая продолжительность аэрации – 18 часов и более.

Концентрацию биогенных элементов принимают такую же, как для одноступенчатой очистки.

Регенерацию ила рекомендуется производить только в первой ступени. Объем регенератора должен составлять 30 % от объема сооружений 1 ступени.

Расчетный эффект очистки (мг/л):
БПКполн	10-20
Вещества экстрагируемые серным эфиром*	8-20
В том числе углеводородов нефти	3-5
Запах нефтепродуктов	отсутствует.
Деэмульгатор	по расчету
Взвешенные вещества	25–30
Фенолы (при исходном в смеси 20)	0,1
Растворенный кислород	3-4

Для сточных вод первой системы канализации, как указано было выше (см. стр. 19), биохимическая очистка рекомендуется как один из методов, позволяющий использование всех промливневых вод в оборотных системах водоснабжения. Очистка рекомендуется одноступенчатая с биогенной подпиткой.

Расчетные параметры:
Продолжительность аэрации	6 часов
Объем регенератора	30 %
Удельный расход воздуха при высоте слоя воды в аэротенке 4 м	25–30 м3/м3
Концентрация активного ила по сухому веществу	2–4 г/л
Средний прирост активного по сухому веществу	25-50 г/л
Концентрация биогенных элементов:
Фосфора	3 мг/л
Люта	до 15 мг/л (добавляется в случае необходимости)
Продолжительность отстаивания во вторичных отстойниках	3 часа
Расчетный эффект очистки (мг/л):
БПКполн	15–20
Вещества, экстрагируемые серным эфиром	10–15
В том числе углеводороды нефти	3–5
Взвешенные вещества	до 25

_________________

* Унифицированные методы анализа вод (М., 1971, 1973 гг.) рекомендуют экстрагент – хлороформ или четыреххлористый углерод.

Биохимически очищенные сточные воды первой системы канализации рекомендуется подвергать фильтрации в соответствии с утвержденными требованиями для использования их в оборотных системах.

В настоящее время для очистки сточных вод II-й системы канализации аэротенки эксплуатируются на Ново-Ярославском, Рязанском, Киришском, Новокуйбышевском, Куйбышевском, Орском.

По данным завода и института им. эффективность работ сооружений биохимической очистки Ново-Ярославского завода (1969–1970 гг.) была близка к расчетной. Так, в очищенной сточной воде БПКполн среднем составляло 22 мг/л O2, содержание эфирорастворимых веществ 18 мг/л, взвешенных веществ 33 мг/л, фенолов – 0,04 мг/л. Эффективность по снижению составляла по БПКполн – 82 %, по эфирорастворимым веществам – 70 %, взвешенным веществам – 53 %, фенолам – 97 %.

За этот период сооружения биохимической очистки завода были представлены: аэротенком I-ой ступени, который работал как предаэратор и предназначался для окисления и отдувки сероводорода и легких углеводородов. Аэротенк II ступени работал с добавкой хозяйственно-бытовых вод (от завода, ТЭЦ, сажжевого завода). Время аэрации в I-ой ступени очистки – 6 часов, во второй ступени – 11 часов. Время отстоя во вторичном отстойнике I-ой ступени – 1,5 часа во вторичном отстойнике II-й ступени – 3 часа.

В тот же период времени эффективность очистки сточных вод Ново-Горьковского нефтеперерабатывающего завода, где сооружения биохимической очистки были представлены аэрофильтрами, была значительно ниже – по БПК5, – 69 %, по эфиро-растворимым веществам около 50 %, фенолам – 94 %.

При этом надо отметить, что подготовка сточных вод к биохимической очистке на Ново-Горьковском заводе по эфиро-растворимым веществам всегда была выше, чем на Ново-Ярославском заводе. Учитывая, что эффективность очистки в аэрофильтрах была невелика, а количество сточных вод в связи с расширением завода увеличивается, в настоящее время для биохимической очистки на данном заводе построены аэротенки, а аэрофильтры с 1973 г. используются в качестве сооружений II-й ступени. Для той же цели служат аэрофильтры на Полоцком НПЗ.

В настоящее время сооружения биохимической очистки имеются на большом ряде заводов и проектируются для всех вновь строящихся, реконструируемых и расширяющихся НПЗ и НПК.

По последним данным (1973 г.) наиболее эффективно работают сооружения биохимической очистки на Рязанском, Киришском, Куйбышевском, Сызранском, Грозненском им. Шерипова заводах. Содержание эфироизвлекаемых веществ и фенолов БПКполн в очищенных водах этих заводов соответствует расчетному эффекту «Норм». По ряду заводов отмечалось превышение установленных нормативов по некоторым показателям качества воды, поступающей на сооружения (Ново-Ярославский, Ново-Куйбышевский, Ново-Уфимский XXII съезда КПСС заводы), что влекло за собой недостаточную эффективность очистки.

Таким образом биохимическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий является неотъемлемым звеном очистки.

Если при этом санитарные условии спуска в водоем биохимически очищенных сточных вод не соответствуют «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», то предусматривается доочистка их.

Из сооружений доочистки наибольшее распространение получили буферные пруды.

На Ново-Горьковском и Ново-Ярославском заводах буферные пруды эксплуатируются более 10 лет. На Ново-Горьковском заводе стоки подаются в два пруда емкостью до 130000 м3 через спринклерные головки, что дополнительно аэрирует воду. При недостаточной эффективности аэрофильтров* для биохимической очистки сточных вод значение аэрируемых прудов для доочистки стоков Ново-Горьковского завода было весьма существенным. Время отстоя в прудах – около 9 суток.

______________

* В период нашего обследования технической эффективности работы очистных сооружений Ново-Горьковского завода сооружения очистки были представлены аэрофильтрами.

На Ново-Ярославском заводе буферные пруды состоят из 5 секций, четыре из которых работают параллельно. Время отстоя в прудах около 7,4 суток.

Пребывание биохимически очищенных сточных вод в прудах приводит к улучшению стоков по всем показателям. Так по данным наших исследований (1969–1970 гг.) БПК сточной воды снижалось по обоим заводам на 40–60 %. Содержание эфирорастворимых веществ на 40–50 %.

В настоящее время пруды эксплуатируются на 9 предприятиях при времени отстоя от 3 до 9 суток. Хорошо работают пруды на Ново-Горьковском, Ново-Ярославском, Полоцком, Пермском заводах. По данным 1973 г. эффективность очистки по БПК – 51–57,5 %, по эфирорастворимым веществам 35,6–50,4 %, по фенолам 65,2 – 74,5 %.

По «Нормам» буферные пруды должны состоять из 2-х параллельных трехступенчатых секций и рассчитываются на 5–10-суточное пребывание сточных вод на полное развитие предприятия.

В качестве сооружений доочистки биохимически очищенных сточных вод в отдельных случаях рекомендуются также песчаные фильтры, микрофильтры, аэрационные устройства. Для освобождения сточных вод от биохимически неразлагаемых веществ эффективен метод сорбции на активированных углях.

Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, загрязненных специфическими веществами

(наряду с нефтепродуктами)

Сернисто-щелочные сточные воды (сернистые щелока) сбрасываются с технологических установок, защелачивания светлых нефтепродуктов и газов, перерабатывающих сернистые и много-сернистые нефти. Концентрация и количество их не постоянны, сброс производится периодически.

На ряде нефтеперерабатывающих заводов (Ново-Горьковский, Ново-Ярославский, Рязанский и др.), сернистые щелока подвергаются биохимической очистке совместно со стоками II-ой системы канализации, при этом регламентируется содержание сульфидов в общем стоке. Как указано выше при одноступенчатой очистке оно не должно превышать 20 мг/л.

Необходимым условием для успешной биохимической очистки является достаточно надежное их усреднение по расходу и концентрации. Сернистые щелока проходят узел нефтеулавливания и усреднение.

Ряд заводов (Орский НПЗ, Уфимский ОЛНПЗ и др.) практиковали передачу сернистых щелоков Ново-Троицкому заводу хромовых соединений на переработку на сернистый натр, что с санитарных позиций является наиболее рекомендуемым методом утилизации щелоков.

При невозможности выполнения вышеизложенных методов очистки или утилизации щелоков в «Нормах по проектированию водоснабжения и канализации НПЗ» рекомендуется обезвреживание щелоков на локальной установке методом карбонизации или предусматривать установку по регенерации щелочи.

Сущность процесса карбонизации заключается в вытеснении из щелоков углекислотой дымовых газов, или получаемой другим путем, сероводорода, меркаптанов и соединений фенольного типа. Очищенные таким путем сернистые щелока передаются на биохимическую очистку совместно со сточными водами II-ой системы канализации. Метод применяется на Киришском НПЗ.

Имеются также предложения по замене едкого натра другими реагентами, легко поддающимися регенерации. Так, на Салаватском нефтехимическом комбинате в 1967 г. сооружена установка по извлечению сернистых соединений из нефтепродуктов трикалийфосфатом с возвратом его в производственный процесс. Извлекаемая при этом сера используется для производства серной кислоты. Эксплуатация установки дала положительные результаты.

Стоки, содержащие неорганические кислоты и их соединения, а также щелочи подлежат нейтрализации на локальных нейтрализационных установках. При нейтрализации производственных сточных вод рекомендуется учитывать количество взаимонейтрализующих кислот и щелочей. Кислые и щелочные воды, загрязненные нефтепродуктами перед нейтрализацией должны быть от них очищены. Шлам с установок нейтрализации направляется в отдельные шламонакопители. Нейтрализованные сточные воды ввиду их минерализованности направляются в сеть второй системы канализации.

Сточные воды, содержащие органические соединения: фенол, крезол, фурфурол, бензол, дихлорэтан, дихлорметан, метанол, метилэтилкетон и другие, направляются на общезаводские сооружения биохимической очистки непосредственно или после локальной очистки. Сброс, этих стоков в первую или вторую систему канализации решается при проектировании, в зависимости от их загрязнения солями.

Стоки от цехов СЖК, загрязненные парафином и водонерастворимыми жирными кислотами, проходят очистку на локальных продуктоловушках. В продуктоловушках предусматривается подогрев для поддержания парафина и водонерастворимых жирных кислот в жидком состоянии. Продуктоловушки рекомендуется утеплять во избежание охлаждения всплывающих продуктов. Собранный в продуктоловушках парафин вместе с некоторым количеством всплывающих жирных кислот после соответствующей разделки возвращается для использования в производство.

После продуктоловушек стоки поступают на установки нейтрализации.

На установках нейтрализации нейтрализуются также стоки производства белково-витаминных концентратов (БВК). После чего стоки СЖК и БВК направляются на сооружение биохимической очистки.

Технологические конденсаторы проходят локальную очистку на узлах окисления под давлением, расположенных в пределах технологических установок, и поступают в сеть стоков ЭЛОУ.

Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами и тетраэтилсвинцом (ТЭС), проходят локальную очистку перед сбросом в сеть II-й системы канализации. Без полного удаления тетраэтилсвинца выпуск этих вод в канализацию не допускается.

Для удаления тетраэтилсвинца из сточных вод общепринят метод экстракции его бензином.

Кафедрой МИСИ им. и работниками предприятий разработан способ очистки сточных вод от ТЭС окислением озоном в присутствии твердого сорбента – силикагеля. Метод проверен на укрупненной установке в лабораторных условиях.

Для очистки сточных вод нефтепромыслов рекомендуется устройство тех же очистных сооружений, что и для сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, однако комплекс их зависит от способа отведения сточных вод.

Промысловые сточные воды при огромном их количестве весьма вредны для водоемов, так как помимо загрязнения нефтью они вызывают увеличение солевого состава воды (засоление пресноводных водоемов).

По составу промысловые сточные воды близки к пластовым и обладают рядом характерных свойств (низким поверхностным натяжением, повышенной вязкостью и др.), позволяющих эффективно использовать их в системе заводнения продуктивных горизонтов непосредственно на территории нефтепромыслов.

Исходя из этого основным направлением в утилизации нефтепромысловых вод является максимальное использование их после соответствующем очистки, в системах заводнения продуктивных горизонтов. В настоящее время для этой цели используется свыше 40 % нефтепромысловых вод.

Использование того или иного подземного горизонта для сброса в него производственных сточных вод допускается в исключительных случаях при соблюдении специальных требований органов Министерства геологии, с обязательным согласованием с органами государственного санитарного надзора Министерства здравоохранения СССР.

По данным республиканской санэпидстанции Башкирской АССР опыт эксплуатации тех и других систем (законтурное заводнение и закачка сточных вод нефтепромыслов в поглощающие скважины), показал, что при соответствующем устройстве скважин и предварительной механической очистке стоков основная масса скважин не дает загрязнения подземных и грунтовых вод, хотя отдельные факты загрязнения (засоленность) имеют место при нарушении правил эксплуатации скважин.

Трудно устранимым является загрязнение подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого назначения, при бурении и эксплуатации нефтяных скважин. Эти источники должны находиться под постоянным санитарным контролем. В случае загрязнения источника требуется изыскание нового для обеспечения населения доброкачественной водой. Необходимо иметь в виду, что согласно «Положению о порядке использования и охране вод на территории СССР» (№ 000-60) контроль за охраной подземных вод возложен в первую очередь на Министерство геологии.

Для защиты водоемов от загрязнения нефтью при авариях с промысловыми и магистральными нефтепроводами, смотря по местным условиям, предусматривается устройство на них нефтеулавливающих устройств (нефтезадерживающие плотины на малых водотоках).

Одной из важных задач в целях охраны водоемов, которая ставится в последнее время перед нефтяной промышленностью как санитарными органами, так и предприятиями нефтепереработки, это целесообразность повышения уровня обессоливания и обезвоживания нефти на нефтепромыслах, где есть возможность утилизации стоков и системах заводнения продуктивных горизонтов. Это в значительной степени уменьшило бы сброс в водоем сточных вод НПЗ, основную часть которых составляют именно высокоминерализованные стоки от процессов обезвоживания и обессоливания нефти.

Гигиеническая эффективность мероприятий по санитарной охране водоемов, проводимых на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности

В течение ряда лет (1964–1970) изучалась гигиеническая эффективность очистки сточных вод двух нефтеперерабатывающих заводов – Ново-Горьковского и Ново-Ярославского (). На обоих заводах впервые осуществлены современные схемы водоснабжения и канализации нефтеперерабатывающих заводов и продолжают внедряться вышеуказанные мероприятия как по снижению водопотребления и водоотведения, так и по очистке сточных вод.

Оба завода в настоящее время достигли высокой степени водооборота - Ново-Горьковский 96,9 %, Ново-Ярославский 96,6 %. Удельный расход стоков составляет на 1 тонну перерабатываемой нефти по Ново-Горьковскому заводу – 0,8 м3 при норме 1,2 м3/т и по Ново-Ярославскому – 1,1 м3. Конечным сооружением биохимически очищенных стоков, сбрасываемых в реку Волгу, являются буферные пруды длительного отстоя.