Защита водной среды при переработке нефти

Защита водной среды при переработке нефти

Технологические установки и другие производственные объекты переработки углеводородных систем являются источниками загрязнения водного бассейна не только нефтепродуктами, но и другими веществами и соединениями. Для выработки природоохранных мероприятий в области защиты водного бассейна необходимо определить основные источники загрязнения.

Для их определения проводятся исследования по определению химического состава и объемов сточных вод, образующихся на различных объектах нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.

Основным источником загрязнения водного бассейна являются промышленные стоки. В табл. 6.9, приведены объемы водных стоков с различных установок типового НПЗ топливно-нефтехимического профиля.

В процессе переработки и хранения нефти и нефтепродуктов, промежуточных и побочных продуктов происходит неизбежное загрязнение используемой воды углеводородами, твердыми частицами металлов и другими компонентами. Основными источниками загрязнения воды нефтепродуктами являются неплотности в различных соединениях технологических цепочек, утечки из сальников насосов, технологические конденсаты, атмосферные осадки, контактирующие с проливами на технологических площадках.

В настоящее время приняты следующие нормативные показатели по сбросу производственных сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты:

  • при сбросе в водоем рыбохозяйственного использования содержание нефтепродуктов нормируется не выше 0,01 мг/л;
  • при сбросе в систему городской хозбытовой канализации - не выше 4 мг/л (в перспективе – до 0,2 мг/л);
  • для морских сбросов – 25 мг/л.
Таблица 6.9
Усредненные объемы сточных вод, поступающих на очистные сооружения типового НПЗ
Усредненные объемы сточных вод, поступающих на очистные сооружения типового НПЗ

Кроме углеводородных систем загрязнителями воды могут быть такие высокотоксичные продукты, как нафтеновые кислоты и деэмульгаторы, смолы, фенолы. Углеводородные загрязнители включают бензол, толуол, полициклические соединения и другие вещества. При разработке технологий водоочистки следует учитывать содержание суспензий твердых частиц, а также щелочей, кислот и их солей.

Вещества, загрязняющие водный бассейн, как и загрязнители воздуха, по степени воздействия на организм человека делят на четыре класса опасности:

  1. чрезвычайно опасные,
  2. высокоопасныe,
  3. умеренноопасные,
  4. малоопасные.

В основу классификации положены показатели, характеризующие различную степень опасности для человека химических соединений, загрязняющих воду, в зависимости от токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные эффекты, лимитирующего показателя вредности. Лимитирующие показатели вредности делят на санитарно-токсикологический, общесанитарный, органолептический с расшифровкой характера изменения органолептических свойств воды.

Классы опасности веществ учитывают:

  • при выборе соединений, подлежащих первоочередному контролю в воде в качестве индикаторных веществ;
  • при установлении последовательности водоохранных мероприятий, для которых требуются дополнительные капиталовложения;
  • при обосновании рекомендаций о замене в технологических процессах высокоопасных веществ на менее опасные;
  • при определении очередности в разработке чувствительных методов аналитического определения в воде.

Для оценки токсичности водных выбросов используются специальные индексы. При этом учитывается токсичность каждого данного вещества. При оценке загрязнения учитываются среднегодовые значения концентрации вредных веществ к их ПДК в воде.

Согласно нормативным документам, для объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового пользования понятие ПДК определяется как максимальная концентрация вещества в воде, которая при поступлении в организм в течение всей жизни не должна оказывать прямого или опосредованного влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, в том числе в отдаленные сроки жизни, а также не ухудшать гигиенические условия водопользования.

Соответствующие индексы рассчитывают по следующим формулам [41]:

  Ii=Сср.ri./ПДКi,  
 

 где Ii - индекс загрязнения воды отдельной примесью;
Сср.ri - среднегодовое значение концентрации вредного вещества в сточной воде (мг/дм3);

- суммарный индекс загрязнения воды приоритетными веществами.

В каждом случае, при расчете Ii используется нормализация к нормам сброса в соответствующий объект. Например, при расчете Ii для Московского НПЗ используется нормализация к нормам сброса на Курьяновскую станцию аэрации (КСА), так как предприятие не производит сброс в открытые водоемы. Расчет статистических величин проводился для веществ, среднегодовые концентрации которых превышают нормы сброса на КСА. К этим веществам относятся нефтепродукты, фенол, сероводород, аммонийный азот.

Результаты расчета индексов загрязнения воды Ii и I вредными веществами по содержанию вредных веществ в сточной воде за последние годы представлены в табл. 6.10. Значение IH2S рассчитать невозможно, поскольку норма сброса сероводорода со сточной водой на станцию аэрации отсутствует. Основной вклад в величину I вносит фенол.

Таблица 6.10
Результаты расчета индексов загрязнения воды вредными веществами
Результаты расчета индексов загрязнения воды вредными веществами

Вклад каждого из веществ в индекс загрязнения воды приоритетными веществами (в % масс.) представлен в табл. 6.11. При расчете не учитывался вклад, вносимый сероводородом. Таким образом, основными загрязнителями, присутствующими в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов, являются нефтепродукты, взвешенные вещества, соли, органические соединения, фенолы, аммонийный азот.


Таблица 6.11
Вклад отдельных веществ в индекс загрязнения воды
Вклад отдельных веществ в индекс загрязнения воды
 

В табл. 6.12 представлены усредненные данные по загрязнению сточных вод нескольких НПЗ.


Таблица 6.12
Усредненные данные по загрязнению сточных вод
Усредненные данные по загрязнению сточных вод

О значительной экологической нагрузке, оказываемой процессами нефтепереработки на гидросферу, свидетельствуют данные табл. 6.13. Технологическое загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами является крайне опасным явлением, угрожающим флоре, фауне и здоровью населения. Кроме того, твердые нефтесодержащие отходы относятся к классу пожароопасных.

В результате эксплуатации предприятий происходит загрязнение грунтов и подземных вод. Это приводит к безвозвратным потерям дорогостоящих дефицитных нефтепродуктов. Попадая в грунтовые воды, нефтепродукты могут совместно с ними выходить на поверхность и стать причиной опасной ситуации.

Таблица 6.13
Характерные нормы расхода охлаждающей воды и отведения 
сточных вод для НПЗ без учета ТЭЦ
Характерные нормы расхода охлаждающей воды и отведения  сточных вод для НПЗ без учета ТЭЦ

На типовом нефтеперерабатывающем предприятии, перерабатывающем до 16 тыс т нефти в сутки, только в процессах глубокого обезвоживания и обессоливания нефти выделяется около 26-30 т твердых солей и твердых механических примесей в виде нефтешламов, содержащих в своем составе до 30% нефти и нефтепродуктов и 30-50% воды. Таким образом, в сутки на НПЗ образуется более 100 т твердых или пастообразных нефтесодержащих пожароопасных отходов.

К числу твердых отходов на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, загрязняющих литосферу, в том числе пожароопасными компонентами, относятся: различные химические продукты; адсорбенты, не подлежащие регенерации; зола и твердые продукты, получающиеся при термической обработке сточных вод; различные осадки (кислые гудроны и т.д.); смолы; пыль, образующаяся при очистке выбросов, и др.

Образующиеся кислые гудроны делят на следующие виды: с высоким содержанием органической массы и с большим содержанием кислоты. Область применения их различна: в качестве агента для очистки нефтепродуктов, в качестве топлива (непосредственно или после отмывки содержащейся в них кислоты) и т.п.
Выход нефтяных шламов составляет около 7 кг/т перерабатываемой нефти. Это тяжелые нефтяные остатки, содержащие в среднем 10-56% нефтепродуктов, 30-85% воды и 1,3-46% твердых примесей.

При хранении в шламонакопителях отходы расслаиваются с образованием верхнего слоя, в основном состоящего из водной эмульсии нефтепродуктов, среднего слоя, включающего загрязненную нефтепродуктами и взвешенными частицами воду, и нижнего слоя, около 3/4 которого приходится на влажную твердую фазу, пропитанную нефтепродуктами.

Самым распространенным способом утилизации и обезвреживания нефтяных шламов является их сжигание в печах различной конструкции (камерных, кипящего слоя, барабанных и др.).

В настоящее время существует ряд технологий переработки нефтешламов. В основе переработки заложены следующие стадии: обработка стойких ловушечных эмульсий с повышенным содержанием механических примесей, позволяющая выделять из нефтяной фазы механические примеси; разжижение и предварительная очистка многолетних отложившихся нефтешламов, замазученного грунта от твердых включений и травяного мусора; переработка высоковязких нефтешламов по комбинированной технологии с использованием пресс-фильтров непрерывного действия; разработка технологии применения выделенных на пресс-фильтрах концентрированных остатков в качестве сырья для получения сверхлегкого керамзита и керамзит-бетона, а также технологии применения воды, выделенной в процессе переработки шламов, для закачки в нефтяные пласты при разработке нефтяных месторождений.

Очистка почвы от нефтепродуктов представляет собой сложную проблему как при проектировании, так и при эксплуатации. Результаты научно-исследовательских работ в этой области противоречивы и указывают на необходимость высоких капитальных и эксплуатационных затрат для ее решения.

При обезвреживании загрязненных грунтов различными методами полностью выделить нефтепродукты не удается. Оставшаяся фаза после обработки содержит 3-5% нефтепродуктов, вследствие чего ее нельзя сбрасывать в отвал. Кроме того, для выделения нефтепродуктов часто требуется сложное дорогостоящее оборудование. Выделенные из почвы нефтепродукты зачастую непригодны для повторного использования, так как в них высоко содержание механических примесей и окисленных веществ. Наиболее распространенный метод — сжигание, однако и он не позволяет полностью утилизировать почвенные отходы из-за несовершенства применяемого оборудования; кроме того, при сжигании атмосфера загрязняется токсичными продуктами сгорания.

В сложившейся ситуации наиболее эффективным методом обезвреживания попавших в сточную воду и почву нефтепродуктов является биотехнология, которая основана на биодеструкции нефтепродуктов микроорганизмами, способными использовать их как источник углерода и энергии. Таким образом, осуществляется биологический круговорот: расщепление углеводородов, загрязняющих почву, микроорганизмами, то есть их минерализация с последующей гумификацией. Созданная система биоокисления, адаптированная к конкретному нефтебазовому хозяйству, способствует восстановлению нарушенного экологического равновесия.

Водопотребление и водоотведение >
Воздействие на почву >