Очистка стоков от нефтепродуктов - одна из наиболее актуальных и обсуждаемых на сегодняшний день экологических проблем. Регулярные выбросы отходов деятельности промышленных предприятий в естественные источники воды постепенно ведут к утрате способности последних самоочищаться. Однако современная наука не стоит на месте и инновационные технологии позволяют достаточно успешно справляться с ней. В этой статье мы постараемся максимально подробно разобраться в том, как осуществляется очистка сточных вод от нефтепродуктов, какие методы и средства для этого применяются.
Содержание:
- Основные источники загрязнений стоков нефтепродуктами, виды загрязнений
- Механическая очистка сточной воды от нефтепродуктов: основные методики
- Физико-химические методы очистки сточных вод от нефтепродуктов
- Биоочистка сточных вод от нефти
- Как оценивается эффективность очистных мероприятий?
Основные источники загрязнений стоков нефтепродуктами, виды загрязнений
Наличие примесей нефтепродуктов в воде - одна из главных причин того, что вода становится непригодной не только для питья и употребления в пищу, но также и для разнообразных хозяйственных нужд. Список этих нефтепродуктов довольно обширен, но среди наиболее опасных специалисты выделяют:
- мазут;
- керосин;
- бензин;
- нефтяные масла.
Эти нефтепродукты являются невероятно токсичными и, соответственно, крайне опасны как для человека, так и для экологии, окружающей среды в целом. Проникая в почву вместе с промышленными стоками, они распространяются по различного рода водоемам, которые являются источником водоснабжения для различных объектов инфраструктуры - гражданских и промышленных.
Существует несколько принципов классификации нефтепродуктовых примесей, попадающих в сточные воды. Один из основных критериев - степень простоты отделения примесей от воды. Согласно нему эксперты различают:
- растворимые примеси;
- легкоотделимые;
- трудноотделимые.
Последние, как правило, находятся в грубодисперсном состоянии. В зависимости от их концентрации в воде, они могут образовывать на ее поверхности либо отдельные "островки" пленки, либо плотный сплошной покрывающий слой.
Что же касается легкоотделимых примесей, соединяясь с водой, они образуют эмульсию, которая, однако, если не будут предприняты меры по ее устранению, она останется в воде на долгое время, еще больше ассимилировавшись с ней.
Среди основных источников попадания нефтепродуктов в сточные воды называют:
- нефтехранилища;
- нефтебазы;
- предприятия, занимающиеся переработкой нефти;
- предприятия, которые занимаются транспортировкой нефти и ее производных.
Большинство из указанных выше предприятий допускают разлив сырой нефти. Более того, некоторые из них допускают мытье оборудования и различных резервуаров с целью освобождения их от осадков в воде, слив конденсата, образующегося вследствие большой концентрации нефтяных паров и воды. Технологические процессы производства некоторых из таких компаний предполагают попадание загрязненной нефтепродуктами оборотной воды в промышленные стоки. Нередко нефтепродукты попадают в сточную воду через негерметизированные должным образом емкости, в которых они хранятся.
Механическая очистка сточной воды от нефтепродуктов: основные методики
Как самостоятельный метод избавления сточной воды от примесей нефтепродуктов механическую очистку используют довольно редко: только тогда, когда есть уверенность в том, что очищенная таким образом вода будет пригодна для тех или иных целей. Чаще же к нему прибегают в качестве первичной очистки, с помощью которой можно избавиться от 60 до 65 процентов частиц загрязняющих веществ.
Среди механических методов очистки сточной воды от нефти выделяют:
- отстаивание;
- фильтрацию;
- удаление вредных примесей центробежным методом.
При отстаивании частицы более плотные, чем вода, оседают на дно и, соответственно, те из них, чья плотность ниже плотности воды, остаются на ней верхним слоем. Сооружения, в которых осуществляется данная манипуляция, представляют собой, по сути, резервуары, а называют их отстойниками. Чаще всего на крупных нефтеперерабатывающих предприятиях используют статические отстойники, в которых за 6 часов отстаивания можно отделить до 95% легкоотделимых и некоторую незначительную часть трудноотделимых загрязняющих частиц от воды.
Также существуют динамические отстойники, принцип действия которых основан главным образом на том, что загрязняющие частицы удаляются не в стоячей воде, а в потоке. Динамический отстойник может быть горизонтальным или вертикальным, а конструкция его, вне зависимости от разновидности, состоит из таких элементов:
- нефтеловушка;
- гидроэлеватор;
- нефтесборная труба;
- 2 перегородки (около крышки и на дне нефтеловушки);
- скребковый транспортер.
Еще одним не менее эффективным методом удаления нефтепродуктов из сточной воды является применение гидроциклонов. Принцип действия этих устройств основан на действии центробежных сил. Различают две разновидности гидроциклонов:
- напорные;
- безнапорные.
В напорный гидроциклон вода подается через патрубок под воздействием давления. Благодаря этому вдоль конических и цилиндрических стенок создается спиралевидный поток, в котором вредные вещества, находящиеся в воде, отделяются от нее и попадают на дно устройства. Очищенная же вода в свою очередь выводится через отводную трубу, расположенную в верхней части гидроциклона. Таким образом можно очистить воду от 70% вредных нефтепримесей, находящихся в ней.
Безнапорные гидроциклоны устроены таким образом, что спиралевидный поток очищаемой сточной воды создается за счет их же откачки из патрубка, находящегося внизу устройства. Вредные вещества, от которых нужно очистить воду, собираются в центральной части аппарата в виде пленки, которая выводится по сбросовому патрубку. Чаще всего этим методом из стоков удаляют примеси в виде мелких и достаточно твердых частичек, которые задерживаются в сетках фильтров.
Более глубокая механическая очистка стоков от нефтепродуктов осуществляется за счет использования фильтров каркасного типа, в которых в качестве материалов, улавливающих вредные частицы, могут использоваться:
- керамзит;
- кварцевый песок;
- пенополистирол;
- шлак (котельный или металлургический);
- антрацит;
- любые другие зернистые материалы пористой структуры;
- волокнистые материалы;
- нетканая синтетика;
- пенополиуретан и другие пористые материалы высокой степени эластичности.
Физико-химические методы очистки сточных вод от нефтепродуктов
Среди основных методов очистки воды, относящихся к данной группе, выделяют:
- коагуляцию;
- сорбцию;
- флотацию.
Принцип действия первого метода основан на ускоренном превращении загрязняющих мелкодисперсных и эмульгированных частиц в более крупные образования, способные выпасть в осадок. Для осуществления данного процесса используют специальные химические реагенты - коагулянты, превращающиеся в воде хлопья, которые притягивают к себе частицы нефтепродуктов и вместе с ними оседают на дно.
Сорбцией называют процесс поглощения сорбентом вредных примесей из очищаемой сточной воды. В качестве сорбента могут использоваться различные вещества и материалы пористой структуры:
- силикатный гель;
- зола;
- торф;
- глина;
- кокс.
Одним из лучших сорбентов специалисты называют активированный уголь, различные его модификации и разновидности. Такие свойства данного вещества обуславливаются его высокой степенью пористости, процент которой колеблется от 60 до 70.
Что же касается флотации, то этот физико-химический метод очистки сточных вод делится на три разновидности:
- механическую;
- вакуумную;
- электрическую.
Первая предполагает образование на поверхности воды пены. Образуется она за счет того, что капли воды дробятся потоком воздуха, который создают специальные турбины - импеллеры. Кроме них в данном процессе задействуются форсунки или специальные пластинки с порами.
Вакуумная флотация осуществляется по принципу создания внутри камеры флотатора разряженной зоны. В таких специфических условиях растворенный в воде воздух выделяется пузырьками.
Чтобы создать пену методом электрофлотации, через очищаемую воду пропускают постоянный электрический ток. В результате данной манипуляции вода насыщается газообразными пузырьками.
Биоочистка сточных вод от нефти
Именно биологические методы очистки стоков от нефтепродуктов многими специалистами отмечаются как наиболее современные, безопасные и перспективные. Сущность их заключается в том, что для очищения воды от нефти и других видов загрязнений используют природные способности и свойства натуральных микроорганизмов к расщеплению.
Некоторые микроорганизмы используют непосредственно саму нефть и производные от нее нефтепродукты в процессе своей жизнедеятельности в качестве основного источника питания. Переработанные микроорганизмами нефтепродукты окисляются, разлагаясь на несколько безопасных для человека и окружающей среды веществ:
- воду;
- углекислый газ;
- соли нитратов;
- соли сульфатов;
- прочие соединения.
Для осуществления очистки сточных вод от различного рода нефтепродуктов используются специализированные фильтры, по сути, представляющие собой огромные резервуары из железобетона с проделанными в днище дырами. Внутри резервуара располагается слой фильтрационного материала, в качестве которого может быть использована щебень, пластмасса в гранулах или один из видов шлака. В этом фильтрационном слое и обитают микроорганизмы различных видов, для жизнедеятельности которых обеспечиваются все необходимые условия. Выглядят эти микроорганизмы на поверхности фильтра как биологически активный ил, в котором растворяются, разлагаются нефтепродукты и другие вредоносные вещества.
Как оценивается эффективность очистных мероприятий?
Для того, чтобы оценить, насколько эффективными окажутся те или иные очистные мероприятия, которые могут быть предприняты для удаления следов нефтепродуктов из сточных вод, специалисты руководствуются следующими критериями:
- уровнем концентрации взвешенных веществ в уже очищенной воде;
- уровнем содержания нефтепродуктов в очищенных стоках;
- уровнем pH;
- уровнем биологического потребления кислорода.
Уровень индустриализации в современном обществе имеет тенденцию к постоянному возрастанию. В связи с этим степень ущерба для природы и экологии от действий человека усугубляется, а вопросы экологической безопасности в целом и водных ресурсов в частности становятся все более актуальными и общественно важными.
Методики решения данных проблем, предлагаемые специалистами, являются достаточно эффективными и действенными, но их глобальное повсеместное внедрение требует не только существенных финансовых вложений, но и определенного уровня общественной сознательности и ответственности. Многие предприятия из топливно-энергетической сферы в нашей стране созданы уже достаточно давно, а потому материально-техническая база, на которой они работают, морально устарела и не соответствует современным требованиям. Создание на территории таких предприятий современных очистительных комплексов влечет за собой серьезное обновление технологических процессов работы и финансовым затратам.
Однако в том, что экологическая ситуация находится практически в критическом состоянии и необходимо создавать все возможные средства для ее спасения и защиты, нет никаких сомнений. Для того, чтобы это стало возможным, нужна, во-первых, добрая воля руководителей таких компаний, а во-вторых - всесторонняя государственная поддержка и помощь. Небезопасные с точки зрения экологии предприятия должны облагаться штрафами и санкциями, выражающимися в ограничениях на профессиональную деятельность. Только так можно создать эффективный комплекс сооружений, призванных обеспечивать безопасность окружающей среды и природных ресурсов и, соответственно, эффективно защитить и улучшить экологическую ситуацию в каждом отдельном регионе и в целом по стране.