CC BY
17
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2010 УДК 614.777:628.543|:665.6
Г. А. Забуга, Т. М. Филиппова, А. А. Сивков
ОЦЕНКА СХЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ РАЗНЫХ МЕТОДОВ ФЛОТАЦИИ
НИИ биофизики Ангарской государственной технической академии
Наиболее распространенными загрязнителями сточных вод нефтеперерабатывающих заводов являются нефтепродукты, а одним из часто применяемых физико-химических методов очистки сточных вод от нефтепродуктов — флотация. Проведен сравнительный эколого-экономический анализ действующей на НПЗ ОАО АНХК" схемы очистки сточных вод от нефтепродуктов с использованием напорной флотации и предлагаемых в качестве конкурентоспособных схем очистки с использованием электрофлотации и импеллерной флотации. Применение электрофлотации вместо напорной флотации и системы импеллерная флотация — электрофлотация вместо системы механическая очистка — напорная флотация позволяет существенно снизить концентрацию нефтепродуктов на выпуске сточных вод в р. Ангару.
Ключевые слова: очистка сточных вод, нефтепродукты, методы флотации, сравнительная оценка
G. A. Zabuga, Т. М. Filippova, A. A. Sivkov. - ASSESSMENT OF SCHEMES FOR SEWAGE PURIFICATION FROM PETROLEUM PRODUCTS, BY USING VARIOUS FLOTATION METHODS
Petroleum products are the most common pollutants in petroleum refinery wastewater and are freed from the latter by flotation that is one of the most frequently applied physicochemical methods. The existing petroleum refinery ОАО "Angara Petroleum Company" scheme for sewage purification from petroleum products, by using pressure flotation and proposed as a competitive purification scheme by applying electrical and impeller flotations underwent a comparative ecologoeconomic analysis. The use of electrical flotation instead of pressure flotation and that of an impeller flotation-electrical flotation system instead of a mechanical purification-pressure flotation one can considerably lower the concentration of petroleum products at the wastewater outlet into the Angara river.
Key words: sewage purification, petroleum products, flotation techniques, comparative assessment
Нефтепереработка связана с загрязнением сточных вод нефтепродуктами, находящимися в стоках в разных миграционных формах, образующими на поверхности водного объекта в момент поступления плавающий слой, оказывающими негативное влияние на его экосистему (14]. Для удаления нефтепродуктов, представляющих в основном гидрофобное загрязнение, используют различные методы флотации [1, 5, 11]. Общая теория флотационной водоочистки [6] рассматривает элементарный акт флотации как прорыв при некоторой критической толщине прослойки воды, разделяющей поднимающийся в воде пузырек воздуха и твердую гидрофобную частицу при их сближении, и слипание пузырька с этой частицей. Эффективность извлечения нефтепродуктов с помощью флотации обусловлена главным образом объемом диспергируемого воздуха и размером его пузырьков, формирующих воздушную фазу, на поверхности которой сорбируются загрязнения [ 1 ] и которая может быть существенно увеличена за счет применения реагентов [11].
Следует отметить, что флотационная очистка сточных вод на предприятиях разных отраслей промышленности продолжает совершенствоваться [4, 7, 8]. При разработке эффективных схем очистки сточных вод от загрязнений с использованием флотации важны не только технико-технологические достоинства тех или иных флотационных методов, но и эколого-экономическая эффективность схем очистки в целом, несмотря на то что экономические критерии остаются главными при оптимиза-
Забуга Галина Алексеевна — д-р биол. наук, доц. (665826, Ангарск, а/я 1100); Фштппова Т. М. — канд. хим. наук, доц.; Сивков А. А. — выпускник каф. охраны окружающей среды
ции любых химико-технологических систем, включая и систему очистки сточных вод [10].
Цель работы состояла в анализе конкурентоспособных схем очистки на основе флотации сточных вод нефтеперерабатывающего завода ОАО АНХК (НПЗ) от нефтепродуктов и оценке их эколого-экономической эффективности.
Очистка сточных вод от нефтепродуктов на НПЗ осуществляется на очистных сооружениях с применением напорной флотации [13]. В состав установки очистных сооружений, предназначенной для приема сточных вод с объектов НПЗ, улавливания нефти и нефтепродуктов, контроля над их содержанием, входят сооружения механической (песколовки, нефтеловушки, резервуары, накопители ила, насосы) и физико-химической очистки (компрессоры, напорные резервуары, флотаторы, емкости разного назначения, насосы, оборудование для сбора и удаления пеношлама).
Промышленные стоки сначала проходят механическую очистку, затем подаются на установку напорной флотации. Перед подачей на флотаторы сточные воды насыщаются коагулянтом (сульфат алюминия и алюмосодержащие стоки), азотом (для предотвращения биообрастаний во флотаторах и трубопроводах), воздухом и, пройдя камеру смешения и распределения, поступают на флотаторы, где осветляются и подаются на биологическую очистку, а уловленный нефтепродукт перерабатывается на установке "Флоттвег". После биологической очистки сточные воды обеззараживают и выпускают в р. Ангару.
Эколого-экономическую эффективность очистки промышленных стоков рассчитывали по методике [9].
Материальный баланс веществ, поступающих на очистку, извлекаемых в результате очистки и
]^игиена и санитария 2/2010
Таблица 1
Материальный баланс веществ до и после очистки сточных вод
Наименование продукта Выход, % Масса продукта, т/ч Масса продукта, т/год
Стоки на очистку 100 912,4 7 992 624
Стоки очищенные 99,45 907,4 7 948 824
Пеношлам полученный 0,53 4,8 42 048
Потери в атмосферу по-
сле очистки 0,02 0,2 1 752
Примечание. Данные взяты из технического регламента [13].
входящих в состав выброса в атмосферу, представлен в табл. 1. По данным материального баланса и содержанию нефтепродуктов в пеношламе (до 45%) рассчитали их количество, содержащееся во всем объеме сточных вод, поступающих на механическую очистку.
На НПЗ используется классическая схема очистки [5, 12]. В конкурентоспособные схемы очистки стоков от нефтепродуктов включали электрофлотационную очистку и импеллерную флотацию. Для каждого из этих методов флотации характерны свои достоинства и недостатки [1, 6]. При механической очистке обычно извлекается до 60% нефтепродуктов, которые возвращаются в нефтеперерабатывающее производство. В действующей системе очистки стоков напорная флотация позволяет существенно сократить относительную массу загрязнений и извлечь дополнительно еще 37% нефтепродуктов.
В схеме очистки без использования флотации, когда сточные воды проходят только механическую и биологическую очистку, масса сбрасываемого загрязнителя и величина ущерба значительны (табл. 2). Использование напорной флотации изменяет эко-лого-экономическую эффективность очистки и дает величину предотвращенного относительного натурального ущерба (ПОНУ) 7372 усл. т/год, а предотвращенного экономического ущерба (ПЭУ) 70 972 тыс. руб/год.
Концентрация нефтепродуктов в сточных водах после напорной флотации остается еще достаточно
высокой. Однако с применением электрофлотационных установок возможны более глубокая очистка сточных вод и снижение концентрации нефтепродуктов в очищаемых стоках до 5—15 мг/л (3, 12]. Согласно экспериментально установленной зависимости между концентрацией нефтепродуктов исходной и на выходе [12] с помощью электрофлотации можно получить сточные воды с концентрацией нефтепродуктов 7 мг/л. При этом норма расхода электродов при оптимальном режиме работы установки составит 50 г/м3. Эколого-эконо-мическая эффективность такой системы очистки сточных вод от нефтепродуктов немного увеличится и составит по ПОНУ 7516 усл. т/год, а по ПЭУ 72 358 тыс. руб/год.
Концентрация нефтепродуктов после прохождения сточными водами первого этапа очистки может быть снижена более чем в 3,5 раза за счет использования вместо обычной механической очистки импеллерной флотации. После очистки стоков от нефтепродуктов с помощью импеллерной флотации и уменьшения их концентрации на входе в электрофлотаторы становится возможной еще более глубокая очистка и снижение нефтепродуктов до 5 мг/л при расходе электродов до 30 г/м3. В конечном итоге на выпуске сточных вод в р. Ангару концентрация нефтепродуктов может составить 0,5 мг/л, что в 5 раз меньше их количества на выходе после очистки по действующей на НПЗ схеме. Это существенно ближе к ПДК по нефтепродуктам, кратность превышения которой ниже места сброса сточных вод НПЗ в р. Ангара изменяется в пределах 2,4—8,0 ПДК [2]. При применении системы очистки импеллерная флотация — электрофлотация ПОНУ будет составлять 7529 усл. т/год, а ПЭУ — 72 484 тыс. руб/год.
Хотя по величине ПОНУ и ПЭУ предлагаемые схемы очистки практически не уступают действующей схеме очистки сточных вод от нефтепродуктов, по глубине извлечения нефтепродуктов конкурентоспособность рассматриваемых схем увеличивается от схемы механическая очистка — напорная флотация к схеме механическая очистка — элек-
Таблица 2
Эколого-экоиомические показатели, используемые для характеристики конкурентоспособности схем очистки сточных вод от нефтепродуктов
Результаты расчета показателей по схемам очистки сточных вод от нефтепродуктов
Показатель Формула для расчета показателя с использованием
без использования флотации напорной флотации электрофлотации импеллерной флотации и электрофлотации
Коэффициент опасности нефтепродуктов (А), усл. т/т Относительная условная масса загрязнителя (ц,), усл. т/год Относительный натуральный ущерб от сбросов ({/„„,), усл. т/год
А, = 1/ПДК Ш =
14.«- ¿к,
Относительный экономический ущерб от сбросов (£/„„) тыс. руб/год 1/ож = у • к, ■ иощ
10
7 569
7 569 72 869
10 197
197 1897
10 53
53 510
10 40
40
385
Примечание, т,— масса загрязняющего вещества, т/год; у — удельный экономический ущерб для воды 6876,6 по [9); к, — относительная опасность загрязнения для территории Иркутской области 1,4 |9]; ПДК нефтепродуктов 0,1 мг/л.
трофлотация и далее к схеме импеллерная флотация — электрофлотация.
Выводы. 1. Действующая в настоящее время на НПЗ система очистки сточных вод от нефтепродуктов позволяет существенно сокращать их концентрацию на выпуске.
2. Конкурентоспособными по отношению к действующей на основе напорной флотации схеме очистки сточных вод от нефтепродуктов являются схемы очистки с использованием электрофлотации и импеллерной флотации.
3. Использование схемы очистки с системой импеллерная флотация — электрофлотация наиболее существенно по сравнению с другими схемами может сократить поступление нефтепродуктов со сточными водами и снизить антропогенную нагрузку на экосистему р. Ангары.
Л итература
1. Богданов В. Ф., Евсеева О. Я., Заславский Ю. А. Флотационная водоочистка с применением струйной аэрации. — Владивосток, 1991.
2. Государственный доклад "О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области". — Иркутск, 2002. - С. 72.
3. Ильин В. И., Плетнева Е. С. // Оборонный комплекс — науч.-техн. прогрессу России. — 2006. — № 3. — С. 76-78.
4. Карабасов Ю. С., Самыгин В. Д., Филиппов Л. О. и др. // Экол. и пром. России. — 2005. — Сентябрь.
- С. 4-6.
5. Карелин Я. А., Попова И. А., Евсеева Л. А., Евсеева О. Я. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. Охрана окружающей среды. — М., 1982.
6. Классен В. И., Мокроусов В. А. Введение в теорию флотации. — М., 1959.
7. Ксенофонтов Б. С. // Экол. производства. — 2006. — № 10. - С. 38-44.
8. Ксенофонтов Б. С. // Водоочистка. — 2007. — № 2.
- С. 27-29.
9. Методика определения предотвращенного экологического ущерба. — М., 1999.
10. Невский А. В., Мешалкин В. П., Шарнин В. А. Анализ и синтез водных ресурсосберегающих химико-технологических систем. — М., 2004.
11. Нечаев И. А., Гандурина Л. В. // Пробл. биогеохимии и геохим. экол. — 2006. — № 3. — С. 7—9.
12. Пономарев В. Г. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. — М., 1985.
13. Технологический регламент очистных сооружений объекта 101 цеха 12 НПЗ ОАО АНХК. - Ангарск, 2001.
14. Хотулева М. В. Как организовать общественный экологический мониторинг: Руководство для общественных организаций. — М., 1997.
Поступила 03.06.08
О M. А. КРЕЙМЕР, 2010 УДК 614.78
М. А. Креймер
ПУТИ УПРАВЛЕНИЯ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИМ БЛАГОПОЛУЧИЕМ В ГОРОДЕ
ФГУН Новосибирский НИИ гигиены Роспотребнадзора
Рассмотрено научное обоснование профилактических мероприятий на основе санитарно-эпидемиологического надзора за объектами среды обитания. Для обеспечения благоприятной жизнедеятельности в городе регламентируются размеры функциональных зон и площади для организации различных видов быта и досуга. При многоэтажной застройке увеличивается число негативных факторов на единицу площади и возрастает их влияние на здоровье.
Предложено нормировать пределы роста и численность населения города не по климатическим параметрам, а по санитарно-гигиеническим правилам и нормам.
Обоснована система критериев для оценки данных статистических наблюдений и предложены 5уровней анализа и принятия управленческих решений. Для показателей 2-го уровня могут быть определены причинно-следственные связи, 3-го уровня — модели программно-целевых исследований, а для 4-го и 5-го уровней возможен только санитарно-эпидемиологический надзор.
В схеме территориального планирования должны быть созданы резервы водообеспечения, участки зарождения чистого воздуха, поступающего в город, территории для захоронения отходов.
В Генеральном плане могут быть использованы показатели статистических наблюдений, характеризующие 2-й уровень встречаемости негативных явлений.
Для благоустройства и санитарного содержания города могут быть использованы показатели статистических наблюдений, характеризующие 3-й и 4-й уровни встречаемости негативных явлений. В целях профилактики в лечебно-профилактических учреждениях могут быть использованы показатели статистических наблюдений, характеризующие 4-й и 5-й уровни встречаемости негативных явлений.
Ключевые слова: социально-гигиенических мониторинг, санитарно-гигиенические нормативы
М. A. Kreimer. - WAYS OF URBAN SANITARY-AND-EPIDEMIOLOGiCAL WELL-BEING MANAGEMENT
The scientific rationale for preventive measures based on sanitary-and-epidemiological surveillance on environmental objects is considered. The sizes of functional zones and space for various types of communal services and amenities and leisure are regulated to ensure good urban vital activities. Multistorey housing causes an increase in the number of negative factors per area units and in their impact on health.
A proposal has been made for the standardization of the ranges of urban population upsurge and size, by using the sanitary-and-hygienic rules and norms rather than climatic parameters.
A criterion system for assessing the data of statistical observations has been substantiated and 5 levels of analysis and managerial decision-making have been proposed. Cause-and-effect relations may be determined for the parameters of the second level; models of program-oriented studies for the third level, only sanitary-and-epidemiological surveil-
