Фев 17 2004

ВЫБОР МЕТОДА обезвреживания НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОСАДКОВ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

Опубликовано в 11:30 в категории Сбор и переработка отходов

ВЫБОР МЕТОДА обезвреживания НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОСАДКОВ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

О.С. Пупкова, С.Д. Плюснин, Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова

Пермский Государственный Технический Университет

В настоящее время Россия занимает одно из ведущих мест среди других государств по количеству добываемых и перерабатываемых нефти и газа, вследствие чего предприятия нефтегазового комплекса играют ведущую роль в топливно-энергетическом балансе России. На каждом из таких предприятий образуются загрязненные сточные воды различного состава, поступающие на очистные сооружения, технологическая схема которых может быть различна. Это могут быть сооружения механической очистки, сооружения механохимической очистки, биологической очистки сточных вод и т.д. Как следствие, при работе очистных сооружений образуются осадки, требующие утилизации. Состав таких осадков колеблется в широких пределах и может зависеть: от профиля предприятия; от мощностей, на которых оно работает в данный момент времени; от схемы сбора сточных вод (раздельный или совместный сбор химзагрязненных и ливневых стоков); от специфики очистных сооружений действующих на предприятии и т.д. При всем разнообразии подобного рода осадков они обладают схожими механическими свойствами и состоят в основном из нефтепродуктов, механических примесей и воды. В зависимости от вкладов нефтепродуктов и тяжелых металлов осадки имеют четвертый, третий или второй класс опасности для окружающей среды.

На рассмотренном нефтехимическом предприятии, выпускающем широкий спектр нефтехимических полупродуктов, осадок образуется в результате деятельности сооружений механо-химической очистки сточных вод, состоящих из приемной камеры для смешивания химзагрязненных и ливневых стоков, песколовки, нефтеловушек и флотаторов. Состав вновь образующегося осадка отличается от старого в силу внедрения на предприятии новых технологий, реконструкции и модернизации установок и производств. Состав вновь образующегося и старого осадка приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Состав осадка сооружений очистки сточных вод.

Вещество

Свежий осадок

Старый осадок

содержание, мг/кг

содержание, мг/кг

Нефтепродукты

124500

87837

Медь (вал)

4706

2066

Цинк (вал)

675

361

Хром (вал)

302,5

198

Свинец (вал)

24,22

31,97

Кобальт (вал)

1116

552

Ртуть (вал)

166,7

Большое количество накопленных нефтесодержащих осадков ввиду отсутствия на предприятии технологии для их обезвреживания  и нецелесообразность влияния на деятельность очистных сооружений с целью уменьшения образования осадка в настоящий момент времени определило необходимость решения вопроса утилизации осадка.

Анализ состояния проблемы утилизации осадков сооружений сточных вод нефтехимических предприятий в России и за рубежом показал, что существуют различные методы утилизации или обезвреживания подобного рода осадков. Это механические методы, используемые с целью уменьшения объемов осадков; термические методы обезвреживания нефтесодержащих осадков такие как сушка, газификация, сжигание, пиролиз, термическая десорбция; технологии известкования, литификации, экстракции и биологические методы обезвреживания.

Методы можно комбинировать и для достижения лучшего результата дополнять любой из выбранных методов другим. Например, методы отстаивания, центрифугирования, фильтрации, сушки осадков можно использовать как методы подготовки к дальнейшему обезвреживанию термическими или биологическими методами.

Все методы имеют разные характеристики: ценностные, связанные с капитальными и эксплуатационными затратами; временные, характеризующие длительность всего цикла обезвреживания; качественные,  информация о минимальной концентрации загрязняющего вещества или класс опасности отхода, который может быть достигнут при использовании данной технологии обезвреживания; сложность аппаратурного оформления процесса; необходимость ведения мониторинга технологий, процессов, мест размещения технологических площадок и т.д. Выбор подходящего метода утилизации осадка будет зависеть от тех требований, которые предъявляются в каждом конкретном случае к интересующей технологии.

На рассмотренном предприятии, для выбора метода обезвреживания осадка сооружений механо-химической очистки сточных вод была проведена комплексная оценка технологий методом АВС по девяти критериям:

· Возможность снижения степени токсичности до допустимого уровня: критерий включает в себя информацию о минимальной концентрация загрязняющего вещества или класс опасности отхода, который может быть достигнут при использовании данной технологии обезвреживания.

· Время, необходимое для переработки отхода.

· Степень разработки и внедрения технологии.

· Требования к техническому обслуживанию: критерий включает в себя оценку уровня сложности системы и технологии, уровень подготовленности персонала (требования специального образования, опыта работы и т.п.).

· Требования к технике безопасности: некоторые нормы, характеризующие безопасность рабочих, населения и окружающей среды, а также мониторинг технологий и процессов переработки.

· Общая стоимость проекта.

· Себестоимость обезвреживания.

· Возможность использования конечного продукта.

· Анализ рисков по параметру риска RPZ: параметр риска RPZ определяется как произведение трех параметров – частоты возникновения дефекта, тяжести последствий для потребителя, вероятности не обнаружения дефекта и ранжируется по шкале АВС. Технология будет отнесена к группе А – если RPZ больше 125 (риск возникновения дефекта при использовании данной технологии очень высок, и подлежит устранению в первую очередь путем разработки мероприятий), В – RPZ от 40 до 100, С – если RPZ меньше 40 (пренебрежимо малый риск).

Проведенный анализ рисков использования технологий обезвреживания и утилизации осадков сооружений сточных вод по параметрам частоты возникновения дефекта, тяжести последствий для потребителя и вероятности не обнаружения дефекта показал, что использование технологий основанных на термических методах сопряжено с большим риском (показатель RPZ >125). Однако метод термической десорбции характеризуется средним риском. Незначительные риски имеют технологии известкования и биологические методы обезвреживания нефтезагрязненных грунтов.

По результатам комплексной   оценки технологий с помощью метода АВС-анализа – хорошую оценку методом АВС получили механические методы очистки (отстаивание-1, деэмульгирование-2, выпаривание-3, экстракция-4, центрифугирование-5, фильтрация-6), но они не могут рассматриваться как самостоятельные методы обезвреживания нефтесодержащих отходов и должны быть использованы как методы подготовки отходов к дальнейшей переработке.

Технологии литификации (17) и известкования (14), получившие достаточно хорошую оценку, не удовлетворяют предъявленным требованиям, так как концентрации загрязняющих веществ при использовании этих технологий могут быть снижены лишь до 50 мг/кг, что ограничивает использование обезвреженного грунта в дальнейшем.

Методы дегалогенирования-15, химической экстракции-16, интегрально-матричные-технологии-18, получившие неплохую оценку, в настоящее время находятся на стадии теоретических исследований и не использовалась в промышленных масштабах.

В итоге, технологиями наиболее полно соответствующими предъявленным требованиям являются метод биологического обезвреживания (19), достоинством которого, помимо экономической эффективности, является возможность переработки переувлажненных осадков без предварительного обезвоживания и метод термической десорбции (12), позволяющий разделить загрязняющие компоненты без их окисления. Кроме того, за счет реализации товарных продуктов, выделенных из нефтесодержащих осадков, может быть получена прибыль (рисунок 1).

Рисунок 1.

Оценка технологий методом АВС.

Проведенная сравнительная технико-экономическая оценка технологии биологической детоксикации и метода термической десорбции показала, что метод термической десорбции более дорогостоящий. Это связано с высокой стоимостью термодесорбера и сложностью системы доочистки отходящих газов, однако за счет реализации товарных нефтепродуктов может быть получена прибыль. Стоимость основных фондов по технологии биологической очистки в 100 раз меньше стоимости основных фондов установки термической десорбции, но здесь обязательно нужно учитывать затраты на размещение обезвреженного грунта в окружающей среде.

Таблица 2.

Сводные технико-экономические показатели переработки осадков сооружений очистки сточных вод.

Показатели

Единицы измерения

Термическая десорбция

Биологическое

обезвреживание

Количество осадка

тонны

16000

16000

Эксплуатационные расходы

тыс.руб. на переработку 16000 т

29600

16064

Капитальные вложения

Тыс.руб.

230639

2000

На этом основании было принято решение провести опытно-промышленные работы по биологическому обезвреживанию 1000 м3 осадка сооружений сточных вод предприятия с целью детального изучения технологии и получения более полной  информации об эффективности выбранного метода.

В 2003 году, организацией ПермНИИБ совместно с Институтом экологии и генетики микроорганизмов УРО РАН, на территории предприятия были проведены опытно-промышленные работы по детоксикации нефтесодержащего осадка методом активации аборигенной микрофлоры. В основе технологии детоксикации нефтесодержащих осадков лежит метод биокомпостирования, проводимый на подготовленной технологической площадке. На операционное поле, площадью 0,5 га было вывезено 1020 м3 нефтесодержащего осадка. Поведенный анализ проб осадка, отобранных непосредственно на технологической площадке, на содержание нефтепродуктов показал, что первоначальное содержание нефтепродуктов составило 124,5 г/кг осадка. После этого на площадку было завезено 200 м3 торфа, 100 м3 опила, 30 м3 отработанного активного ила и 20 м3 навоза для структурирования осадка. Затем все компоненты были перемешаны и распределены по технологической площадке слоем 30 см. Полученный грунт ежедневно перемешивали, с целью повышения степени аэрации грунта, до тех пор, пока не получилась однородная рыхлая масса. Далее в полученный грунт вносили различные мелиоранты, содержащие азот, фосфор, калий. Для создания более нейтрального уровня рН в грунт внесли 500 кг гипса. После внесения всех компонентов проводилась неоднократная вспашка и рыхление грунта. После окончания стадии детоксикации был проведен посев зерновых культур. Всхожесть семян через 10 дней составила 84%. Снижение нефтепродукта после детоксикации составило 55% (таблица 3).

Таблица 3.

Состав обезвреженного осадка сооружений очистки сточных вод.

Вещество

Концентрация, мг/кг

Нефтепродукты

57400

Валовое содержание

Подвижные формы

Медь

3388,84

120,43

Цинк

603,96

145,33

Хром

288,79

16,93

Свинец

27,21

2,93

Кобальт

601,99

152,24

Ртуть

0,424

Так как у обезвреженного грунта отсутствует запах можно предположить, что на этапе аэрирования, под воздействием солнечной радиации, ветра, осадков, были удалены легкие фракции нефти и частично водорастворимые формы. Но нижний слой обезвреженного грунта имеет черный цвет и по виду напоминает битумы, что говорит о том, что тяжелые фракции нефти не были разложены.

Высокое содержание остаточной нефти (5,7%) и наличие в обезвреженном осадке тяжелых битуминозных фракций нефти ограничивает его использование в качестве строительного материала или в качестве грунта для рекультивации нарушенных земель.

Несмотря на то, что исследования носят частный характер, полученные практические результаты обладают достаточной информативностью и должны использоваться при поиске других возможных путей решения проблемы утилизации осадков сооружений очистки сточных вод  нефтехимических предприятий.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.