Введение 5
1 Исходные данные 7
2 Анализ литературных источников и патентной документации по
методам очистки нефтесодержащих сточных вод 8
2.1 Методы обезвреживания сточных вод загрязненных 8
нефтепродуктами
2.1.1 Механическая очистка сточных вод 9
2.1.1.1 Механическая очистка сточных вод, основанная на
процессе отстаивания 9
2.1.1.1.1 Нефтеловушка 9
2.1.1.2 Механическая очистка сточных вод, основанная на
процессе фильтрования 10
2.1.1.3 Механическая очистка сточных вод, основанная на
процессе центрифугирования 11
2.1.1.3.1 Сепаратор 12
2.1.1.3.2 Гидроциклон 13
2.1.2 Физико-химический метод очистки сточных вод 14
2.1.2.1 Коагуляция 15
2.1.2.1.1 Электрогоагуляция 16
2.1.2.1.2 Гальванокоагуляция 17
2.1.2.2 Флотация 17
2.1.2.2.1 Метод струйной флотации 18
2.1.2.2.2 Напорная флотация 19
2.1.2.2.3 Электрофлотация 20
2.1.2.3 Сорбция 21
2.1.2.4 Мембранный метод 22
2.1.3 Биологический метод обработки сточных вод 23
2.1.4 Химический метод обработки сточных вод 24
3 Экспериментальные исследования электрообработки сточных вод,
содержащих эмульгированные нефтепродукты 26
3.1 Методика определения нефтепродуктов в сточной воде 26
3.2 Исследование процесса электрообработки нефтесодержащих
сточных вод 27
3.2.1 Планирование эксперимента по рототабельному плану
второго порядка Бокса-Хантера 28
3.2.2 Оптимизация процесса обработки нефтесодержащих
сточных вод 34
3.3 Доочистка сточных вод содержащих эмульгированные
38 нефтепродукты
4 Технико-экономическое сравнение различных технологических схем
обработки нефтесодержащих сточных вод 40
4.1 Технологический расчет сооружений для очистки сточных вод
содержащих нефтепродукты 40
4.2 Экономическое обоснование выбора рационального метода
очистки нефтесодержащих сточных вод 50
4.2.1 Расчет социального годового экономического эффекта 50
4.2.1.1 Ущерб от сброса сточных вод 50
4.2.1.2 Платеж за выбросы загрязняющих веществ 52
4.2.2 Экономический расчет 53
5 Автоматизация 60
5.1 Энергосбережение насосных установок 61
5.2 Автоматизация удаления осадка из отстойника 66
Заключение 67
Списки использованных источников 68
Приложение
Одной из ведущих проблем на данный период служит интенсивная защита экологически безопасного обитания человека и живых организмов.
Одними из опасных и токсичных экологических загрязнений имеют место быть сбросы недостаточно очищенных сточных вод, загрязненных нефтепродуктами. Нефтепродукты по своему физико-химическому составу относятся к классу вредных, токсичных веществ, которые негативно влияют на живые организмы, обитающие в водоеме, принимающем стоки, ухудшают качество воды источника, придают различные по интенсивности привкусы мясу рыб.
Нефтепродукты, находящиеся в составе загрязненных вод - это сложные смеси группы углеродов нефти, различных масел, мазут и их различные добавки. Имеющее место в сточных водах нефтепродукты характеризуются различной растворимостью в воде, а также могут быть высокотоксичными загрязнителями вод и окружающей среды.
Загрязненные нефтепродуктами сточные воды в основном по способу своего происхождения подразделяются на производственные и атмосферные.
Атмосферные стоки образуются в результате контакта атмосферных осадков в виде дождя, таяния снега и т.д. и нефтезягрязняющих веществ находящихся на территориях различного назначения и местонахождения.
Производственные сточные воды образуются в результате технологического процесса: стоки, образованные в процессе реакции, в результате промывки (обмывки) сырья или готовых частей оборудования, изделий, также могут находиться в исходном материале или являться охлаждающей средой технологического процесса или различного оборудования, применяемого в производстве.
Воды, подвергающиеся очистке, образуются при технологических процессах на промышленных предприятиях каким-либо образом использующих в качестве сырья нефть или ее компоненты, а также любое нефтесодержащее сырье. Такими предприятиями могут являться: различные производства, связывающие свою функциональную деятельность с добычей нефти, ее переработкой (перегонкой), транспортировкой, а также нефтебазы и склады разнообразных нефтепродуктов, топлив, сырья производства, металлургические и машиностроительные предприятия, ТЭЦ, ТЭС и т.п.[1]
Нефтепродукты в отработанных загрязненных жидкостях могут образовывать:
- нерастворимые пленки или плавающий слой, где нефтезагрязняющие частицы находятся в грубодисперсном, неустойчивом состоянии;
- эмульсии «вода-нефть», где частицы нефти находятся в растворенном или тонкодисперсном состоянии.
Нефтепродукты, загрязняющие применяемые на производстве в технологических процессах воды, могут проявлять различных характер
поведения, который в основном зависит от двух наиболее важных и значимых качеств: растворимость и плотность. Растворимость нефтепродуктов
колеблется от низкой, до практически нулевой. Что касается плотности то, по сравнению с плотностью воды, она является меньше, что обуславливает главное свойство нефтечастиц - это всплывание. [2]
Из-за непостоянного и разнообразного состава нефтезагрязняющих веществ их контроль является сложной задачей, в связи с этим, на протяжении долгого периода времени, методы по определению состава этих веществ являлись не эффективными. С развитием гидрохимии, в течение нескольких десятилетий учеными были предложены многие методики с различными методами анализа: гравиметрический, пикнометрический и другие, но они не могли определить всю специфику нефтяного состава сточной жидкости, и являлись недостаточно чувствительными.
Интенсивное изучение всех методов и их специфических свойств, достоинств и недостатков привело к предложению наиболее выгодного, точного и чувствительного оптического метода определения нефтепродуктов, который подразделяется на ультрафиолетовый и инфракрасный спектрофотометрический метод. Для увеличения эффективности, усовершенствования и удаления имеющихся недостатков в методах определения нефтепродуктов, была предложена комбинация, состоящая из этих двух методов, что позволило дать наиболее точную, комплексную оценку состава нефтезагрязняющих веществ. [3]
Сброс стоков не соответствующих определенному качеству оказывает негативное воздействие на флору и фауну источника, что может привести к необратимым последствиям и даже гибели водоема. Для решения данной проблемы приходят к выводу о создании наиболее эффективных очистных сооружений, т.е. более глубокого очищения сточной воды, интенсификации существующих систем очистки и минимизации количества сбрасываемой воды, а также перевод предприятия на бессточную систему водоснабжения. Это позволит не только защитить окружающую среду от пагубного воздействия высокотоксичных нефтезагрязняющих веществ, но и сберечь определенное количество невосполнимого природного ресурса - нефти. [4,5]
На основании приведенных выше суждений, можно сделать вывод о том, что работа является актуальной, так как вносит вклад в защиту окружающей среды от негативного влияния сбрасываемых сточных вод.
Изучение процесса электрокоагуляционной обработки нефтесодержащих сточных вод, а также нахождение оптимальных условий для осуществления данного метода, можно считать главной целью моего исследования.
Для достижения поставленной цели выполнен ряд задач, которые также можно считать своего рода планом моего изучения: изучение теоретического материала связанного с очисткой нефтесодержащих сточных вод; проведение эксперимента; обработка полученных данных; оптимизация эксперимента; разработка технологической схемы; технико-экономическое обоснование и автоматизация процесса.
1 Исходные данные
Нефтесодержащие сточные воды образуются на территории Красноярского края расположенного в бассейне реки Енисей. Данная местность имеет относительно ровный рельеф, с абсолютными отметками поверхности земли, колеблющимися в пределах от 170 - 178 м. Данная местность занимает площадь в 2339,7 тыс.м2. Территория красноярского края считается асейсмичной.
Климат данного края является резко-континентальным, в течение года наблюдаются значительные перепады температур воздуха. Средняя температура на севере края в зимний период составляет -36 °С, на юге - -18 °С; в теплый период года: на севере - +10°С. на юге - +23°С.
Основная часть выпавших осадков приходится на летний период года, в среднем годовой объем осадков красноярского края составляет от 326 мм. Снежный покров устанавливается в ноябре и сходит в начале апреля, высота колеблется в пределах 150-1000 мм, в некоторых местах снег сохраняется круглый год.
Защита окружающей среды от негативного воздействия от сброса
недостаточно очищенных сточных вод одна из актуальнейших задач
сегодняшнего времени.
Для решения поставленной задачи очень широко применяют и внедряют
усовершенствованные эффективные технологии обработки нефтесодержащих
сточных вод. Данное решение позволят не только добиться необходимого
качества стоков, но также и получить большой экономический эффект. Также
весьма распространены методы по минимизации сбрасываемых отработанных
вод, т.е. переход предприятий на бессточную или оборотную систему
водоснабжения.
Исследуемый мною метод электрокоагуляционной сточной жидкости,
позволил мне спланировать эксперимента по ротатабельному плану второго
порядка Бокса-Хантера, в результате чего были получены математические
модели по очистке сточных вод содержащих эмульгированные нефтепродукты,
которые позволили установить, что наибольшее влияние оказывает величина
плотности тока, которая и определяет кинетику растворения анодов.
Полученные с помощью факторного эксперимента уравнения регрессии
являются не только математической моделью описывающей процесс
электрокоагуляции, но и способствуют оптимизации эксперимента, т.е.
определение оптимальных условий (получение наилучшего эффекта очистки и
минимизации затрат) для осуществления изучаемого процесса.
Результаты проведенных исследований по электрокоагуляции были
использованы для разработки технологической схемы очистки сточных вод,
содержащих эмульгированные нефтепродукты.
Технологические схемы изучены и проанализированы не только со
стороны эффективности очистки, но и со стороны экономической
рациональности. Рациональность материальных затрат для осуществления
любого предложения один из наиболее важных критериев. Изученные методы:
электрокоагуляция, реагентная обработка и гальванокоагуляция, показали, что
с точки зрения технологии очистки каждый из них достоин, у них имеются как
положительные стороны, так и отрицательные, но вот экономическое сравнение
показало, что наиболее рационален метод электрокоагуляции, а вот реагентная
обработка весьма затратная по сравнению с другими изучаемыми методами.
В завершении моей работы были рассмотрены вопросы автоматизации
различных узлов технологической схемы (например, датчики уровня осадка и
т.д.) очистки нефтесодержащих сточных вод. Автоматизация позволит не
только повысить качество очищаемой сточной жидкости, но и снизить затраты
на осуществление того или иного процесса.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
