Введение к работе
Актуальность работы. Нефтеперерабатывающие предприятия (НПП) являются крупнейшими источниками загрязнения окружающей среды. В водные объекты с большими объемами недостаточно очищенных сточных вод НПП поступают нефтепродукты, химические реагенты, щелочные растворы, солесодержащие воды ЭЛОУ и другие загрязняющие вещества, негативно влияющие на состояние окружающей среды Это усугубляет проблему загрязнения гидросферы, которая во многих регионах приобрела угрожающий характер, так как самоочищающая способность водоемов и водных бассейнов уже не справляется с поступающим потоком производственных и других видов сточных вод Кроме того, НПП относятся к отрасли промышленности с высоким уровнем водопотребления Удельный расход свежей воды в настоящее время на 1 т перерабатываемой нефти в среднем составляет 0,2 - 2,5 м3/т
Решение актуальной проблемы снижения загрязнения водных объектов промышленными сточными водами НПП и существенного уменьшения потребления пресной воды возможно путем создания на этих предприятиях ресурсосберегающих химико-технологических водных систем Создание таких систем возможно с использованием высокоэффективных мембранных процессов разделения для очистки сточных вод до требуемых показателей качества замкнутых водооборотных циклов НПП
Внедрение на НПП ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов позволит решить вопросы рационального использования водных ресурсов и охраны окружающей среды
Цель работы - повышение экологической безопасности НПП созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе применения мембранных процессов
Основные задачи исследований
исследование мембранного процесса очистки нефтесодержащих сточных вод НПП от эмульгированных нефтепродуктов в ультрафильтрационной (УФ) установке,
разработка способа жидкофазного мембранного разделения, позволяющего повысить производительность процесса очистки сточных вод в УФ установке,
исследование мембранного процесса очистки солесодержащих сточных вод НПП в обратноосмотической установке,
- д
- разработка способа мембранного разделения в установке обратного осмоса,
позволяющего уменьшить процесс осадкообразования на мембранах и тем самым
повысить производительность обратноосмотической установки,
исследование процесса биологической очистки сточных вод НЛП в мембранных биореакторах (МБР),
разработка способа биологической очистки воды в МБР, позволяющего уменьшить биологическое загрязнение мембран и повысить его производительность,
разработка ресурсосберегающей химико-технологической водной системы Hi 111 на основе исследованных процессов мембранной очистки сточных вод
Научная новизна работы
Для увеличения производительности очистки сточных вод в УФ установках разработан способ жидкофазного мембранного разделения, который осуществляется путем предварительного насыщения под рабочим давлением фильтрования обрабатываемого раствора инертными по отношению к разделяемым компонентам и к материалам мембранного аппарата газами с последующей фильтрацией раствора через мембрану (патент РФ № 2232044)
Изучен процесс ультрафильтрационной очистки нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов Установлено влияние основных технологических параметров (давления, температуры, рН, концентрации нефтепродуктов в исходной воде) и газонасыщения исходного раствора на производительность УФ установки и качество очистки сточных вод
Разработана математическая модель процесса очистки нефтесодержащих сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в УФ установках с предварительным газонасыщением исходной воды
Для уменьшения осадкообразования на мембранах и повышения производительности процесса обессоливания воды разработан способ мембранного разделения в обратноосмотических установках, который осуществляется путем предварительного введения в обрабатываемую воду инертных частиц углерода (сажи) с последующей фильтрацией через обратноосмотическую мембрану (патент РФ №2216521)
Разработана математическая модель данного процесса очистки солесодержащих сточных вод в обратноосмотических установках
Для интенсификации процессов биологической очистки сточных вод разработан способ очистки воды в биореакторе с последующим отделением
активного ила на мембранном сепараторе, в состав мембраны которого введены катализаторы окисления (патент РФ № 2253627)
На основе разработанных процессов мембранной очистки сточных вод предложена ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НПП
Практическая значимость работы
На основе проведенных исследований разработана ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НПП, позволяющая предотвратить сброс загрязненных сточных вод в водные объекты, значительно снизить водопотребление свежей пресной воды и тем самым повысить экологичность нефтеперерабатывающего производства. Данная система может быть использована на НПП любой производительности как при проектировании новых, так и при реконструкции существующих предприятий с целью снижения негативного техногенного воздействия на окружающую среду
Разработанный способ жидкофазного мембранного разделения в УФ установках с предварительным газонасыщением позволяет повысить эффективность очистки не только нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов, но и других видов сточных вод
Разработанный способ обратноосмотического обессоливания воды позволяет повысить производительность и надежность очистки солесодержащих вод при различных концентрациях солей в исходной воде
Разработанный способ обработки воды в МБР способствует интенсификации процессов биологической очистки как промышленных, так и коммунальных сточных вод
Технологические схемы очистки промышленных и ливневых нефтесодержащих, а также солесодержащих стоков на основе разработанных мембранных методов позволяют достичь показателей качества очищенных вод, соответствующих нормативным требованиям на использование в замкнутых водооборогных циклах НПП
Реализация научно-технических результатов
Результаты выполненных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований по мембранной очистке сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в УФ установках, обратноосмотическому обессоливанию воды, биологической очистке в МБР использованы при разработке рекомендаций для проектирования объектов «НПП Экопромсистемы»
Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс Уфимского государственного нефтяного технического университета и используются при подготовке специалистов по специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств». На защиту выносятся:
- результаты экспериментально - теоретических исследований мембранных
процессов очистки воды от эмульгированных нефтепродуктов методом
ультрафильтрационного разделения,
- разработанный способ жидкофазного мембранного разделения в УФ
установках с предварительным газонасыщением,
разработанный способ обратноосмотического обессоливания воды с добавлением сажи в исходный поток для повышения производительности процесса,
разработанный способ очистки воды в биореакторе с последующим отделением активного ила на мембранном сепараторе, в состав мембраны которого введены катализаторы окисления для предотвращения биологического загрязнения мембран,
- ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НЛП на основе
разработанных мембранных процессов очистки сточных вод
Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на Международных научно - практических конференциях "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" (г Уфа, 2000), «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство» (г Уфа, 2000, 2003), «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г Уфа, 2005, 2008), «Нефтегазопереработка и нефтехимия» (г Уфа, 2005, 2007, 2008)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе получено 3 патента РФ
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 114 наименований Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержащих 22 рисунка и 15 таблиц
