Содержание к диссертации
1. ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ
СТОЧНЫХВОД 10
1.1. Источники нефтяного загрязнения окружающей среды 10
Нефтедобывающая промышленность 10
Транспорт нефти 12
Нефтепереработка 13
Промышленные предприятия 14
Состав нефтяных загрязнений гидросферы 15
Методы снижения содержания нефти и нефтепродуктов в сточных водах 17
Гидроциклоны 17
Отстойники, нефтеловушки 18
Гидрофильные и гидрофобные фил ьтры 20
Коалесцирующие фильтры 23
Фильтры с плавающей загрузкой 26
Фильтры с эластичной загрузкой 27
Сорбенты 27
Флотаторы 31
Нормативы качества очищенных вод 31
1.4. Выводы. Цели и задачи исследования. Рабочая гипотеза 31
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОФОБНОЙ ОЧИСТКИ
НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД 34
Исследование эффекта вторичного эмул ьгирования 34
Эффект очистки нефтесодержащих вод в отстойнике и гидрофобном фильтре 41
Влияние электрических полей на эффективность работы гидрофобного фильтра 43
J)
2.4. Выводы 51
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОАЛЕСЦИРУЮЩЕ -ГИДРОФОБНОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАІ ЦИХ СТОЧНЫХ ВОД _ 53
Аппаратура для проведения исследований 53
Методика измерений 57
Математическое планирование эксперимента 57
Выбор определяющих факторов для построения модели коалесцирующе- гидрофобного фильтра 58
Выбор определяющих факторов для построения модели с деэмульгатором ДН 75 59
Выбор определяющих факторов для построения модели с поверхностно-активным веществом ВРК21 61
Планирование эксперимента и построение модели с деэмульгатором ДН 75 64
Планирование эксперимента и построение модели с поверхностно-активным веществом ВРК 21 70
3.4. Выводы 76
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ 77
Разработка технологии очистки подтоварных и промливневых вод ЛПДС 77
Разработка технологии оборотного водоснабжения автомоек 81
Разработка технологии подготовки воды для систем ППД 84
Разработка технологии очистки ливневых вод 86
Эколого-экономическое обоснование эффективности очистки нефтесодержащих подтоварных и промливневых вод ЛПДС 88
4.6. Выводы 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ 95
Триложение 1. Протоколы исследования воды Приложение 2. Акты внедрения
Введение к работе
Актуальность работы. Миллионы тонн нефти и нефтепродуктов юпадают в гидросферу, порождая одну из важных проблем современности -іащиту природы от нефтяного загрязнения.
Нефть наносит вред всем экосистемам планеты. Она оказывает убительное влияние на флору и фауну водоемов, затрудняет влаго-, газо-, теплообмен между океаном и атмосферой, препятствует поглощению тлекислого газа и поставке в атмосферу кислорода, более половины которого іродуцируется фитопланктоном Мирового океана.
Нефть участвует в биохимических циклах миграции веществ в биосферу /шого миллионов лет и все это время через поры и трещины в горных породах в Мировой океан просачивается порядка 1 млн. тонн углеводородов в год.
В процессе длительной эволюции в природе сложились механизмы іссимиляции углеводородов и самоочищение природной среды от нефти. Зднако ассимиляционная емкость планеты не безгранична.
Вторжение потоков нефти и минерализованных вод, физические ізменения ландшафта, связанные с разработкой нефтяных месторождений, вызывают существенные, а, часто, и необратимые изменения в экосистемах:
нарушается структура, водный и солевой режим почв;
изменяется соотношение и подвижность химических элементов;
деградирует растительность;
загрязняются поверхностные и грунтовые воды;
загрязняется приземная атмосфера.
Но нефтяное загрязнение не ограничивается площадями нефтедобывающих регионов. Вследствие циркуляции вод локальное іагрязнение и его негативные последствия приобретают в гидросфере "лобальный характер. Нефтезагрязняющие вещества (НЗВ) с нефтепромыслов, гранспортных средств, промышленных предприятий обнаружены во всех
районах Мирового океана. Доминирующей формой миграции НЗВ в объеме вод является эмульгированная.
Наиболее распространенными устройствами для извлечения нефти и нефтепродуктов из сточных вод являются гидроциклоны, отстойники, нефтеловушки, гидрофобные и гидрофильные фильтры, коалесцирующие фильтры, флотаторы, электролизеры, фильтры с зернистой загрузкой.
Использование гидрофобных и коалесцирующе-гидрофобных фильтров увеличит эффективность извлечения нефтепродуктов из сточных вод и, соответственно, уменьшит отрицательное антропогенное воздействие НЗВ на окружающую среду.
Разработка технологии, обеспечивающей снижение содержания нефти и нефтепродуктов в сточных водах при помощи гидрофобных и коалесцирующе-гидрофобных фильтров, позволит уменьшить загрязнение окружающей природной среды НЗВ и повысить эффективность их извлечения из сточных вод.
Цель диссертационной работы - разработка технологии, обеспечивающей эффективное удаление нефти и нефтепродуктов из сточных вод за счет совершенствования методов разрушения водонефтяных эмульсий.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- определить факторы, влияющие на эффективное извлечение нефти и
нефтепродуктов из сточных вод методом жидкостной фильтрации;
исследовать процессы вторичного эмульгирования;
определить пути интенсификации метода жидкостной фильтрации;
разработать технологические схемы очистки природных и сточных нефтесодержащих вод.
Научная новизна выполненной работы состоит в том, что: Изучен механизм очистки нефтесодержащих вод методом жидкостной фильтрации. Установлено влияние твердофазных материалов, расположенных
7 на границе раздела нефти и воды, на эффективность очистки нефтесодержащих вод. Впервые определена зависимость эффекта очистки сточных вод от скорости фильтрования в углеводородном слое при наличии гранулированных твердофазных материалов на границе раздела нефти и воды.
Теоретически и экспериментально доказана возможность увеличения скорости фильтрования нефтесодержащих вод сквозь границу нефти и воды созданием продольных и поперечных электрических полей.
Впервые установлена зависимость эффекта очистки нефтесодержащих вод комбинацией методов коалесценции и жидкостной фильтрации от концентрации нефтепродуктов, ПАВ, минерализации воды. Получена математическая модель процесса.
Впервые предложены варианты компоновки сооружений очистки сточных вод, включающие механические методы, коалесценцию, жидкостную фильтрацию (Патент РФ на изобретение № 2170706 (варианты).
Впервые разработана технологическая схема очистки
высококонцентрированных нефтесодержащих вод, включающая методы седиментации, коалесценции, фильтрации в углеводородной жидкости, зернистых и сорбционных материалах (Патент РФ на изобретение № 2264993).
Практическая значимость работы состоит:
Разработаны принципы конструирования водоочистного оборудования, основанные на применении комбинации методов коалесценции, жидкостной фильтрации, эленктрополевого воздействия.
Разработаны технологические схемы очистки промышленных и ливневых нефтесодержащих вод с достижением качества очищенных вод, соответствующего нормативным требованиям на сброс в водоемы или на использование в оборотных системах водоснабжения предприятий.
Реализация научно-технических результатов. Результаты выполненных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке технологий очистки:
в проекте реконструкции сооружений очистки подтоварных вод линейной перекачивающее - дожимной станции (ЛИДС) «Калтасы»;
в сооружениях подготовки нефтепромысловых вод для закачки в продуктивные пласты в ТГШ «Урайнефтегаз» ООО «Лукойл - Западная Сибирь»;
в сооружениях очистки ливневых стоков АЗС «Дема», АЗС «Цветы Башкирии» в г. Уфе;
в оборотной системе водоснабжения автомойки транспортного цеха налоговой инспекции Кировского района г. Уфы.
На защиту выносится: ~ результаты экспериментально - теоретических исследований процессов извлечения нефти и нефтепродуктов методом жидкостной фильтрации и коалесценции;
- результаты производственной апробации сооружений очистки
промышленных и атмосферных нефтесодержащих сточных вод.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на международных и республиканских научно - технических конференциях: IV Международной научно-технической конференции «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство - 2000»; Научно -практическом семинаре - совещании «Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения», г. Челябинск, 2000; V Международной научно - технической конференции «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство - 2001» (диплом I степени); VI Международной научно - технической конференции «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство - 2002» (дипломы I, II, III степени); VII Международной научно - технической конференции «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство - 2003» (дипломы I, II степени); Федеральном научно-практическом семинаре-совещании «Эколого-экономические проблемы жилищно-коммунального хозяйства и пути их
9 решения-2003 г.» (дипломы I, II степени); VIII Международной научно -технической конференции «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство - 2004» (дипломы I, II степени); VI конгрессе нефтегазопромышленников России, г. Уфа, 2005 г.
Результаты исследования прошли производственную апробацию.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 109 наименований. Основная часть изложена на 104 страницах машинописного текста, содержащего 22 рисунка и 15 таблиц.
