Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
Классификация сточных вод 10
Краткая характеристика основных методов очистки стоков 12 от нефтепродуктов
Флотационная очистка стоков от нефтепродуктов 16
Физико-химические основы флотации 16
Флотационные процессы 28
Классификация флотационных процессов 28
Пневматическая флотация 29 1.3.2.2.1 Импеллерная флотация 29
Флотация растворенным воздухом 37
1.3.2.3.1 Напорная флотация 37
Зависимость степени очистки стоков от исходной 41 концентрации нефтепродуктов и соотношения воздух/нефтепродукты
Влияние размеров флотокамеры на степень очистки 45 стоков от нефтепродуктов
1.3.2.3.2 Вакуумная флотация 46
1.3.2.4 Электрофлотация 46
1.4 Методы интенсификации флотационных процессов 49
Применение реагентов для интенсификации 49 флотационных роцессов
Применение гидродинамического явления кавитации для 56 интенсификации флотационной обработки стоков
Физико-химические основы кавитации 56
Классификация и применение кавитационных аппаратов 59
1.4.2.3 Применение кавитационной техники для интенсификации 67 флотационных процессов
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 73
2.1 Объекты исследования 73
Сточные водо-нефтяные эмульсии 73
Устройство и принцип действия аэрогидрокавита- 71 ционного аппарата и кавитационного эжектора
2.1.2.1 Сравнительное исследование гидродинамической 73
характеристики и структуры струйного течения аэрогидрокавитационного аппарата и кавитационного эжектора
2.1.3 Химические реагенты для повышения эффективности 78
процессов очистки водо-нефтяных эмульсионных стоков
Органические флокулянты 78
Неорганический коагулянт «Аква-Аурат 30» 80
2.2 Методы исследования 82
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ 83
ФАКТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА АЭРОГВДРОКАВИТАЦИОННОИ ОБРАБОТКИ ВОДО-НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
3.1 Описание пилотной аэрогидрокавитационной 84
установки для проведения исследований по влиянию
кратности циркуляции стоков, прошедших через
аэрогидрокавитационный аппарат, на степень очистки
стоков
3.2 Исследование влияния кратности циркуляции 85
нефтесодержащих стоков через аэрогидрокавитацион-ный
аппарат на степень очистки
3.2.1 Исследование влияния кратности циркуляции 85
нефтесодержащих стоков через аэрогидрокавита-ционный
аппарат
3.2.1.1 Связь степени очистки стоков с кратностью циркуляции 93
3.2.2 Исследование влияния на степень очистки кратности 94
циркуляции нефтесодержащих стоков через
аэрогидрокавитационный аппарат с использованием
флотационного реагента
3.3 Исследование влияния давления нефтесодержащих стоков 100
на процесс аэрогидрокавитационной обработки водо-нефтяных эмульсий
Описание полупромышленной установки для изучения 100 влияния давления стоков на процесс аэрогидрокавитационной обработки водо-нефтяных эмульсий
Изучение процесса обработки стоков стрипинг секции 103 газофракционирующей установки с использованием аэрогидрокавитационного аппарата при различных давлениях
3.3 Сравнительная оценка эффективности очистки смесевых ПО
стоков нефтехимического комбината и стоков с индивидуальных технологических установок при одинаковых условиях проведения процесса аэрогидрокавитационной обработки
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ АЭРОГИДРОКАВИТАЦИОННЫХ 117
АППАРАТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ НА ТИПОВОМ ОБОРУДОВАНИИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ
4.1 Влияние аэрогидрокавитационной обработки стоков 118
ЭЛОУ ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая
компания» (РНПК) на эффективность работы
нефтеловушки
4.1.1 Расчет экономической эффективности использования 126
аэрогидрокавитационного оборудования в нефтеловушке ЗАО «РНПК»
4.2 Исследование эффективности эксплуатации 128
аэрогидрокавитационных аппаратов в пластинчатых
сепараторах установки механо-химической очистки
\УЕМСО«ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»
Описание работы аэрогидрокавитационных аппаратов в 130 пластинчатых сепараторах WEMCO
Расчет дополнительной степени очистки, количества 138 дополнительно уловленных нефтепродуктов и
взвешенных веществ. Расчет ожидаемого экономического эффекта от снижения расхода флокулянта
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ 141
СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЭРОГИДРОКАВИТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ И КОАГУЛЯЦИОННЫХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ИМПЕЛЛЕРНОЙ ФЛОТАЦИИ ЗАО «РНПК»
5.1 Лабораторное исследование прочностных характеристик 142
макрохлопьев, полученных при очистке нефтесодержащих стоков с использованием коагулянта «Аква-АуратЗО» ифлокулянтов
5.2 Проведение промышленных испытаний по очистке 146
промливневых стоков на импеллерном флотаторе ЗАО
«Рязанская НІЖ» с использованием коагулянта «Аква-
АуратЗО» и флокулянта Praestol 852 ВС
Заключение 154
Выводы 155
Литература 157
Приложения 168
Введение к работе
С начала 70-х годов из-за снижения качества воды в источниках водоснабжения и роста внимания мирового сообщества к состоянию окружающей среды повышенное внимание уделяется разработке новых концепций водоочистки [1]. Приоритетными являются следующие направления:
оптимизация существующих технологий водоочистки с целью сокращения образования биологических и нефтяных шламов, улучшения качества очистки, сокращения капитальных и эксплуатационных затрат;
развитие новых безотходных технологий очистки стоков физическими (фильтрация через мембраны, обеззараживание с помощью УФ-излучения), биологическими (биологическое обеззараживание), химическими и физико-химическими методами;
расширение числа постов постоянного контроля качества сырой воды и сбрасываемых вод, не только контролирующими органами, но и станциями очистки стоков промышленных предприятий и городских станций аэрации [1].
Одним из наиболее опасных видов загрязнений для окружающей среды является примеси нефти и нефтепродуктов в стоках, поступающих с предприятий нефтегазового комплекса, электростанций, при транспортировке нефти в танкерах и по трубопроводам, а также из-за отсутствия или недостаточной эффективности очистных сооружений.
Так, например, содержащийся в бензиновых фракциях
высокотоксичный ароматический углеводород бензол, относится к канцерогенным соединениям. Он способен накапливаться в человеческом организме, приводя к тяжелым заболеваниям. Основным источником поступления бензола в окружающую среду являются отработанные газы автомобилей (около 70 % масс), испарения (20 % масс.) и утечка топлива при обслуживании машин на автозаправочных станциях (10% масс.) [2].
Опасность попадания нефти и нефтепродуктов со стоками в природные водоемы связана с их устойчивостью к биохимическому окислению. Так, количество нефти в воде при температуре до 5С уменьшается в течение 2-7 суш. лишь на 15%, а при температуре до 20С -на 40-50% [12].
Концентрация растворенных нефтепродуктов в стоках предприятий и водоемов определяется химическим составом и структурой молекул углеводородов, входящих в их состав. Ниже приведены данные по растворимости наиболее распространенных нефтепродуктов и углеводородов в воде (табл. 1).
Таблица 1. Растворимость нефтепродуктов и углеводородов в воде [3,4]
Как видно из данных табл. 1, растворимость большинства нефтепродуктов значительно превышает уровень ПДК (для водоемов санитарно-бытового использования - 0,l-f0,3 мгіл и рыбохозяйственного назначения - 0,05 мг/л [5]). Однако ни один из существующих методов очистки стоков от нефтяных загрязнений (механический, химический, коагуляционно-флотационный, электрохимический, сорбционный, мембранный, биологический) сам по себе не способен обеспечить выполнения следующих современных требований:
очистка до уровня ПДК и ниже;
возврат 90-95 % воды в оборотный цикл промышленных предприятий;
невысокая стоимость очистки;
малогабаритность установок по очистке стоков;
высокая степень утилизации ценных компонентов, извлеченных из стоков.
Нефтесодержащие стоки часто имеют сложный состав. Они могут содержать поверхностно-активные вещества, минеральные соли, жиры, масла, частицы пыли, землю и другие примеси. Поэтому очистка таких стоков до уровня ПДК осуществляется в несколько стадий, с применением механических, физико-химических, адсорбционных и биологических методов. Несмотря на огромное число отечественных и зарубежных разработок по технологии очистки стоков проблема глубокой очистки нефтесодержащих эмульгированных стоков, с учетом современных требований, не может считаться решенной. Одной из причин такого положения является недостаточная проработка фундаментальных основ строения, свойств и устойчивости нефтесодержащих коллоидных систем, формирующихся в воде при прохождении технологических циклов. Другая причина заключается в многообразии систем по химическому составу, условиям образования и существования дисперсных систем, к которым относятся сточные воды, что требует проведения индивидуальных исследований для каждого конкретного случая и не всегда возможно.
Третья причина заключается в том, что технология достаточно глубокой очистки стоков часто требует соблюдения условий, трудно выполнимых на практике. Кроме того, многие эффективные методы глубокой очистки сопряжены с большими экономическими и ресурсными затратами; требуют обслуживания высококвалифицированными специалистами, использования дефицитных реагентов с последующей их регенерацией; связаны с необходимостью утилизации или захоронения полученных после очистки стоков отходов; наличием большой территории для очистных сооружений, что является доступным далеко не всем предприятиям. Поэтому во всем мире и в России ведется поиск новых эффективных способов очистки промышленных стоков от нефтепродуктов и совершенствование существующих методов.
