Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современные методы биологической очистіси сточных вод нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств 12
1.1 Состав нефтесодержащих сточных вод, их влияние на водные объекты 12
1.2 Биологическое окисление органических веществ в нефтесодержащих сточных водах 16
1.3 Процессы нитри- денитрификации при очистке сточных вод нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности 22
1.4 Кинетические зависимости процессов биологической очистки с активным илом 32
1.5 Биомембранные технологии в очистке нефтесодержащих сточных вод. 38-
ГЛАВА 2. Анализ работы действующих очистных сооружений нефтехимического производства 46
2.1 Технологическая схема действующих сооружений очистки сточных вод нефтехимического производства (НХК) 46
2.2 Результаты статической обработки качественного состава сточных вод ЗАО«ННК» 48
2.3 Технологические параметры работы по данным эксплуатации действующих очистных сооружений 60
ГЛАВА 3. Исследование процессов биологической очистки сточных вод нефтехимического производства в аэротенках 66
3.1 Кинетические исследования в контактных (статических) условиях 66
3.2 Методика проведения и результаты исследований на экспериментальных установках в динамических условиях 74
3.3 Анализ результатов исследований по очистке сточных вод НХК в аэротенках 83
ГЛАВА 4 Биологическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающего и нефтехимического производства с применением мембранных технологий 90
4.1 Методика исследований по очистке сточных вод в мембранном биореакторе (МБР) и биосорбционно-мембранном реакторе (БМР) 90
4.2 Результаты исследований по очистке сточных вод НПЗ по технологиям МБР и БМР 94
4.3 Результаты исследований по очистке сточных вод НХК в МБР 101
4.4 Результаты исследований по доочистке биологически очищенных сточных вод НХК в БМР 115
ГЛАВА 5. Технико-экономический анализ вариантов биологической очистіси сточных вод нефтехимического производства 125
5.1 Методика расчета сооружений биологической очистки для НПЗ и НХК 125
5.2 Методика расчета БМР для НПЗ и НХК 128
5.3 Технико-экономическое сравнение технологий Аэротенк — Вторичный отстойник - БМР и МБР для НХК 129
5.4 Технико-экономическое сравнение технологий Аэротенк — Вторичный отстойник - БМР и МБР для НПЗ 137
Заключение 148
Библиографический список 150
Приложение А 164
- Процессы нитри- денитрификации при очистке сточных вод нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности
- Результаты статической обработки качественного состава сточных вод ЗАО«ННК»
- Методика проведения и результаты исследований на экспериментальных установках в динамических условиях
- Результаты исследований по очистке сточных вод НПЗ по технологиям МБР и БМР
Введение к работе
Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью совершенствования технологии биологической очистки сточных вод НПЗ и НХК в условиях изменения их исходного состава, повышения требований к качеству очищенных стоков и увеличения ответственности предприятий за нарушение установленных норм. Развитие нефтяной отрасли сопровождается постоянным обновлением технологий и увеличением глубины переработки нефти. С применением новых реагентов, ресурсосберегающих установок и расширением номенклатуры продуктов, выпускаемых НПЗ и НХК, меняются качественные и количественные характеристики сточных вод. Наметившаяся тенденция требует тщательных научных исследований при решении вопросов очистки сточных вод, в особенности при внедрении технологий удаления специфических загрязнений и биогенных элементов. Отсутствие общепринятых в России методик расчета технологических сооружений очистки нефтесодержащих сточных вод не позволяет без проведения дальнейших исследований проектировать подобные сооружения. Представленная работа посвящена решению данной актуальной задачи.
Цель диссертационной работы - исследование биологической, в том числе биомембранной очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств и их доочистки по биосорбционно-мембранной технологии. Для достижения вышеуказанной цели были поставлены следующие задачи:
теоретическое изучение вопросов применения технологий биологической, биомембранной и биосорбционно-мембранной очистки нефтесодержащих сточных вод;
анализ работы существующих сооружений биологической очистки НПЗ и НХК с целью определения возможности повышения их эффективности;
проведение исследований и определение кинетических констант окисления основных загрязнений, содержащихся в сточных водах НПЗ и НХК, для биологической очистки с активным илом;
разработка и исследование схем очистки нефтесодержащих сточных вод с применением мембранных технологий, более эффективных по сравнению с традиционными схемами;
определение кинетических констант окисления основных и специфических загрязнений, содержащихся в сточных водах нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий для мембранного и биосорбционно-мембранного реактора;
разработка методики расчета мембранного биореактора для очистки нефтесодержащих сточных вод и доочистки биологически очищенных нефтесодержащих сточных вод по технологии биосорбционно-мембранного реактора;
проведение технико-экономического сравнения технологий очистки и доочистки нефтесодержащих сточных вод по биомембранной и биосорбционно-мембранной технологиям.
Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые исследована биологическая очистка ПСВ нефтехимического комбината без добавления городского стока;
научно обоснованы и экспериментально подтверждены технологические преимущества биологической очистки нефтесодержащих сточных вод с использованием мембранного биореактора. Показана высокая стабильность процесса в условиях колебания состава нефтесодержащих сточных вод;
определены кинетические константы окисления в мембранном биореакторе органических загрязнений, в том числе специфических, нитрификации и денитрификации при очистке сточных вод нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий;
научно обоснованы технологические преимущества доочистки биологически очищенных нефтесодержащих сточных вод с использованием биосорбционно-мембранных технологий;
определены кинетические константы окисления в биосорбционно-
мембрашюм реакторе органических загрязнений, в том числе
специфических, и нитрификации при доочистке биологически очищенных
сточных вод нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий.
Личный вклад автора в полученные научные результаты, опубликованные
им лично и в соавторстве и включенные в диссертацию, состоял в
непосредственном проведении исследований, обработке, систематизации,
анализе их результатов и подготовке выводов.
Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:
разработана методика расчета мембранного биореактора для очистки сточных вод НПЗ и НХК и расчета биосорбционно-мембранного реактора для доочистки биологически очищенных сточных вод данных предприятий;
получены кинетические константы, которые могут использоваться для расчета сооружений с применением мембранных технологий для аналогичных предприятий;
результаты диссертационной работы по расчету мембранного биореактора и рекомендаций по реконструкции сооружений БХО ОАО «Куйбышевский НПЗ» использованы в проектной и рабочей документации ООО НПФ «ЭКОС». Разработано техническое задание на проект реконструкции очистных сооружений ЗАО «ННК» (Самарская область).
Достоверность полученных результатов подтверждается
экспериментальными исследованиями на лабораторных установках с реальными сточными водами в различные сезоны года, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов, применением стандартизированных методов измерений и анализа, статистической обработкой результатов. Обоснованность предлагаемых технологических и конструктивных решений подтверждена лабораторными испытаниями на сточных водах действующих предприятий.
Апробация работы и публикации. Общее количество публикаций - 10, в т.ч. две публикации в журнале «Водоснабжение и санитарная техника» и одна в журнале «Известия КазГАСУ», включенные в перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ. Результаты работы апробированы на 64 - 67-й научно-технических
конференциях СГАСУ, на IV научной конференции «Промышленная экология и безопасность», Казань, 2009., на II — IV конференциях, посвященных памяти академика РАН СВ. Яковлева, Самара, 2007, Новочеркасск, 2008, Москва, 2009.
Реализация результатов исследований. По результатам данной работы ООО Научно-производственная фирма «ЭКОС», (Самара) разработала проектную и рабочую документацию по реконструкции сооружений биохимической очистки сточных вод КНПЗ, получено положительное заключение государственной экспертизы проектов в строительстве. Разработаны рекомендации по реконструкции сооружений биологической очистки ННК.
На защиту выносятся результаты теоретических и экспериментальных исследований:
технологическая схема биологической очистки производственного стока нефтехимического комбината без добавления городского стока;
технологические схемы биологической очистки сточных вод нефтехимического и нефтеперерабатывающего производств с применением биомембранного реактора;
кинетические зависимости процессов окисления органических веществ, нитрификации и денитрификации для условий одноступенчатой схемы очистки сточных вод НПЗ в мембранном биореакторе;
кинетические закономерности процессов окисления органических веществ и нитрификации для условий одноступенчатой схемы очистки сточных вод НХК в сооружениях с аэротенками и мембранном биореакторе,"
технология доочистки биологически очищенных сточных вод нефтехимического и нефтеперерабатывающего производств с применением биосорбционно-мембранного реактора;
кинетические зависимости процессов окисления органических веществ и нитрификации для доочистки сточных вод НПЗ и НХК. в биосорбционно-мембранном реакторе;
методика расчета сооружений биохимической очистки сточных вод НПЗ и НХК по биомембранной и биосорбционно-мембранной технологиям.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка и приложений. Библиографический список включает в себя 114 источников, в том числе 34 - на иностранных языках. Общий объем диссертации -162 странице, из них 76 рисунков и 30 таблиц.
Процессы нитри- денитрификации при очистке сточных вод нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности
Описанные ранее технологические схемы биологической очистки не предусматривают удаление соединений азота до требуемых норм. В то же время необходимость их удаления становится все более актуальной.
Существующие химические методы удаления азота (хлорирование, озонирование) и физико-химические (отдувка воздухом, ионный обмен, электролиз и реагентная деминерализация) требуют применения дорогостоящего оборудования и реагентов, поэтому они практически не приемлемы для обработки большого количества сточных вод [66,.68 71]. Такое положение определило появление большого количества технологических схем биологического удаления соединений азота [5, 6, 12, 15, 18, 19, 39, 64, 68, 74, 76, 78-80]. Значительную их часть можно применить на существующих очистных сооружений, без использования новых строительных площадей. Следует отметить, что подавляющая часть литературных источников, посвященных биологическому удалению азота, описывают технологии очистки городских сточных вод.
Процесс удаления азота включает в себя три этапа: аммонификацию, нитрификацию и денитрификацию. Аммонификация - процесс биологической деструкции органических азотсодержащих веществ с образование солей аммония.
Процесс аммонификации заключается в расщеплении молекул органических веществ, содержащих азот. К основным органическим веществам, содержащим азот, можно отнести аминокислоты и белки. Дезаминирование аминокислот может осуществляться как с участием воды (гидролитическое дезаминирование);,,, так и с участием кислорода (окислительное дезаминирование). К реакции гидролитического дезаминирования способны и аэробы и анаэробы. Окислительное дезаминирование свойственно только аэробам: В результате дезаминирования аминокислоты могут также превращаться в кетокислоты и ненасыщенные кислоты. При реакции с образованием кетокислот аминокислоты способны к переаминированию - реакции без образования аммиака, как промежуточного или конечного продукта [12]. При этом органические азотсодержащие вещества используются в качестве источника энергии. Следует отметить, что включение кислородного атома в азотсодержащее органическое соединение повышает стойкость к биологическому окислению [38].
Основное назначение азота для микроорганизмов заключается в том, чтобы доставлять, клеткам материал для формирования аминных и иминных групп в молекулах аминокислот. Азот наиболее легко усваивается микроорганизмами в той форме,.в которой он присутствует внутри клетки, т.е. в восстановленном NKj, а фосфор - в окисленном состоянии (в форме Н3Р04) [64]. Наиболее доступными источниками азота являются ионы аммония и аммиак. После проникновения в клетку и образования амино или. имино групп происходят реакции аминирования и переаминирования. В результате, в цитоплазме синтезируются различные аминокислоты, из которых образуется белок [25].
Нитрификация — процесс биологического превращения аммонийных солей в нитраты, с промежуточной стадией образования нитритов. Процесс нитрификации протекает в две последовательные стадии — биологического окисления ионов аммония и нитритов.[2, 12]:
Основная часть микроорганизмов, осуществляющих нитрификацию на сооружениях биологической очистки, относится к автотрофам. Необходимую энергию нитрифицирующие микроорганизмы получают, окисляя соли аммония, который выступает в качестве донора водорода. Конечным акцептором водорода служит кислород.
Кроме этого, азот аммонийных солей используется в-качестве материала для построения ферментов. Для синтеза клеточного вещества основная масса нитрифицирующих микроорганизмов использует углерод в соединении НСОз". Поэтому нитрификация сопровождается снижением щелочности среды. Учитывая потребление азота на прирост, общее уравнение нитрификации выглядит следующим образом:
Исходя из этого уравнения, можно рассчитать, что на окисление 1 мг N-NH4 расходуется 7,3 мг СаСОз (на 1 моль аммония около 2 экв. щелочности).
Прирост биомассы нитрифицирующих микроорганизмов составит около 0,16 мг/мг N. Скорость роста нитрификаторов первой стадии, при прочих равных условиях, в 6 раз ниже, чем у нитрификаторов второй стадии. Соответственно из 0,16 мг микроорганизмов 0,14 мг - это нитрификаторы второй стадии [28,29,41]. Количество кислорода, расходуемое на окисление 1 мг аммонийного азота, составляет 4,6 мг Ог/л [111], из них 1,14 мг і расходуется на вторую стадию.
Необходимую для своего существования энергию нитрификаторьг получают в результате окислительно-восстановительной реакции, которая подчиняется следующим термодинамическим закономерностям: чем выше окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) среды, тем более низким должно быть оптимальное значение рН. Интенсивность нитрификации зависит от гНг (отрицательный логарифм парциального давления растворенного в. среде водорода) среды, причем для нитрификации первой w второй фазы оптимальные значения гНг различны (соответственно 17,6-и 18). Первую стадию нитрификации осуществляют бактерии,, в группу которых входят 6 родов: Nitrosomonas,- Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosospira, Nitrosovbno. Вторая стадия осуществляется бактериями родов: Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus, Nitrospira.
Бактерии Nitrosomonas устойчивы к воздействию рентгеновских лучей и при?; облучении дозой в 50 kR сохраняют значительное количество жизнеспособных клеток. Они не нуждается в витаминах, аминокислотах, поскольку способны в значительных количествах синтезировать необходимые им витамины Bl, В6, биотин, инозит, пантотеновую и никотиновую кислотьь [25]. В работе [12], указывается на то, что Nitrosomonas используют в качестве окисляемого субстрата аммиак, мочевину, мочевую кислоту, гуанин. При этом органическую- часть молекулы бактерии не потребляют.
Результаты статической обработки качественного состава сточных вод ЗАО«ННК»
Анализ работы канализационных очистных сооружений нефтехимического предприятия выполнен на примере ЗАО «Новокуйбышевский нефтехимический комбинат» (далее ЗАО ННК). Компания производит сжиженные газы, углеводородные фракции и различные катализаторы. Поэтому производственные сточные воды ЗАО «ННК» являются многокомпонентными смесями различных классов органических веществ. Согласно существующей технологической, схеме производственные (1-й и 2-ой очереди) и бытовые сточные воды предприятия. «ННК» проходят сооружения механической очистки: решетки, полимерловушки, усреднители и первичные радиальные отстойники диаметром 24 м. Городские сточные воды отдельно проходят решетки, песколовки и первичные радиальные отстойники диаметром 24 м.
Прошедшие предварительную очистку производственные и бытовые сточные воды завода и осветленные сточные воды города подаются в смеситель. Далее объединенный поток направляется на сооружения биологической очистки: коридорные аэротенки объемом 3750 м и вторичные радиальные отстойники диаметром 28 м. Избыточный активный ил из вторичных отстойников поступает на илоуплотнители диаметром 20 м.
Продолжительность аэрации сточной воды в аэротенках по усредненным данным за период 2003 - 2005 гг. изменялась от 6,6 до 8,5 ч в. Колебания времени аэрации находилось в диапазонах 4,4 -13,6 ч за тот же период.
Пройдя вторичные отстойники, очищенная сточная вода подвергается хлорированию и сбрасывается в общий Новокуйбышевский коллектор. B таблице 2.1 приведены действующие в период 2003 - 2006 гг. нормативы качества для основных ингредиентов сточных вод и усредненные данные по составу исходного стока смеси городских и производственных СТОЧНЫХ ВОД И очищенного стока действующих сооружений ЗАО «ННК» в тот же период.! Анализируя работу сооружений биологической очистки в 2005 г. можно заключить следующее: - сооружения работают эффективно по удалению основных загрязняющих компонентов; - концентрация органических загрязнений по БПКП0ЛН в очищенной воде в среднем составляет 3,62 мг/л, по ХПК - 26,2 мг/л; - в аэротенках имеет место процесс глубокой нитрификации, содержание аммонийного азота в очищенной воде в среднем равно 0,61 мг/л, а содержание нитратов -31,1 мг/л; - в очищенной воде содержание фенола в среднем составляет 0,00064 мг/л; - эффективность удаления нефтепродуктов достигает 97 %, при средней концентрации в очищенной воде 0,063 мг/л; - в тоже время, из-за чрезвычайно жестких норм, среднегодовые концентрации загрязнений в очищенных сточных водах превышают НДС по всем показателям, за исключением ДМФА, а ВСС - по аммонию, нитритам, взвешенным веществам, СПАВ, фенолу и фосфатам. 2.2 Результаты статической обработки качественного состава сточных водЗАО«ННК» Производственные и городские сточные воды подвергаются раздельной механической очистке, после чего проходят совместную обработку на сооружениях биологической очистки. Объединение потоков происходит в смесителе перед подачей стоков в аэротенк. Для выбора расчетных концентраций загрязняющих веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, проведена статистическая обработка качественного-состава объединенного потока сточных вод после смесителя, а также отдельно производственных сточных вод 1 и 2 очереди. Проведенный статистический анализ качества исходных сточных вод позволил определить средние значения концентраций основных загрязнений и установить те значения концентраций, которые с вероятностью 80 - 85 % не будут превышены при непрерывном изменения качества1 сточных вод. В таблице 2.2 представлены качественные показатели объединенного потока сточных вод, поступающего на сооружения биологической очистки. Качественный состав производственных сточных вод 1 и 2 очереди, поступающих на очистные сооружения (до первичных отстойников), представлен нарис. 2.1 - 2.15. Динамика изменения содержания органических загрязнений, оцениваемых по ХПК и БПКПОЛн , показана на рисунках 2.1 - 2.3.
Методика проведения и результаты исследований на экспериментальных установках в динамических условиях
Экспериментальные исследования на пилотных биомембранных и биосорбционно-мембранных реакторах на реальных сточных водах позволяют определить следующие технологические параметры работы сооружений биологической очистки: глубину очистки по основным и специфическим загрязняющим компонентам; период аэрации в реакторах; дозу ила (концентрацию активного ила в иловой смеси); время пребывания очищаемой воды и количества порошкообразного активированного угля в биосорбционно-мембранном реакторе; гидравлические характеристики процесса мембранной фильтрации.
В результате эксперимента на пилотных установках можно практически полностью смоделировать условия функционирования активного ила и «биоактивного» активированного угля, как в модели, так и в реальном сооружении. На сооружения реального масштаба (практически без корректировки) могут быть перенесены характеристики активного ила (иловый индекс, доза ила и т.д.), «биоактивного» активированного угля (количество, сорбционные характеристики), а также кинетические параметры процесса (удельная скорость окисления, окислительная мощность), позволяющие рассчитать сооружения) до любой заданной степени по каждому ингредиенту загрязнений (ХПК, БПК, соединениям азота и специфическим загрязнениям). Для выполнения экспериментальных исследований на очистных сооружениях ЗАО «ННК» и ОАО «КНПЗ» были смонтированы и запущены в работу две пилотные установки на реальной сточной воде НПЗ: с мембранным биореактором (МБР) и с биосорбционно-мембранным реактором (БМР). Установки работали в непрерывном режиме.
На пилотной установке МБР была реализована предлагаемая технология биологической очистки с мембранной фильтрацией, представляющая собой аэротенк с установленным мембранным модулем для отделения очищенной воды от активного ила вместо вторичного отстойника. Мембранный модуль изготовлен из половолоконных микрофильтрационных мембран с размером пор 0,2 мкм. Режим работы мембран: фильтрование — 10 мин, обратная промывка — 30 с.
Экспериментальные исследования на пилотной установке МБР, были проведены в два этапа. На первом этапе на установку подавался производственный сток завода после первичных без добавления городских сточных вод. На втором этапе - смесь стоков завода и городских сточных вод после прохождения механической очистки.
Конструктивно аэротенк был выполнен в виде колонки из оргстекла с рабочим объемом 3,0 л. Общая площадь поверхности мембран - 0,05 м2.
Сточная вода из бака (1), оборудованного механической мешалкой для исключения осаждения, насосом (2) подавалась в мембранный биореактор (3) где происходило окисление всех основных загрязняющих веществ. Очищенная сточная вода отделялась от иловой смеси на половолоконной мембране (4) и откачивалась в резервуар очищенной воды (5) насосом (6), откуда отводилась из установки. Периодически по сигналу от таймера производился запуск насоса (7) с одновременным отключением насоса (6) и осуществлялась обратная промывка мембраны для восстановления ее производительности. Вода для промывки отбиралась из резервуара очищенной воды (5). Для регулирования гидравлического режима работы аэротенка с мембранной фильтрацией установка была оборудована системой контроля и управления уровнем воды, включающей датчик уровня (8) и электромагнитный клапан (9). В реактор непрерывно микрокомпрессором (10) подавался воздух для аэрации и гидродинамической регенерации мембран. Для сокращения сроков выхода МБР на установленный технологический режим работы при запуске установки в работу на первом этапе в реактор добавлялся активный ил из действующих аэротенков очистных сооружений.
На установке БМР была реализована биосорбционно-мембранная технология. Принципиальная схема установки БМР практически полностью совпадала со схемой установки МБР, представленной на рисунке 4.1. Единственным конструктивным отличием являлось то, что вместо биомембранного реактора (3), содержащего 3 л активного ила, был применен биосорбционно-мембранный реактор объемом 0,7 л, загруженный порошкообразным, активированным углем (ПАУ) марки ОУ-А, с блоком микрофильтрационных мембран. Общая площадь мембран была та же - 0,05 м . Концентрация ПАУ в реакторе поддерживалась в пределах 10-20 г/л. Расход очищаемой воды был такой же, как и на установке МБР - 6,0 л/сут.
Главным технологическим отличием было то, что на установку БМР подавалась биологически очищенная сточная вода после вторичных отстойников ННК, или третичных отстойников КНПЗ действующих очистных сооружений завода (установка МБР очищала исходную воду после механической очистки). Таким образом, МБР - установка биологической очистки, а БМР - установка доочистки (третичной очистки).
Аналитический контроль за работой пилотных установок МБР и БМР по показателям осуществлялся основным загрязняющим компонентам и специфическим ингредиентам с использованием стандартных методик, а также определялись технологические параметры: иловый индекс, концентрация активного ила, концентрация ПАУ.
Результаты исследований по очистке сточных вод НПЗ по технологиям МБР и БМР
Исходя из общей требуемой площади фильтрования, мембран 100 тыс. м2, учитывая конструктивные параметры и характеристику мембранных блоков, рассчитано- общее количество необходимых мембранных блоков. Для1 размещения технологического оборудования мембранного блока потребуется здание со строительным объемом 4000 м3 (производственное здание с размером в осях 30x21 м со вторым этажом размером 30x6 м; высота первого этажа - 4,7 м, второго этажа - 3 м до низа плит покрытия) и открытый железобетонный резервуар объемом 3100 м , состоящий из восьмисекционного мембранного резервуара объемом 1300 м и реактора объемом 1800 м . После реконструкции сооружений биологической очистки по технологии БМР потребуется дополнительного персонала вколичестве 13 человек.
Результаты расчета капитальных, эксплуатационных и приведенных затрат по вариантам реконструкции, в соответствии с исходными данными таблицы. 5.6 сведены в- таблицу 5.14. Параметры, остающиеся в ходе реконструкции неизменными, в данном, расчете не учитывались. Расчеты проводились на основании проекта реконструкции сооружений биологической очистки Куйбышевского» НПЗ по технологии МБР, выполненного ООО НПФ «ЭКОС», Єамара.
Результаты технико-экономического сравнения технологий МБР и БМР, для условий реконструкции БХО КНПЗ показали, что по эксплуатационным показателям имеет преимущество технология МБР. Это достигнуто за счет, снижения затрат на аэрацию при реконструкции существующих аэротенков. В варианте БМР аэротенки и соответствующие воздуходувки остались без изменения, но добавился расход воздуха на аэрацию мембран. По капитальным и приведенным затратам преимущество имеет технология БМР (соответственно 7,6 и 2,8 %). При этом необходимо отметить, что в настоящей главе не учитывалось наличие на КНПЗ существующего здания фильтров, требующего лишь замены загрузки. Такой вариант расчета был выбран для большей универсальности результатов. При выборе варианта реконструкции сооружений БХО НПЗ следует учитывать то, что двухступенчатая схема биологической очистки не позволяет реализовать денитрификацию. Это объясняется тем, что на 1-й ступени есть относительно легкоокисляемые органические вещества, но нет нитратов, а на 2-й ступени есть нитраты, но недостаточно органики, которая представлена в основном трудноокисляемыми веществами. Кроме того, на 2-й ступени практически невозможно создать аноксичные условия, т.к. нельзя избавиться от растворенного кислорода, поступающего со стоками из вторичных, отстойников. Подача части исходных сточных вод непосредственно на 2-ю;? ступень также не решает проблему из-за; малых скоростей окисления и соответственно малой скорости потребления кислорода. Перейти на одноступенчатую схему без реконструкции БХО по технологии МБР также проблематично из-за необходимости обеспечения качества очищенных стоков по остальным показателям; а также трудности эксплуатации параллельных линий, биологической очистки, находящихся на разных геометрических отметках (первоначально сооружения 1-й; и 2-й ступеней). Таким образом; технология БМР получает преимущество; при отсутствии потребности в денитрификации.
Для конкретных условий ЕНПЗ с учетом наличия существующегоздания фильтров и необходимости; процессам денитрификации выбран 1-й вариант реконструкции- по технологии МБР с доочисткой на сорбционных фильтрах. Это позволило достигнуть наилучших технико-экономических показателей и получить экономический эффект по приведенным затратам по сравнению: с вариантом реконструкциишо технологииБМР 12123;тыс. руб;(/габлица 5.15).
Приведенные в таблице 5.15 данные показывают, что с учетом небольших различий в - технико-экономических показателях технологий МБР и БМР выбор между ними будет определяться условиями конкретного предприятия. Изложенная в данной главе методика позволяет выполнить расчет сооружений и сделать такой выбор выполнить расчет сооружений.
Данные диссертационной работы использованы ООО НПФ «ЭКОС» для разработки проектной документации по реконструкции сооружений БХО КНПЗ, г. Самара (см. акт внедрения). 1. Разработана методика расчета сооружений очистки нефтесодержащих стоков в мембранном биореакторе по скорости окисления лимитирующего загрязнения, заключающаяся в определении- объемов аноксидного и аэробного реакторов и площади мембран: 2. Разработана методика расчета БМР, заключающаяся в определении массы ПАУ, объема биореактора и требуемой площади мембран для лимитирующего загрязнения: 3. Проведено технико-экономическое сравнение вариантов реконструкции действующих сооружений ННК по технологиям МБР иг БМР, которое показало, что по по эксплуатационным, капитальным и приведенным затратам небольшое преимущество (от 1,7 до 4,6 %) имеет технология БМР. 4. Результаты технико-экономического сравнения технологий. МБР и БМР для условий реконструкции БХО - КНПЗ показали, что по эксплуатационным, показателям имеет преимущество технология МБР "на 5,1 %. Капитальные и приведенные затраты ниже по технологии БМР на 7,6 и 2,8 % соответственно.
Похожие диссертации на Биомембранная и биосорбционно-мембранная очистка нефтесодержащих сточных вод
