Очистка нефтесодержащих сточных вод

Как нефть оказывается в водоёмах

Есть несколько ситуаций, когда по вине человека в воду попадают нефтяные загрязнения — нефть, топливо, смазочно–охлаждающие жидкости (СОЖ) и другие углеводороды:

• Аварийные разливы нефти при её добыче, хранении и особенно перевозке. 20% разливов, ставших причиной экологической катастрофы, случились во время её транспортировки по трубопроводам и на танкерах.

• Стоки нефтепромышленных предприятий. Это подтоварные воды, которые появляются во время отстаивания добытой нефти, вода после стадий переработки нефти, вода после мытья оборудования и резервуаров для нефтепродуктов.

• Сточные воды промышленных, металлургических и машиностроительных предприятий, которые используют в производстве топливо и СОЖ для защиты металла от окисления, снижения трения и температуры во время его обработки.

• Ливневые сточные воды с растворёнными в них загрязнениями — различными взвешенными веществами, ПАВ и нефтепродуктами. Это атмосферные осадки, собравшие бензиновые пятна, моторное масло и остальные горюче–смазочные материалы с проезжей части, пока стекали в дождевую канализацию.

Нефтесодержащие стоки могут попасть в грунтовые воды, а оттуда — в скважины

Водный кодекс РФ запрещает сбрасывать неочищенные стоки в водоёмы (ч. 6, ст. 60). Поэтому перед этим сточные воды проходят канализацию, городские очистные сооружения или попадают в очистные сооружения канализации предприятия. 

После этого содержание нефтепродуктов в воде не должно превышать ПДК — норму предельно допустимой концентрации, которая гарантирует, что вода безопасна для обитателей водоёма и человека. Для предприятия превышение норм ПДК в очищенной воде или сброс неочищенных стоков в водоём грозит повышением экологического платежа или штрафом. 

Рассмотрим основные методы, которые помогают очистить воду от нефтесодержащих загрязнений.

Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов

Отстаивание

Очищаемую жидкость подают в резервуар — отстойник или нефтеловушку, где она расслаивается: нефтепродукты всплывают на поверхность, а под ними остаётся относительно чистая вода. Отстаивание длится от 30 минут до 24 часов.

В некоторых нефтеуловителях или нефтеловушках предусмотрен коалесцентный фильтр — несколько близко расположенных друг к другу полимерных пластин. Когда сток проходит через них, полимерный материал притягивает частицы нефтесодержащих загрязнений, где они объединяются в капли. От потока воды пластины вибрируют, капли отрываются от них, всплывают на поверхность и образует плёнку. Так происходит, если плотность нефтесодержащих загрязнений меньше плотности воды. Если наоборот, то они оседают на дно. Полученную плёнку и осадок собирают и передают на утилизацию.

Коалесценция — сближение и слияние частиц

Коагуляция и флокуляция

Метод коагуляции помогает убрать из воды мелкие частицы нефтесодержащих загрязнений, которые не оседают и проходят через фильтр. Специальные реагенты — коагулянты склеивают такие частицы в хлопья, которые выпадают в осадок. Его можно убрать с помощью отстойников, фильтров, флотационной установки.

Коагуляцию дополняют флокуляцией. Это помогает быстрее отделить воду от загрязнений и образовать больше крупных плотных хлопьев, которые проще удалить. 

Флотация

Это удаление из жидкости загрязнений с помощью флотационных пузырей. Когда стоки попадают во флотационную камеру, туда подаются микропузырьки. Загрязнения прилипают к пузырькам и вместе с ними поднимаются на поверхность. Оттуда их собирает скребковый транспортёр, сбрасывает в шламосборник, а очищенная жидкость сливается из флотационной установки. 

Схема очищения нефтесодержащих сточных вод с помощью флотатора и реагентов Биомикрогели®

Сорбция

Сорбционное удаление нефтепродуктов из воды — это процесс поглощения загрязняющих примесей сорбентами. От вида сорбирующего материала зависит, где его применяют. Сорбенты в виде порошка или гранул применяют в водоочистке, а волокнистые — в производстве фильтров, боновых заграждений, нефтепоглощающих матов.

Этот метод используют, когда нужно соблюдать жёсткие требования для сброса стоков в водный объект, и остальные методы очистки не дают нужного результата. Например, в случае с нефтесодержащими загрязнениями, воду отправляют на доочистку сорбционную фильтрацию. В качестве фильтрующего элемента используют засыпку на основе активированного угля. Он помогает собрать низкие концентрации нефтепродуктов и сделать воду пригодной даже для сброса в объекты рыбохозяйственного назначения. 

Выбор способа очистки стоков от нефти

Для выбора эффективного способа очистки нужно провести анализы стока, чтобы определить, чем и насколько он загрязнён. 

Следующие шаги — это:

• определение объёма стоков;

• выяснение, каким нормам ПДК должен соответствовать сток, чтобы его можно было законно сбросить на очистные сооружения или в водоём;

• оценка финансовых возможностей предприятия.

После этого можно перейти к составлению схемы очистки сточных вод — какие использовать способы, оборудование, виды реагентов. Предприятие может выстроить процесс очистки так, чтобы возвращать воду в технологический цикл и использовать повторно.

Проблемы очистки стоков от нефти

Бывает, что схема очистки составлена верно, стоки проходят все необходимые этапы, но загрязнения в них превышают нормы ПДК. Основные причины — устаревшее и/или изношенное оборудование, неправильный подбор реагентов и их дозировки. 

Например, в ходе опытно-промышленных испытаний на металлургическом предприятии специалисты НПО БМГ столкнулись с тем, что флотатор и фильтры доочистки воды были загрязнены нефтепродуктами настолько, что не очищали воду, а повторно загрязняли её.

Вывод

Эффективность очистки воды от нефтепродуктов важна: если недоочищенные стоки попадают в водоём, это приводит к его заболачиванию, обмелению, гибели обитателей в нём. Есть несколько самых распространённых способов очистки воды от нефтесодержащих загрязнений: отстаивание, коагуляция и флокуляция, флотация, сорбция. Последние три способа относятся к физико-химическим.

Отстаивание может быть подготовительным этапом перед применением другого способа, а может следовать после него. 

Коагуляцию можно усилить флокуляцией, тогда процесс объединения взвешенных загрязняющих частиц пройдёт быстрее, и образуются более крупные хлопья, которые легче отфильтровать.

Сорбцию применяют, когда нужно доочистить воду до жёстких требований по нормам предельно допустимой концентрации нефтепродуктов для сброса стока.

Иногда к способам очистки воды от нефти и нефтепродуктов относят биологический метод, но он больше относится к очистке нефтешламов, а не стоков. Биологический метод очистки воды представляет собой использование микроорганизмов, которые окисляют углеводороды. Поскольку нефтепродукты негативно влияют на аэробные микроорганизмы, этот метод не используется в процессе очистки воды от нефтепродуктов.

Выбор способа зависит от состава стока, его объёма, требуемых норм ПДК нефтепродуктов и финансовых возможностей предприятия. Чтобы эффективно очищать нефтесодержащие стоки, обычно комбинируют несколько способов, которые дополняют друг друга.