Фрагмент для ознакомления
2
В настоящее время бурно развиваются нефтеперерабатывающая и нефтехимическая отрасли. Попадание нефти и ее компонентов в окружающую среду (воздух, воду и почву) может вызывать изменения физических, химических и биологических свойств и характеристик природных местообитаний, нарушать естественные биохимические процессы. При трансформации нефтяных углеводородов могут образовываться еще более токсичные соединения, устойчивые к микробному разложению, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами.
Нефтесодержащие сточные воды представляют собой сложную гетерогенную полидисперсную систему, содержащую примеси минерального и органического происхождения. К минеральным загрязнениям относятся песок, частицы глины, продукты коррозии, растворы минеральных солей, кислоты и щелочи. Содержание механических примесей зависит от количества воды, используемой в производственном процессе, технологии производства, степени облагораживания и местных условий, в которых находится предприятие-источник атмосферных вод. Состав нефтесодержащих сточных вод сложен и разнообразен в зависимости от их типа, использования и процесса производства.
Доказанные запасы нефти России составляют 4,6% мировых запасов, а запасы природного газа — 30,7% мировых. Таким образом, наша страна занимает одно из ведущих мест в мире по разработке этих полезных ископаемых. Крупномасштабная добыча нефти и газа создает экологические проблемы. Демонстрация, разработка и внедрение технических решений по улучшению очистки сточных вод на предприятиях является одной из основных задач по снижению антропогенной нагрузки на окружающую среду.
Цель работы - подбор наиболее эффективных передовых фильтрующих загрузок на многоступенчатые фильтры для очистки нефтесодержащих сточных вод.
Задачи:
1. Анализ рынка фильтрующих материалов (классификация);
2. Оценить параметры фильтрующих загрузок, по которым производят выборку (эффективность очистки, отходообразование, сорбционная емкость, расход, токсикологические показатели);
3. Проанализировать токсикологический показатели, условия труда, условия хранения, класс опасности отхода.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
1.1 Анализ рынка фильтрующих материалов
Нефтесодержащие воды делятся на две категории: к первой относятся воды природных водоемов, загрязненные в результате аварийных и несанкционированных сбросов нефтепродуктов и поверхностных стоков с городских и промышленных объектов. Вторая категория – это сточные воды, образующиеся в результате процессов очистки на объектах добычи, хранения, переработки и транспортировки нефти, а также на любом виде транспорта. Жесткие требования к качеству питьевой и бытовой воды по содержанию нефтепродуктов определяют необходимость удаления нефтепродуктов из поверхностных и сточных вод, которые могут быть повторно использованы или сброшены в естественные водоемы [6].
Технические решения по очистке нефтепродуктов в этих загрязненных водах принципиально различны. Однако их объединяет эффективное удаление загрязнений на разных стадиях адсорбентного материала. Нефтеабсорбенты – материалы, используемые для сбора нефти и нефтепродуктов с водных поверхностей [8].
Для оценки качества нефтепоглотителей используются три основных показателя: нефтепоглощающая способность, скорость водопоглощения и плавучесть. Эффективность адсорбента при сборе нефти в первую очередь оценивается по величине его маслоемкости. Высокое водопоглощение можно устранить практически во всех материалах путем дополнительной обработки гидрофобизацией. Материалы низкой плавучести можно эффективно использовать в изделиях с армированной оболочкой – бонах, матах, салфетках, губках [6].
В производстве нефтеабсорбентов используется разнообразное сырье. В табл. 1 приведены свойства некоторых материалов, используемых для сбора нефти или в качестве основы для производства нефтяных адсорбентов.
Таблица 1 - Свойства различных материалов для сбора нефти
Материал
Нефтепоглощение, г/г
Водопоглощение, г/г
Степень отжима нефти, %
Природные органические материалы
Солома пшеничная
4,1
4,2
36
Кора осины
0,5
0,8
25
Древесные опилки
1,7
4,3
10-20
Отходы ватного производства
8,3
0,26
60
торф
17,7
24,3
74
Синтетические органические материалы
Пенополистирол: волокно
7,0-12,0
6,0-11,5
80-90
Полипропилен: волокно
12-40
1-6
40-80
Каучуковая крошка
5,1
0,3
0
Фенолформальдегидная смола (порошок)
4,4
14,5
0
Поролон: листовой
14,5-35,2
1,3-25,9
75-85
Синтепон
46,3
42-52
94
Неорганические материалы
Вспененный никель
2,9
3,0
0
Стекловолокно
5,4
1,7
60
Графит модифицированный
40,0-60,0
0,5-10,0
10-65
Базальтовое волокно модифицированное
37
0,5
27
По механизму обезжиривания адсорбенты можно разделить на адсорбенты, в которых преобладает физическая поверхностная адсорбция. Здесь сбор нефти происходит за счет прилипания частиц адсорбента к поверхности. При этом количество поглощенного нефтепродукта определяется удельной поверхностью материала и его свойствами (гидрофобностью и липофильностью). Литературные данные показывают, что данный механизм сбора нефти и нефтепродуктов ориентирован на липофильные порошкообразные и сыпучие материалы с закрытой пористой структурой и материалы с размерами пор, не позволяющими молекулам вещества проникнуть в них. Типичными примерами этого механизма являются использование для сбора нефти порошкообразных корбамидо-формальдегидных смол (размер частиц менее 1 мм), гранулированного полипропилена и пенополистирола [7].
Фрагмент для ознакомления
3
Азматова, Р. А. Анализ методов повышения эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод / Р. А. Азматова, Е. В. Калинина, Л. В. Рудакова // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2020. – Т. 1. – С. 176-179.
Бобейко, М. А. Методы очистки нефтесодержащих сточных вод / М. А. Бобейко // В мире научных открытий : Материалы VII Международной студенческой научной конференции, Ульяновск, 14–15 марта 2023 года / Редколлегия: Богданов И.И. [и др.]. – Ульяновск: Ульяновский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, 2023. – С. 3946-3949.
Борисова, О. Н. Очистка нефтесодержащих сточных вод: обзор традиционных и современных методов / О. Н. Борисова, Е. С. Волкова // Наука, образование, производство в решении экологических проблем (Экология-2022) : Материалы XVIII Международной научно-технической конференции. В 2-х томах, Уфа, 01–15 мая 2022 года. Том 1. – Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. – С. 240-245.
Ветошкин А.Г. Технические средства инженерной экологии: учебное пособие / А.Г. Ветошкин. — Санкт-Петербург : Лань, 2018. — 60 с.
Иванов, Д. Б. Методы очистки нефтесодержащих сточных вод / Д. Б. Иванов, А. И. Уралева // Наукосфера. – 2021. – № 7-1. – С. 175-180.
Козодаев А.С. Методические указания к лабораторному практикуму «Механическая очистка сточных вод»: методические указания / А.С. Козодаев, С.Н. Капитонова. — Москва : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. – 5 с.
Кочетов Л.М., Сажин Б.С., Попов И.А., Сажин В.Б., Использование фильтров с плавающей загрузкой для очистки промышленных сточных вод. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-filtrov-s-plavayuscheyzagruzkoy-dlya-ochistki-promyshlennyh-stochnyh-vod/viewer (дата обращения: 22.06.2024).
Кузнецова, А. Е. Влияние температуры на скорость и эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод / А. Е. Кузнецова, Т. В. Латыпова // Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды : Статьи и тезисы, Уфа, 27–28 сентября 2021 года. – Уфа: ЦИТО+, 2021. – С. 51-52.
Латыпова, Т. В. Анализ технологических схем очистки нефтесодержащих сточных вод НПЗ / Т. В. Латыпова, Р. Р. Ульмасов // Материалы 69-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, Уфа, 18–20 апреля 2018 года / ФГБОУ ВО "Уфимский государственный нефтяной технический университет". Том 2. – Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2018. – С. 332-333.
Ляпкало, Д. А. Сорбционные методы очистки нефтесодержащих сточных вод / Д. А. Ляпкало, Т. А. Василенко // Рациональное использование природных ресурсов и переработка техногенного сырья: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, химия и биотехнология : Сборник докладов Международной научной конференции, Алушта-Белгород, 05–09 июня 2023 года. – Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2023. – С. 110-113.
Малкина, А. Г. Получение новых коагулянтов из местных глин для эффективной очистки нефтесодержащих сточных вод / А. Г. Малкина, В. В. Заболотских // Нефтегазовый комплекс: проблемы и инновации : Тезисы III научно-практической конференции c международным участием, Самара, 23–25 октября 2018 года / Ответственный редактор В.К. Тян. – Самара: Самарский государственный технический университет, 2018. – С. 141.
Модификация фитосорбентов для интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод / С. В. Максимова, Е. С. Коршикова, Е. И. Вялкова [и др.] // Архитектура, строительство, транспорт. – 2022. – № 1. – С. 42-53.
Новоженина, М. Н. Совершенствование метода очистки нефтесодержащих сточных вод / М. Н. Новоженина // Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации : сборник статей XXXIX Международной научно-практической конференции, Пенза, 15 ноября 2020 года. – Пенза: "Наука и Просвещение" (ИП Гуляев Г.Ю.), 2020. – С. 26-28.
Патент № 2800672 C1 Российская Федерация, МПК C02F 1/465, C02F 1/40. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод в конвективных потоках : № 2022126563 : заявл. 12.10.2022 : опубл. 25.07.2023 / В. Ю. Керимов, Ю. П. Панов, О. С. Брюховецкий [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе".
Пат. 2432981 РФ, МПК B01D39/16, Фильтр и его элемент //Аветян А.А.; заявитель и патентообладатель Аветян А.А. – № 2010106258/05; заявл. 19.02.2010; опубл. 10.11.2011. Бюл. №31.
Романовский, В. И. Отходы синтетических материалов для очистки нефтесодержащих сточных вод / В. И. Романовский, В. Л. Грузинова // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. – 2018. – № 1(121). – С. 26-31.
Рукомойкин, В. А. Проблемы очистки нефтесодержащих сточных вод / В. А. Рукомойкин // Образование. Наука. Производство : Сборник докладов XV Международного молодежного форума, Белгород, 23–24 октября 2023 года. – Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2023. – С. 196-198.
Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2018620477 Российская Федерация. Классификация способов и средств очистки сточных и нефтесодержащих вод : № 2017621612 : заявл. 29.12.2017 : опубл. 26.03.2018 / А. В. Рабин, С. М. Пахарев ; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения».
Сарлыбаева, Д. Д. Основные методы очистки нефтесодержащих сточных вод / Д. Д. Сарлыбаева, В. К. Касьянов, Д. А. Белых // Передовые инновационные разработки. Перспективы и опыт использования, проблемы внедрения в производство : Сборник научных статей по итогам десятой международной научной конференции, Казань, 30 ноября 2019 года. Том Часть 1. – Казань: Общество с ограниченной ответственностью "КОНВЕРТ", 2019. – С. 109-111.
Совершенствование очистки нефтесодержащих сточных вод / Ю. Ю. Юрьев, В. П. Батманов, А. В. Москвичева [и др.] // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2022. – № 4(89). – С. 152-160.
Старкова, Н. А. Минеральные сорбенты для очистки нефтесодержащих сточных вод / Н. А. Старкова // Новые технологии - нефтегазовому региону : Материалы ежегодного Всероссийского творческого конкурса научно-исследовательских и проектных работ, Тюмень, 16–18 мая 2018 года / Ответственный редактор П.В. Евтин. – Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2018. – С. 155.
Современные методы очистки нефтесодержащих сточных вод / А. А. Сахарова, Е. А. Котовчихина, А. Ю. Гильгенберг, Ю. Ю. Юрьев // Инновационное развитие регионов: потенциал науки и современного образования : Материалы IV Национальной научно-практической конференции, Астрахань, 08 февраля 2021 года / Под общей редакцией Т.В. Золиной. – Астрахань: Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, 2021. – С. 234-237.
Царев Ю.В., Царева С.А., Буймова С.А., Тростин А.Н. Лабораторный практикум по курсу «Промышленная экология», изд-во Ивановский государственный химико – технологический университет, 2016 – 160 с.
