Повышение экологичности нефтеперерабатывающих предприятий созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов

Шарафутдинова, Гульнара Минигаяновна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Повышение экологичности нефтеперерабатывающих предприятий созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Повышение экологичности нефтеперерабатывающих предприятий созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов"

На правах рукописи

ШАРАФУТДИНОВА ГУЛЬНАРА МИНИГАЯНОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧНОСТИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ СОЗДАНИЕМ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОДНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальности 03 00 16 - «Экология» 05 17 08 - «Процессы и аппараты химических технологий»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003 172410

Уфа - 2008

003172410

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Абдрахимов Юнир Рахимович.

Научный консультант

кандидат технических наук, доцент Хангильдин Рустэм Ильдусович.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Исмагилов Фоат Ришатович,

доктор технических наук, профессор Самойлов Наум Александрович

Ведущая организация

ГУЛ «Институт нефтехимпереработки РБ»

Защита состоится «25» июня 2008 года в 14-30 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212 289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета

Автореферат разослан 24 мая 2008 года

Ученый секретарь совета ---' Абдульминев К Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Нефтеперерабатывающие предприятия (НПП) являются крупнейшими источниками загрязнения окружающей среды. В водные объекты с большими объемами недостаточно очищенных сточных вод НПП поступают нефтепродукты, химические реагенты, щелочные растворы, солесодержащие воды ЭЛОУ и другие загрязняющие вещества, негативно влияющие на состояние окружающей среды Это усугубляет проблему загрязнения гидросферы, которая во многих регионах приобрела угрожающий характер, так как самоочищающая способность водоемов и водных бассейнов уже не справляется с поступающим потоком производственных и других видов сточных вод Кроме того, НПП относятся к отрасли промышленности с высоким уровнем водопотребления Удельный расход свежей воды в настоящее время на 1 т перерабатываемой нефти в среднем составляет 0,2 - 2,5 м3/т

Решение актуальной проблемы снижения загрязнения водных объектов промышленными сточными водами НПП и существенного уменьшения потребления пресной воды возможно путем создания на этих предприятиях ресурсосберегающих химико-технологических водных систем Создание таких систем возможно с использованием высокоэффективных мембранных процессов разделения для очистки сточных вод до требуемых показателей качества замкнутых водооборотных циклов НПП

Внедрение на НПП ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов позволит решить вопросы рационального использования водных ресурсов и охраны окружающей среды

Цель работы - повышение экологической безопасности НПП созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе применения мембранных процессов Основные задачи исследований

- исследование мембранного процесса очистки нефтесодержащих сточных вод Hi 111 от эмульгированных нефтепродуктов в ультрафильтрационной (УФ) установке,

- разработка способа жидкофазного мембранного разделения, позволяющего повысить производительность процесса очистки сточных вод в УФ установке,

- исследование мембранного процесса очистки солесодержащих сточных вод

НПП в обратноосмотической установке,

- ---

- разработка способа мембранного разделения в установке обратного осмоса, позволяющего уменьшить процесс осадкообразования на мембранах и тем самым повысить производительность обратноосмотической установки,

- исследование процесса биологической очистки сточных вод Hi 111 в мембранных биореакторах (МБР),

- разработка способа биологической очистки воды в МБР, позволяющего уменьшить биологическое загрязнение мембран и повысить его производительность,

- разработка ресурсосберегающей химико-технологической водной системы Hi 111 на основе исследованных процессов мембранной очистки сточных вод

Научная новизна работы

Для увеличения производительности очистки сточных вод в УФ установках разработан способ жидкофазного мембранного разделения, который осуществляется путем предварительного насыщения под рабочим давлением фильтрования обрабатываемого раствора инертными по отношению к разделяемым компонентам и к материалам мембранного аппарата газами с последующей фильтрацией раствора через мембрану (патент РФ № 2232044)

Изучен процесс ультрафильтрационной очистки нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов Установлено влияние основных технологических параметров (давления, температуры, рН, концентрации нефтепродуктов в исходной воде) и газонасыщения исходного раствора на производительность УФ установки и качество очистки сточных вод

Разработана математическая модель процесса очистки нефтесодержащих сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в УФ установках с предварительным газонасыщением исходной воды

Для уменьшения осадкообразования на мембранах и повышения производительности процесса обессоливания воды разработан способ мембранного разделения в обратноосмотических установках, который осуществляется путем предварительного введения в обрабатываемую воду инертных частиц углерода (сажи) с последующей фильтрацией через обратноосмотическую мембрану (патент РФ №2216521)

Разработана математическая модель данного процесса очистки солесодержащих сточных вод в обратноосмотических установках

Для интенсификации процессов биологической очистки сточных вод разработан способ очистки воды в биореакторе с последующим отделением

активного ила на мембранном сепараторе, в состав мембраны которого введены катализаторы окисления (патент РФ № 2253627)

На основе разработанных процессов мембранной очистки сточных вод предложена ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НЛП Практическая значимость работы

На основе проведенных исследований разработана ресурсосберегающая химико-технологическая водная система HI 111, позволяющая предотвратить сброс загрязненных сточных вод в водные объекты, значительно снизить водопотребление свежей пресной воды и тем самым повысить экологичность нефтеперерабатывающего производства. Данная система может быть использована на НПП любой производительности как при проектировании новых, так и при реконструкции существующих предприятий с целью снижения негативного техногенного воздействия на окружающую среду

Разработанный способ жидкофазного мембранного разделения в УФ установках с предварительным газонасыщением позволяет повысить эффективность очистки не только нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов, но и других видов сточных вод

Разработанный способ обратноосмотического обессоливания воды позволяет повысить производительность и надежность очистки солесодержащих вод при различных концентрациях солей в исходной воде

Разработанный способ обработки воды в МБР способствует интенсификации процессов биологической очистки как промышленных, так и коммунальных сточных вод

Технологические схемы очистки промышленных и ливневых нефтесодержащих, а также солесодержащих стоков на основе разработанных мембранных методов позволяют достичь показателей качества очищенных вод, соответствующих нормативным требованиям на использование в замкнутых водооборогных циклах НПП

Реализация научно-технических результатов

Результаты выполненных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований по мембранной очистке сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в УФ установках, обратноосмотическому обессоливанию воды, биологической очистке в МБР использованы при разработке рекомендаций для проектирования объектов «НПП Экопромсистемы»

Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс Уфимского государственного нефтяного технического университета и используются при подготовке специалистов по специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств». На защиту выносятся:

- результаты экспериментально - теоретических исследований мембранных процессов очистки воды от эмульгированных нефтепродуктов методом ультрафильтрационного разделения,

- разработанный способ жидкофазного мембранного разделения в УФ установках с предварительным газонасыщением,

- разработанный способ обратноосмотического обессоливания воды с добавлением сажи в исходный поток для повышения производительности процесса,

- разработанный способ очистки воды в биореакторе с последующим отделением активного ила на мембранном сепараторе, в состав мембраны которого введены катализаторы окисления для предотвращения биологического загрязнения мембран,

- ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НЛП на основе разработанных мембранных процессов очистки сточных вод

Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на Международных научно - практических конференциях "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" (г Уфа, 2000), «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство» (г Уфа, 2000, 2003), «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г Уфа, 2005, 2008), «Нефтегазопереработка и нефтехимия» (г Уфа, 2005,2007, 2008)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе получено 3 патента РФ

Объем н структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 114 наименований Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержащих 22 рисунка и 15 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований

В первой главе выполнен аиализ существующих водных химико-технологических систем нефтеперерабатывающих предприятий и определены пути их совершенствования

Вторая глава посвящена исследованию мембранного процесса очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в УФ установке В главе приведена схема экспериментальной установки, ее описание, методика проведения экспериментов, результаты исследований и их анализ

При изучении влияния давления на процесс ультрафильтрации в интервале 0,25 - 1,0 МПа установлено, что повышение давления способствует увеличению производительности мембранной установки, но при всех значениях давления наблюдается со временем снижение производительности Это связано с процессом концентрационной поляризации В процессе разделения возрастает концентрация менее проникающего компонента у поверхности мембраны Чем выше производительность мембраны, тем в большей степени проявляется концентрационная поляризация Она может приводить к образованию гелей или осадков на поверхности мембраны, что уменьшает эффективность ее работы В главе приведен механизм процесса концентрационной поляризации и подробный анализ существующих методов борьбы с этим явлением.

Предложен новый метод борьбы с концентрационной поляризацией, повышающий производительность УФ установок, заключающийся в насыщении под рабочим давлением фильтрования обрабатываемого раствора инертным по отношению к разделяемым компонентам и к материалам мембранного аппарата газом с последующей фильтрацией раствора через ультрафильтрационную мембрану

Исследования показали, что при насыщении обрабатываемого раствора воздухом перед подачей в мембранную установку наблюдается значительное увеличение производительности мембранного аппарата (рисунок 1) Увеличение производительности УФ установки связано с уменьшением влияния явления концентрационной поляризации

Проведенные исследования влияния температуры на показатели данного процесса ультрафильтрации в интервале от 20 до 50°С позволили сделать вывод, что повышение температуры раствора не влияет на производительность УФ установки, так как с увеличением температуры уменьшается растворимость газов в жидкости

0 30 60 90 120 150 180 210 240 Время, мин

Рисунок 1 - Изменение производительности УФ установки в обычном режиме (пунктирные кривые), при газонасыщении (сплошные кривые) под давлением 1,2-1,0МПа, 3,4-0,5МПа, 5,6-0,25МПа

Исследования влияния рН исходной воды на качество очистки воды от нефтепродуктов показали, что в кислой среде (при рН = 3) эффективность очистки от нефтепродуктов выше в 1,2 - 1,5 раза, чем в нейтральной среде (при рН = 7) Но подкисление сточных вод нецелесообразно, так как величина рН сточных вод Hi 111 после нефтеловушек составляет от 7,5 до 8,5, что соответствует требованиям к оборотной воде HI 111 (рН=7-8,5) Кроме того, исследование влияния концентрации нефтепродуктов в исходной воде на производительность УФ установки и качество очистки показало, что при различных концентрациях нефтепродуктов в исходной воде от 25 до 150 мг/ дм3, содержание нефтепродуктов в пермеате (очищенной воде) после мембранной установки составляло не более 10 мг/дм3, (что также соответствует требованиям к оборотной воде) при любых значениях рН от 3 до 10 Данные об эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод приведены в таблице 1

Таблица 1 - Эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод ультрафильтрацией

Концентрация нефтепродуктов в исходной воде, мг/дм3 Концентрация нефтепродуктов в очищенной воде, мг/ дм3 при рН Требования к оборотной воде НИИ, мг/ дм3 Эффект очистки, %

3 7,5 10

25 5,1 7,4 7,5 25 70,0-79,6

50 5,5 8,2 8,1 83,8 - 89,0

100 5,8 8,3 8,6 91,4-94,2

150 6,7 9,8 9,4 93,7 - 95,5

В результате проведения множественного линейного регрессионного анализа на основе статистической обработки экспериментальных данных получена математическая модель процесса жидкофазного ультрафильтрационного разделения с предварительным газонасыщением исходного раствора, показывающая зависимость производительности УФ установки от времени, давления и исходной концентрации нефтепродуктов У = 1,1508 - 0,3231 1п XI + 18,1572 х2 - 0,0326 х3, где У - производительность обратноосмотической установки, м /(м2ч), X] - время работы ультрафильтрационной установки, мин, Х2- давление, МПа,

х3 - концентрация нефтепродуктов в исходной воде, мг/дм3 Проведенный комплексный статистический анализ показал, что данная модель адекватно описывает рассматриваемый процесс

Третья глава посвящена исследованию процесса обессоливания солесодержащих сточных вод на установке обратного осмоса.

В главе приведен анализ факторов, влияющих на производительность установок обратного осмоса. Показано, что наибольшее влияние на производительность обратноосмотической мембранной установки, как и в процессе ультрафильтрации, оказывает явление концентрационной поляризации Явление концентрационной поляризации, сопутствующее процессу обратноосмотического разделения растворов, способствует загрязнению поверхности мембран Снижение производительности мембранных установок на 95-97 % определяется загрязнением поверхности мембран и только на 3-5 %

уплотнением их капиллярно-пористой структуры под воздействием давления Поэтому разработка эффективных методов борьбы с загрязнением мембран в процессе мембранного разделения является актуальной проблемой

Проведенный анализ методов предотвращения загрязнения мембран показал, что все применяющиеся на сегодняшний день методы (применение антискейлантов, различных очищающих реагентов, гидравлические, механические методы) недостаточно эффективны или сложны в применении.

Для уменьшения загрязнения мембран в процессе обратноосмотического обессоливания и повышения производительности мембранного разделения предложен и исследован метод, заключающийся в предварительном введении в обрабатываемую воду частиц, более крупных, чем поры мембраны, и вещество которых инертно по отношению к обрабатываемой воде и к материалу мембраны. В качестве таких частиц использовалась сажа В главе приведена схема экспериментальной установки, ее описание, методика проведения экспериментов, результаты исследований и их анализ

Проведенные исследования показали, что в обычном режиме работы обратноосмотической установки наблюдается падение производительности с течением времени из-за влияния процесса концентрационной поляризации При добавлении частиц сажи в обрабатываемую воду падение производительности уменьшается (рисунок 2) Это связано с тем, что частицы сажи, добавляемые в поток исходной воды при движении его по касательной к поверхности мембраны, способствуют разрушению образующегося слоя с высокой концентрацией задерживаемых мембраной солей (слоя концентрационной поляризации)

Частицы сажи гидрофобны и поэтому имеют тенденцию к укрупнению и формированию кластерных и коллоидных соединений, так как это понижает свободную энергию раздела фаз Загрязнители мембран - микрочастицы в водной среде обычно тоже гидрофобны Частицы сажи в воде стремятся создавать крупные гидрофобные агрегаты с загрязняющими частицами и тем самым предотвращают загрязнение мембран, так как известно, что, чем меньше I идрофильность загрязняющих частиц, тем меньше они загрязняют поверхность мембран Кроме того, частицы сажи служат центрами кристаллизации в насыщенных растворах и тем самым препятствуют формированию осадка на мембранах

у = -0,0035х + 2,9147 Р* = 0,8072

у =-0,0077х +2,8497 = 0.8848

Время, ч

1 - при добавлении сажи; 2 - без добавления санш Рисунок 2 - Изменение производительности обратноосмотической установки

Проведенные исследования влияния различных концентраций сажи (от 1 до 10 г/дм3) на процесс обратноосмотического обессоливания показали, что оптимальные концентрации сажи, влияющие на производительность в сторону ее увеличения, лежат в пределах 3 -5 г/ дм3 (рисунок 3).

о в, С

3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

Концентрация, г/дм

Рисунок З-Влияние концентрации сажи на производительность обратноосмотической установки Преимуществами разработанного способа являются: экономичность (так как не применяются дорогие реагенты), не требуется повышение давления выше

рабочего, не происходит загрязнение пермеата трудно удаляемыми впоследствии химическими веществами

В результате множественного линейного регрессионного анализа на основе статистической обработки экспериментальных данных получена математическая модель процесса, показывающая зависимость производительности обратноосмотической установки от времени и концентрации сажи Уравнение регрессии этой модели.

Y = 2,8205 - 0,00353922 х, + 0,0402779хг - 0,00414918 х22, где Y - производительность установки обратного осмоса, м3 /(м2 ч), X] - время, ч,

х2- концентрация сажи, добавляемой в исходный поток, г/ дм3 Статистический анализ модели показал, что она адекватно описывает исследованный процесс

Солесодержание стоков Hi 111 (во второй системе канализации) колеблется в пределах 3000-7000 мг/дм3, поэтому было проведено исследование качества очистки сточных вод с солесодержанием до 7000 мг/ дм3 Составы исходной воды и очищенной после обратноосмотической установки приведены в таблице 2

Таблица 2 - Эффективность обессоливания минерализованных сточных вод обратным осмосом

Показатели Единицы измерений Содержание в исходной воде Содержание в очищенной воде после обратноосмотической установки Требования к оборотной воде нпп Эффективность очистки, %

1 проба воды 2 проба воды 1 проба воды 2 проба воды 1 проба воды 2 проба воды

Сульфаты мг/дм 152 289 0,8 1,3 <500 99,5 99,6

Хлориды мг/дм3 2140 3930 24,9 37,3 <500 98,8 98,9

Na мг/дч3 1030 1490 14,1 17,5 - 98,7 98,8

Mg мг/дм3 121 206 1,0 1,4 - 99,2 99,3

Са мг/дм3 257 790 1,9 5,2 - 99,2 99,4

Общая жесткость мг экв/дм3 33,3 56,6 0,18 0,38 <15 99,5 99,3

Общее солесодержание мг/дм3 4130 7140 49,5 74,4 <2000 98,8 99,9

В четвертой главе приведены результаты исследований очистки сточных вод в МБР.

МБР позволяют интенсифицировать процессы биологической очистки вследствие обеспечения высокой концентрации активного ила в реакторе и соответственно высокой окислительной мощности. Сочетание биологических и мембранных методов для отделения активного ила от очищенной воды позволяет создавать благоприятные условия для развития и адаптации активных илов, упрощает процесс их использования, так как наличие вспухающего ила не влияет на эффективность очистки Большим преимуществом биомембранной технологии является сокращение площадей, занимаемых сооружениями биологической очистки

Основным фактором, влияющим на работу МБР, является снижение производительности мембранных сепараторов вследствие биологического обрастания поверхности мембран

В главе приведен подробный анализ разработанных методов защиты мембран от биологических загрязнений Показано, что наиболее часто применяющиеся методы обратных промывок с добавлениями биоцидов недостаточно эффективны Даже добавление повышенных доз биоцидов в промывочную воду (например, гипохлорита натрия в количестве 100 мг/л) не позволяет достичь полной очистки мембраны и восстановления ее производительности После обработки биоцидами мертвые бактерии и биопленка по-прежнему остаются на поверхности мембраны Таким образом, существует необходимость разработки новых эффективных методов защиты мембранных элементов от биологических загрязнений.

Для защиты мембран от биологического загрязнения предложен способ с применением катализаторов окисления Исследования эффективности способа проведены на экспериментальной установке, включающей биореактор и для отделения активного ила мембранный сепаратор с микрофильтрационными металлокерамическими мембранами, модифицированными катализаторами В главе приведена схема экспериментальной установки, ее описание, методика проведения экспериментов, результаты исследований и их анализ

Производилась биологическая очистка сточных вод с показателями качества БПКп - 140-150 мг/дм3, ХПК - 260-290 мг/дм3, взвешенные вещества -130-150 мг/дм3, рН 7,8-7,9.

Установлено, что при использовании для отделения активного ила мембранного модуля, содержащего обычную ^модифицированную мембрану, происходит заметное снижение производительности с течением времени. Снижение производительности связано с биологическим загрязнением мембраны. При использовании мембранного модуля, содержащего мембрану, модифицированную оксидами марганца или оксидами кобальта, происходит значительное увеличение производительности мембранного аппарата (рисунок 4).

А Н

4 о (а с

о £

у = -0,55291.п(х) + 8,2709 В!2 = 0,8614

5 6 7 Время, ч

10 11 12

1 - мембрана, модифицированная оксидами марганца; 2 - мембрана, модифицированная оксидами кобачьта; 3 - немодифицированная мембрана

Рисунок 4 - Изменение производительности МБР

Увеличение производительности мембранной установки связано с уменьшением биологического загрязнения мембраны. Катализаторы, нанесенные на мембрану, обеспечивают высокие скорости окисления органических веществ, попадающих на мембрану.

При проведении экспериментов доза активного ила в мембранном реакторе составляла 10-12 г/дм3, что способствовало значительному увеличению окислительной мощности по удалению органических загрязнений. За время аэрации 3 часа БПК очищаемой воды снизилось до 2-3 мг/дм3, ХПК до 35 - 40 мг/дм3. Полученные показатели соответствуют качеству оборотной воды

нефтеперерабатывающих предприятий согласно ВУТП-97. Показатели эффективности очистки приведены в таблице 3

Таблица 3 - Эффективность очистки сточных вод в МБР

Показатели Единицы измерений Содержание в исходной воде Содержание в очищенной воде после МБР Требования к оборотной воде Эффект очистки, %

БПКцолн мг/дм3 140-150 2,0-3,0 <25 97,9 - 98,6

ХПК мг/дм3 260-290 35-40 - 84,6 - 87,9

взвешенные вещества мг/дм3 130-150 отс <25 99,9

рН 7,8-7,9 7,8-7,9 7-8,5 -

В пятой главе изложены результаты разработки ресурсосберегающей химико-технологической водной системы НПП на основе теоретических и экспериментальных исследований мембранных процессов разделения

В разработанной системе все виды сточных вод1 производственно-ливневые, нефтесодержащие, солесодержащие, химзагрязненные, поверхностный сток (дождевой и талый), хозяйственно-бытовые сточные воды подвергаются очистке и используются повторно в производственных циклах. Преимущество предлагаемой системы по сравнению с традиционной заключается в отсутствии сбросов сточных вод в водные объекты Кроме того, значительно уменьшается забор свежей воды, что способствует рациональному использованию водных ресурсов В данную систему включены разработанные на основе мембранных процессов технологические схемы очистки сточных вод первой и второй системы канализации НПП

Технологическая схема очистки сточных вод первой системы канализации НПП, включающая сооружения механической, физико-химической, биохимической очистки, приведена на рисунке 5

1-ливнесброс, 2-решетки, 3-гидроциклон, 4-нефтеловушка, 5-флотатор, 6-биореактор, 7-мембранный сепаратор, 8-ечкостъ очищенной воды, 9-илоуплотнитель, Ю- установка механического обезвоживания осадка, 11-тощадка компостирования, 12-центрифуга, 13-бункер отходов, 14-аварийная емкость, 1-сточная вода, 11-нефтепродукты, Ш-фугат, IV-осадок, У-отвод пены, У1-воды от обезвоживания ила, УИ-возвратный ил, УШ-очищенная вода в систему оборотного водоснабжения, 1Х-избыточный ил, Х-кек на переработку, XI -промывная вода

Рисунок 5.1- Схема очистки сточных вод первой системы канализации НПП

Очистка сточных вод производится следующим образом Стоки поступают в ливнесброс 1, который предназначается для перепуска сточных вод в аварийную емкость 14, когда их количество превышает расчетный расход (во время дождя или в случае аварии) Сточная вода из ливнесброса фильтруется через решетки для задержания крупных загрязнений 2 Задержанные загрязнения загружаются в бункеры отходов 13 для последующей утилизации. Далее в системе для уменьшения загрязнения окружающей среды испарениями продуктов с поверхности сооружений используется закрытая установка физико-химической очистки нефтесодержащих сточных вод, разработанная ГУЛ ИНХП РБ, состоящая из гидроциклона 3, полочной нефтеловушки 4 и флотатора 5 Сточные воды сначала проходят грубую очистку в безнапорном гидроциклоне, выполняющем роль песколовки, затем очистка от основной массы нефтепродуктов и механических примесей производится в полочной нефтеловушке и далее во флотаторе. Нефтешлам, образующийся при очистке

воды, вместе с пеной обезвоживается на центрифуге 12 Затем для более глубокой очистки от растворенных органических загрязнений сточные воды направляются на сооружения биохимическои очистки

Биохимическая очистка производится в МБР, состоящем из биореактора 6 и мембранного сепаратора 7 В биореакторе происходит окисление растворенных органических веществ микроорганизмами активного ила в аэробных условиях Для подачи воздуха предусмотрена пневматическая система аэрации Отделение активного ила от очищенной воды осуществляется в мембранном сепараторе, содержащем металлокерамическую микрофильтрационную мембрану Для повышения производительности сепарации мембраны содержат катализаторы окисления В мембранном сепараторе происходит разделение воды и активного ила Очищенная вода направляется в емкость очищенной воды 8, а активный ил возвращается в биореактор для повторного использования Избыточный активный ил поступает в илоуплотнители 9, затем в установки механического обезвоживания 10 и далее на площадки компостирования 11 Промывка мембранного сепаратора осуществляется из емкости 8 Вода из накопительной емкости очищенной воды направляется в систему оборотного водоснабжения на повторное использование

Технологическая схема очистки сточных вод второй системы канализации НПП, включающая сооружения механической, физико-химической очистки и обессоливания солесодержащих стоков, приведена на рисунке 6

Для механической и физико-химической очистки сточных вод второй системы канализации в данной технологической схеме применяются те же сооружения, что и для первой системы канализации, решетки 1, гидроциклон 2, нефтеловушка 3, флотатор 4 Далее для повышения степени очистки от эмульгированных нефтепродуктов сточные воды направляются в УФ установку с металлокерамическими мембранами 9

Для повышения производительности УФ установки сточные воды перед мембранной очисткой насыщаются воздухом в сатураторе 7 Подача воздуха в напорный трубопровод осуществляется с помощью эжектора 5, после которого установлен смеситель 6 Водовоздушнонефтяная смесь подается на мембранный модуль через сетчатый фильтр 8, служащий для задержания взвешенных частиц размером более 50 мкм

1-решетки, 2-гидроциклон, 3-нефтеловушка, 4-флотатор, 5-эжектор, б-сиеситель, 7-сатуратор, 8-сетчатый фильтр, 9-ультрафилътрационный модуль, 10-циркуляционная емкость, 1I -обратноосмотическиы модуль, 12-центрифуга, 13-роторно-пленочный испаритель, 14-теплообменник, 15-емкостъ промывной воды, 1-сточная вода, II-нефтепродукты, Ш-фугат, 1У-осадок, У-отвод пены, VI -воздух, УП-концептрат, VIII-очищенная вода в систему оборотного водоснабжения, 1Х-соль на утилизацию, Х-кек на переработку

Рисунок 6 - Схема очистки сточных вод второй системы канализации НПП

В процессе разделения в мембранном модуле исходный поток делится на две части 1) ультрафильтрат - поток воды, глубоко очищенный от тонких коллоидных примесей, эмульгированных масел и нефтепродуктов, 2) концентрат - поток воды, обогащенный этими примесями, возвращаемый во флотатор Часть потока ультрафильтрата подвергается обессоливанию в обратноосмотическом модуле 11, где также происходит разделение потока на две части 1) фильтрат -поток воды, прошедший через мембрану и глубоко обессоленный, смешивается с ультрафильтратом и направляется в систему оборотного водоснабжения; 2) концентрат - поток воды, обогащенный солями, направляется в циркуляционную емкость 10 или на испарительную установку 13 при достижении солесодержания до 30-35 мг/ дм3 Для уменьшения осадкообразования на мембранах в обратноосмотическом модуле в исходный поток может подаваться сажа из

емкости 12 Конденсат после теплообменника 14 смешивается с фильтратом и возвращается в производство Соли с влажностью до 40 % подвергаются утилизации Промывка УФ установки осуществляется обратным током воды с моющими растворами из емкости промывной воды 15 Для промывки обратноосмотического модуля используется вода из циркуляционной емкости

Данная технология очистки позволяет использовать воды второй системы канализации в системе оборотного водоснабжения предприятия без сброса сточных вод в водоем

На основании разработанных технологий очистки сточных вод первой и второй системы канализации предлагается принципиальная схема ресурсосберегающей химико-технологической водной системы НПП, представленная на рисунке 7

По данной схеме сточные воды первой системы канализации после механической, физико-химической и биохимической очистки направляются в систему оборотного водоснабжения для повторного использования в технологии нефтепереработки

Хозяйственно-бытовые сточные воды после первично1 о отстаивания направляются совместно со сточными водами первой системы канализации после их физико-химической очистки на сооружения биохимической очистки и далее в систему оборотного водоснабжения.

Сточные воды второй системы канализации поступают в систему оборотного водоснабжения после сооружений механической, физико-химической очистки и обессоливания

Технологические конденсаты, сернисто-щелочные, сточные воды нефтехимических производств и другие сточные воды, требующие локальной очистки, после локальных установок обезвреживания сбрасываются в первую или вторую систему канализации для доочистки и последующего повторного использования в системе оборотного водоснабжения

Поверхностный сток (дождевой и талый) с незастроенных территорий предприятия направляется в пруды накопители После отстаивания воды из прудов используются для подпитки оборотных систем

Таким образом, воды всех систем канализации проходят очистку и возвращаются в оборотную систему водоснабжения

Технологические установки НПЗ

Аварийный

Отстой«

Нефте-отделители

Насосная станция

Градирня

Фшыр i—

йорумя

Решети

отходов

Решета

-VI!-

Гвдроцштан

Центрифуга Гвдадто

Нефтеловуши».

Флотатор

Насосная станция

¡с Нефтеловушки

Установка

гехнологического конденсата

Установка

сернисто щелочных вод

Флотатор

Биореактор 3,

Мембранный сепаратор

Ило-уплотнител!'

Емкость очщеннои

Установи не*, lomi ma

Эжектор 1"

Смеситель

Емкость промывной воды

Сатуратор

Площадки ототри»

Сетчатый фильтр

Ультрафильтра ч ционныи модуль

Приемный резервуар Усреднитель Усреднитель

J¡_

Установки

сточных вод нефтехимических производи

Пруд ювяш

Роторно-гленочныи Теплообменник

испаритель

Циркуляционная емкость

ч О6ратноосмотачее№( ^ модуль

I -фильтрованная вода (речная), II - оборотная вода, III - оборотная вода на фильтры, IV-сточная вода первой системы канализации, V-очищенная вода на повторное использование, VI - осадки, VII - фугат, VIII - возвратный ил, IX-избыточный ил, Х- воды от безвоживания ила, XI- промывная вода, XII- сточные воды второй системы канализации, XIII - соли на использование в промышленности, XIV-технологические конденсаты, XV-сернисто-щелочные сточные воды, XVI -сточные воды нефтехимических производств, XVII - талые и ливневые воды (поверхностный сток), XVIII- хозяйственно-бытовые сточные воды

Рисунок 7 - Принципиальная схема ресурсосберегающей химико-технологической водной системы НПП

В разработанной водной системе НПП значительно сокращаются площади очистных сооружений и затраты на очистку сточных вод В схеме очистки стоков второй системы канализации без сброса в водоемы ист необходимости в обычно применяемых на НПП сооружениях двухступенчатой биологической очистки (аэротенках, вторичных, третичных отстойниках) Кроме тою, не используются сооружения доочистки (зернистые фильтры, напорные флотаторы) для удаления взвешенных веществ. Так как нет необходимости в достижении высокого качества вод, сбрасываемых в водоемы, не требуются сооружения глубокой доочистки сточных вод (адсорберы или биосорберы и биологические пруды)

Установки обратного осмоса, применяемые для обезвреживания солесодержащих стоков, по сравнению с традиционными установками термического обессоливания стоков (УТОС) менее энергозатраты, так как в них не происходят фазовые превращения воды, они компактны, просты в обслуживании и более экономичны Объемы свежей воды на продувку системы водоснабжения значительно ниже, чем при традиционном термическом обезвреживании солесодержащих стоков, так как нет потерь воды на испарение в градирнях, применяемых для охлаждения оборотной воды после установок упаривания При использовании предлагаемой схемы можно полностью отказаться от забора свежей воды на промышленные нужды, если поступает достаточное количество дождевых вод

Из-за сокращения больших площадей открытых сооружений биологической очистки и доочистки значительно уменьшаются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу Выбросы в атмосферу уменьшаются также за счет применения в разработанных схемах очистки сточных вод герметичных сооружений.

При применении данной системы уменьшается количество отходов активного ила, сорбентов, использованных реагентов и других В предлагаемых сооружениях используется, в основном, безреагентная очистка

Таким образом, применение данной разработанной ресурсосберегающей химико-технологической водной системы НПП позволяет значительно повысить экологическую безопасность нефтеперерабатывающего производства

ВЫВОДЫ

1 Установлено влияние основных технологических параметров (давления, температуры, рН, концентрации нефтепродуктов в исходной воде) и газонасыщения исходного раствора на производительность мембранной УФ установки и эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод

Применение УФ установок для очистки нефтесодежащих сточных вод позволяет достичь требуемых показателей качества очистки для оборотного водоснабжения по нефтепродуктам, при этом эффективность очистки составляет 70,0 -93,5 %

2 Разработан способ жидкофазного мембранного разделения, который осуществляется с предварительным насыщением обрабатываемого раствора воздухом с последующей фильтрацией раствора через ультрафильтрационную мембрану, позволяющий повысить производительность очистки сточных вод в УФ установках

3 Разработана математическая модель процесса очистки нефтесодержащих сточных вод в УФ установках с газонасыщением

4 Установлено, что сточные воды второй системы канализации НПП с солесодержанием 3-7 г/ дм3 могут быть очищены на обратноосмотической установке до требований оборотной воды При этом эффективность очистки по общему солесодержанию составляет 98,8 -99,9%

5 Разработан способ обратноосмотического обессоливания воды, который осуществляется путем предварительного введения в обрабатываемую воду частиц сажи с последующей фильтрацией через обратноосмотическую мембрану, позволяющий повысить производительность процесса обессоливания

6 Разработана математическая модель процесса очистки солесодержащих сточных вод в обратноосмотических установках с добавлением сажи

7 Установлено, что применение МБР может позволить значительно интенсифицировать процессы биологической очистки на НПП и достичь требуемых показателей качества воды для оборотного водоснабжения При этом эффективность очистки по БПКП0Ш1 составляет 97,9 - 98,6 %, ХПК 84,6 -87,9 %, взвешенным веществам 99,9%

8 Разработан способ биологической очистки воды в биореакторе с последующим отделением активного ила на мембранном сепараторе, в состав мембраны которого введены катализаторы окисления для предотвращения биологического загрязнения мембран

9 На основе разработанных способов очистки вод предложена технологическая схема очистки сточных вод первой системы канализации НПП, включающая сооружения механической очистки и МБР, позволяющая очистить данные воды до требований оборотного водоснабжения НПП

10 На основе разработанных способов очистки вод предложена технологическая схема очистки сточных вод второй системы канализации НЛП, включающая сооружения механической очистки, УФ установку для очистки от эмульгированных нефтепродуктов и обратноосмотическую установку обессоливания воды Предлагаемая технология позволяет очистить сточные воды второй системы канализации до показателей качества оборотного водоснабжения НПП

11 Предложена ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НПП на основе разработанных мембранных процессов очистки сточных вод, позволяющая более рационально использовать водные ресурсы, предотвратить загрязнение водных объектов сбросами сточных вод и, таким образом, значительно повысить экологичность нефтеперерабатывающего производства

Содержание работы опубликовано в 15 научных трудах, в том числе 1 статья в издании, включенном в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ

1 Пат 2216521 Российская Федерация, Способ обратно-осмотического обессоливания / Шарафутдинова Г М, Хангильдин Р И, Клявлин М С, Динкель В Г., Заявл. 04 01 03 г, опубл 20.11 03, Бюл №32 - С 465

2 Пат 2232044 Российская Федерация, Способ жидкофазного разделения / Шарафутдинова ГМ, Хангильдин Р.И, Заявл. 03.02 03 г, опубл. 10 07.04, Бюл №19-С403

3 Пат. 2253627 Российская Федерация, Способ биологической очистки воды / Абдрахимов Ю Р , Шарафутдинова Г М, Хангильдин Р И, Мартяшова В А; Заявл. 11 03.03 г., опубл 100605,Бюл №16-С 1140

4 Интенсификация процессов мембранной очистки воды / Г М Шарафутдинова, Р И Хангильдин, В Н Зенцов // Башкирский химический журнал -2005 -Т12, №3 -С 91-92

5 О технико-экономическом сравнении различных технологий очистки сточных вод / ЮР Абдрахимов, ГМШарафутдинова, РИ Хангильдин // Проблемы строительного комплекса России материалы IV Междунар науч -техн конф. при IV Междунар специализированной выставке "Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство - 2000" - Уфа, 2000 - С 62-64

6 Энергетические затраты методов очистки воды от нефтепродуктов / Г М Шарафутдинова, Ю Р. Абдрахимов, Р И Хангильдин // Наука и технология углеводородных дисперсных систем: материалы Второго Междунар симпозиума - Уфа,2000 -С 57-58

7 Методы повышения дозы активного ила в аэротенках / Г М Шарафутдинова, Ю Р Абдрахимов, Р И Хангильдин // Проблемы строительного комплекса России материалы VII Междунар науч -техн конф

при VII Междунар специализированной выставке "Строительство, коммунальное хозяйство, энергоресурсосбережение - 2003" - Уфа, 2003 -С 46-47

8 Совершенствование мембранной технологии очистки нефтесодержащих сточных вод / Г М Шарафутдинова, Р.И Хангильдин // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2005 материалы Междунар науч - практ конф - Уфа, 2005 -С 322-323

9 Интенсификация обратноосмогического обессоливания воды / Г М Шарафутдинова, Р И Хангильдин //Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук материалы Междунар науч -техн конф -Уфа, 2005 - С 23-24

10 Современная технология очистки минерализованных сточных вод нефтепереработки / Г М Шарафутдинова, Ю.Р Абдрахимов, Р И. Хангильдин // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007 материалы Междунар науч -практ конф - Уфа, 2007 - С 303-304

11 Повышение производительности мембранных биореакторов / Г М Шарафутдинова, Р.И Хангильдин // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук материалы Междунар науч -техн конф -Уфа, 2008 - С 23-24

12 Основные направления повышения эффективности использования воды на нефтеперерабатывающих предприятиях / Ю.Р Абдрахимов, Г М Шарафутдинова, РИ Хангильдин И Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук- материалы Междунар науч -техн конф -Уфа, 2008 - С 3-5

13 Совершенствование биологической очистки сточных вод в МБР / Г.М. Шарафутдинова, Р И Хангильдин // Вода экология и технология. ЭКВАТЭК-2008 материалы 8-го Междунар конгресса [электронный ресурс] - М ЗАО «Фирма СИБИКО Интернэшнл», 2008

14 Обезвреживание солесодсржащих сточных вод / Ю Р Абдрахимов, Г М Шарафутдинова, РИ Хангильдин // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук материалы Междунар науч -техн конф. -Уфа,2008 -С 275-277

15 Совершенствование биологической очистки сточных вод Н1111 / ГМ Шарафутдинова, Ю Р Абдрахимов, Р И Хангильдин // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2008 материалы Междунар науч - практ конф - Уфа, 2008. -С 300-301

Подписано в печать 20 05 08 Бумага офсетная Формат 60x84 1/16 Гарнитура «Тайме» Печать трафаретная Уел - печ л 1 Тираж 90 Заказ 94

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шарафутдинова, Гульнара Минигаяновна

введение.

глава 1 анализ существующих химико-технологических водных систем нефтеперерабатывающих предприятий.

1.1 Влияние предприятий нефтепереработки и нефтехимии на экологическое состояние водных объектов.

1.2 Существующие химико-технологические водные системы нефтеперерабатывающих предприятий.

1.2.1 Системы водоснабжения.

1.2.2 Системы водоотведения.

1.2.3 Системы очистки сточных вод.

1.3 Основные направления повышения эффективности использования воды на НПП.

1.4 Совершенствование систем очистки сточных вод на НПП.

1.4.1 Механическая очистка сточных вод.

1.4.2 Физико-химическая очистка нефтесодержащих сточных вод.

1.4.3 Биохимическая очистка.

1.4.4 Доочистка сточных вод.

1.4.5 Совершенствование системы обезвреживания солесодержащих стоков.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Повышение экологичности нефтеперерабатывающих предприятий созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов"

Актуальность работы

Нефтеперерабатывающие предприятия (НЛП) являются крупнейшими источниками загрязнения окружающей среды. В водные объекты с большими объемами недостаточно очищенных сточных вод НЛП поступают нефтепродукты, химические реагенты, щелочные растворы, солесодержащие воды ЭЛОУ и другие загрязняющие вещества, негативно влияющие на состояние окружающей среды. Это усугубляет проблему загрязнения гидросферы, которая во многих регионах приобрела угрожающий характер, так как самоочищающая способность водоемов и водных бассейнов уже не справляется с поступающим потоком производственных и других видов сточных вод. Кроме того, НЛП относятся к отрасли промышленности с высоким уровнем водопотребления. Удельный расход свежей воды в настоящее время на 1 т перерабатываемой нефти в среднем составляет 0,2 -2,5 м3/т.

Решение актуальной проблемы снижения загрязнения водных объектов промышленными сточными водами НЛП и существенного снижения потребления пресной воды возможно путем создания на этих предприятиях ресурсосберегающих химико-технологических водных систем. Создание таких систем возможно с использованием высокоэффективных мембранных процессов разделения для очистки сточных вод до требуемых показателей качества замкнутых водооборотных циклов НЛП.

Внедрение на НЛП ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов позволит решить вопросы рационального использования водных ресурсов и охраны окружающей среды.

Цель работы — повышение экологической безопасности НЛП созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе применения мембранных процессов.

Основные задачи исследований:

- исследование мембранного процесса очистки нефтесодержащих сточных вод НПП от эмульгированных нефтепродуктов в ультрафильтрационной установке; разработка способа жидкофазного мембранного разделения, позволяющего повысить производительность процесса очистки сточных вод в ультрафильтрационной установке;

- исследование мембранного процесса очистки солесодержащих сточных вод НПП в обратноосмотической установке;

- исследование процесса биологической очистки сточных вод НПП в мембранных биореакторах;

- разработка способа биологической очистки воды в мембранном биореакторе, позволяющего уменьшить биологическое загрязнение мембран и повысить его производительность;

- разработка ресурсосберегающей химико-технологической водной системы НПП на основе исследованных процессов мембранной очистки сточных вод.

Научная новизна работы

Для увеличения производительности очистки сточных вод в ультрафильтрационных установках разработан способ жидкофазного мембранного разделения, который осуществляется путем предварительного насыщения под рабочим давлением фильтрования обрабатываемого раствора инертными по отношению к разделяемым компонентам и к материалам мембранного аппарата газами с последующей фильтрацией раствора через мембрану (патент РФ № 2232044).

Изучен процесс ультрафильтрационной очистки нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов. Установлено влияние основных технологических параметров (давления, температуры, рН, концентрации нефтепродуктов в исходной воде) и газонасыщения исходного раствора на производительность ультрафильтрационной установки и качество очистки сточных вод.

Разработана математическая модель процесса очистки нефтесодержащих сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в ультрафильтрационных установках с предварительным газонасыщением исходной воды.

Разработана математическая модель данного процесса очистки солесодержащих сточных вод в обратноосмотических установках.

Для интенсификации процессов биологической очистки сточных вод разработан способ очистки воды в биореакторе с последующим отделением активного ила на мембранном сепараторе, в состав мембраны которого введены катализаторы окисления (патент РФ № 2253627).

На основе разработанных процессов мембранной очистки сточных вод предложена ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НЛП.

Практическая значимость работы

На основе проведенных исследований разработана ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НЛП, позволяющая предотвратить сброс загрязненных сточных вод в водные объекты, значительно снизить водопотребление свежей пресной воды и тем самым повысить экологичность нефтеперерабатывающего производства. Данная система может быть использована на НЛП любой производительности как при проектировании новых, так и при реконструкции существующих предприятий с целью снижения негативного техногенного воздействия на окружающую среду.

Разработанный способ жидкофазного мембранного разделения в ультрафильтрационных установках с предварительным газонасыщением позволяет повысить эффективность очистки не только нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов, но и других видов сточных вод.

Разработанный способ обработки воды в мембранном биореакторе способствует интенсификации процессов биологической очистки как промышленных, так и коммунальных сточных вод.

Технологические схемы очистки промышленных и ливневых нефтесодержащих, а также солесодержащих вод на основе разработанных мембранных методов позволяют достичь показателей качества очищенных вод, соответствующих нормативным требованиям на использование в замкнутых водооборотных циклах НПП.

Реализация научно-технических результатов

Результаты выполненных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований по мембранной очистке сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в ультрафильтрационных установках, обратноосмотическому обессоливанию воды, биологической очистке воды в мембранных биореакторх использованы при разработке рекомендаций для проектирования объектов «НПП Экопромсистемы».

На защиту выносятся: результаты экспериментально — теоретических исследований мембранных процессов очистки воды от эмульгированных нефтепродуктов методом ультрафильтрационного разделения;

- разработанный способ жидкофазного мембранного разделения в УФ установках с предварительным газонасыщением;

- разработанный способ обратноосмотического обессоливания воды с добавлением сажи в исходный поток для повышения производительности процесса;

- ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НЛП на основе разработанных мембранных процессов очистки сточных вод.

Апробация работы

Результаты проведенных исследований докладывались на конференциях: IV Международной научно - технической конференции «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство — 2000», г. Уфа, 2000; Международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем", г. Уфа, 2000; VII Международной научно-технической конференции "Строительство, коммунальное хозяйство, энергоресурсосбережение - 2003", Уфа, 2003; Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» Уфа, 2005, 2008; Международной научно -практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия» , г.Уфа, 2005, 2007, 2008.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе получено 3 патента РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 114 наименований. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержащих 22 рисунка и 15 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Шарафутдинова, Гульнара Минигаяновна

выводы

1. Установлено влияние основных технологических параметров (давления, температуры, рН, концентрации нефтепродуктов в исходной воде) и газонасыщения исходного раствора на производительность мембранной ультрафильтрационной установки и эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод. Применение ультрафильтрационных установок для очистки нефтесодежащих сточных вод позволяет достичь требуемых показателей качества очистки для оборотного водоснабжения по нефтепродуктам, при этом эффективность очистки составляет 70,0 -93,5 %.

2. Разработан способ жидкофазного мембранного разделения, который осуществляется с предварительным насыщением обрабатываемого раствора воздухом с последующей фильтрацией раствора через ультрафильтрационную мембрану, позволяющий повысить производительность очистки сточных вод в ультрафильтрационных установках.

3. Разработана математическая модель процесса очистки нефтесодержащих сточных вод в ультрафильтрационных установках с газонасыщением.

4. Установлено, что сточные воды второй системы канализации НПП с солесодержанием 3-7 г/дм могут быть очищены на обратноосмотической установке до требований оборотной воды. При этом эффективность очистки по общему солесодержанию составляет 98,8 -99,9%.

5. Разработан способ обратноосмотического обессоливания воды, который осуществляется путем предварительного введения в обрабатываемую воду частиц сажи с последующей фильтрацией через обратноосмотическую мембрану, позволяющий повысить производительность процесса обессоливания.

6. Разработана математическая модель процесса очистки солесодержащих сточных вод в обратноосмотических установках с добавлением сажи.

7. Установлено, что применение мембранных биореакторов может позволить значительно интенсифицировать процессы биологической очистки на НПП и достичь требуемых показателей качества воды для оборотного водоснабжения. При этом эффективность очистки по БГЖП0ЛН составляет 97,9 - 98,6 %, ХПК 84,6 - 87,9 %, взвешенным веществам 99,9%.

8. Разработан способ биологической очистки воды в биореакторе с последующим отделением активного ила на мембранном сепараторе, в состав мембраны которого введены катализаторы окисления для предотвращения биологического загрязнения мембран.

9. На основе разработанных способов очистки вод предложена технологическая схема очистки сточных вод первой системы канализации НПП, включающая сооружения механической очистки и мембранный биореактор, позволяющая очистить данные воды до требований оборотного водоснабжения НПП.

10. На основе разработанных способов очистки вод предложена технологическая схема очистки сточных вод второй системы канализации НПП, включающая сооружения механической очистки, ультрафильтрационную установку для очистки от эмульгированных нефтепродуктов и обратноосмотическую установку обессоливания воды. Предлагаемая технология позволяет очистить сточные воды второй системы канализации до показателей качества оборотного водоснабжения НПП.

11. Предложена ресурсосберегающая химико-технологическая водная система НПП на основе разработанных мембранных процессов очистки сточных вод, позволяющая более рационально использовать водные ресурсы, предотвратить загрязнение водных объектов сбросами сточных вод и, таким образом, значительно повысить экологичность нефтеперерабатывающего производства.

Заключение

Анализ влияния предприятий нефтеперерабатывающих и нефтехимических отраслей промышленности на окружающую среду показал, что они являются на сегодняшний день по объемам сбросов сточных вод крупнейшими источниками загрязнения водных объектов. При сбросе сточных вод в водоемы не достигается степень очистки сточных вод до установленных нормативных показателей. Причина сброса недостаточно очищенных стоков в водоемы заключается в основном в неэффективной работе существующих на предприятиях систем очистки сточных вод.

Для решения проблемы минимизации загрязнения водных объектов и рационального их использования необходимо создавать на предприятиях ресурсосберегающие химико-технологические водные системы без сбросов загрязненных стоков в водные объекты. Для этого необходимо совершенствовать производственные процессы с целью уменьшения объемов водопотребления и водоотведения и внедрять новые высокоэффективные методы очистки сточных вод на предприятиях, позволяющие создавать замкнутые водооборотные циклы. Приведенный выше подробный анализ существующих систем водоснабжения, водоотведения и очистки сточных вод на нефтеперерабатывающих предприятиях позволил наметить пути их совершенствования.

На основании обзора литературы сформулированы цели и задачи исследования:

- совершенствование систем механической очистки нефтесодержащих сточных вод НИИ от эмульгированных нефтепродуктов разработкой новых технологий процесса мембранного разделения в ультрафильтрационой установке; разработка способов повышения эффективности очистки солесодержащих сточных вод НПП в обратноосмотических установках;

- исследование способов интенсификации процессов биологической очистки сточных вод НПП в мембранных биореакторах;

- на основе исследованных процессов мембранной очистки сточных вод, разработка ресурсосберегающей химико-технологической водной системы

ГЛАВА 2 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НПП ОТ ЭМУЛЬГИРОВАННЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ В УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ

2.1 Процесс очистки сточных вод ультрафильтрацией

Ультрафильтрацию используют для разделения растворов, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного больше молекулярной массы растворителя. При ультрафильтрации коллоидные и высокомолекулярные вещества отделяются от низкомолекулярных. На процесс ультрафильтрации оказывают влияние размеры пор мембраны и способность мембраны смачиваться (т.е. ее гидрофильность), а также толщина мембраны и извилистость ее пор [56,75-80].

Ультрафильтрационные мембраны состоят из тонкого верхнего слоя, находящегося на пористой подложке и сопротивление массопереносу почти полностью определяется верхним слоем. По этой причине определение характеристик ультрафильтрационных мембран включает характеристику верхнего слоя, его толщины, распределения пор по размерам поверхностной пористости. Для ультрафильтрационных мембран типичны поры диаметром от 0,05 мкм до 1 нм. Толщина верхнего слоя ультрафильтрационной мембраны обычно не превышает 1 мкм.

Поток через ультрафильтрационную мембрану прямо пропорционален приложенному давлению:

J = кАР , (2.1) где 3— поток, м/с;

К - коэффициент проницаемости, зависящая от структурных факторов мембраны (пористость, размеры пор) и вязкости проникающей жидкости, м/(с Па);

АР- приложенное (гидравлическое) давление , Па.

Но реальные показатели процесса не эквивалентны теоретическим характеристикам мембраны. Увеличение давления не всегда приводит к увеличению потока через мембрану. Производительность мембранной системы со временем изменяется в сторону уменьшения. Это связано с процессом концентрационной поляризации. В процессе разделения возрастает концентрация менее проникающего компонента у поверхности мембраны. Чем выше производительность мембраны, тем в большей степени проявляется концентрационная поляризация. Она может приводить к образованию гелей или осадков на поверхности мембраны, что уменьшает эффективность ее работы и влечет за собой необходимость ее очистки или замены [75].

2.2 Механизм процесса концентрационной поляризации

Наиболее подробный анализ механизма процесса концентрационной поляризации приведен в [56,75, 78-81].

Удерживаемый мембраной компонент накапливается у поверхности мембраны, где его концентрация постепенно возрастает. Повышенная концентрация вблизи поверхности вызывает диффузионный поток от поверхности в объем раствора. Спустя некоторое время в системе установится стационарное состояние. Конвективный поток задерживаемого компонента к поверхности мембраны будет уравновешиваться суммой потоков этого вещества через мембрану и от поверхности мембраны в объем раствора. Как видно из рисунка 2.1, спад концентрации с удалением от поверхности мембраны локализуется внутри пограничного слоя.

Пограничный слой

Мембрана

Объем сырья и С С с

Рисунок 2.1 — Концентрационная поляризация

Если предположить, что условия потока на входе в мембрану таковы, что на расстоянии от поверхности мембраны наблюдается полное смешение задерживаемого компонента и растворителя и концентрация равна ср, вблизи поверхности мембраны образуется пограничный слой, в котором концентрация увеличивается по мере приближения к мембране, достигая максимального значения у ее поверхности ст Конвективный поток к поверхности мембраны равен Л. При условии, что отделяемый компонент не полностью удерживается мембраной, его поток через мембрану равен где сп - концентрация растворенного вещества в пермеате. Накопление задерживаемого вещества на поверхности мембраны порождает обратный диффузный поток вещества в объем раствора. Условия равновесия достигаются, когда конвективный транспорт растворенного вещества равен сумме потоков: пермеационного и обратно - диффузного транспорта компонента, т.е.:

Л + £) — = Зс (Их п '

2.2) где В - коэффициент диффузии.

Если принять пограничные условия: х =0 с = см и х = д —> с = ср, тогда интегрирование уравнения ( 2.2 ) приводит к выражению —, (2.3)

- Сп О или ехр А . (2.4)

СР - с„ в

Отношение коэффициента диффузии О к толщине пограничного слоя д является коэффициентом массопереноса к: к = - (2.5) 8

Если ввести уравнение характеристического задержания:

2-6)

Ст

Тогда уравнение (2.4) принимает вид: ехр(1) к

2.7)

Отношение ст/ср является модулем концентрационной поляризации. Это отношение увеличивается, что означает увеличение концентрации у поверхности мембраны ст с увеличением потока задержания а также с уменьшением коэффициента массопереноса к.

При условии, что задерживаемый компонент полностью отделяется мембраной (Лг„г=1,0 и сп =0) уравнение (2.4) упрощается: = ехр(-^) (2.8) ср к

Уравнение (2.8) является основным уравнением концентрационной поляризации. Оно показывает, что факторами, влияющими на концентрационную поляризацию, являются: поток J и коэффициент массопереноса к. Особенно сильно эффекты концентрационной поляризации проявляются при микрофильтрации и ультрафильтрации, так как в этих процессах потоки большие, а коэффициенты массопереноса малы. Отрицательные последствия концентрационной поляризации:

Снижается движущая сила процесса вследствие увеличения концентрации у поверхности мембраны.

Наблюдается существенное падение потока, т.к. поток пропорционален движущей силе.

При превышении точки гелеобразования (растворы высокомолекулярных веществ) или произведения растворимости (коллоидные системы) на поверхности мембран могут формироваться осадки или гели. Это ведет к резкому возрастанию гидравлического сопротивления переносу вещества и снижению проницаемости мембраны.

При повышении концентрации веществ у мембраны она может модифицироваться, что приводит к ее химической деградации.

Поток чистой воды определяется параметрами использованной мембраны и постоянен для данной мембраны. Коэффициент массопереноса к сильно зависит от гидродинамики системы, что дает возможность его оптимизации.

Коэффициент массопереноса к связан с численным значением критерия Шервуда: ы ^ = Бс0, (2.9) где -критерий Шервуда; Яе — критерий Рейнольдса; 5с - критерий Шмидта; а,Ь,с- константы. Критерий Рейнольдса: ^ = (2.10) У Г]

Критерий Шмидта: = (2.11) О где V - кинематическая вязкость; ¿4 - гидродинамический диаметр; V -динамическая вязкость; о - скорость потока; £) - коэффициент диффузии.

Таким образом, из уравнения (2.9) видно, что коэффициент массопереноса зависит главным образом от скорости потока на .входе в мембрану(и), коэффициента диффузии задерживаемого вещества (£)), вязкости и плотности, а также размеров и формы модуля. Среди этих параметров, наиболее важными являются скорость потока и коэффициент диффузии: = /(у,£>) (2.12)

Коэффициент диффузии задерживаемых компонентов можно увеличить, если повышать температуру раствора на входе в мембрану. Это происходит за счет снижения вязкости раствора, подающегося на мембрану. Однако увеличение температуры на входе в мембрану вызывает также увеличение потока, что может оказывать неблагоприятное влияние на массоперенос.

Коэффициент массопереноса можно увеличить в основном только за счет увеличения скорости движения раствора вдоль мембраны на входе в нее либо за счет изменения формы и размеров модуля, снижая длину модуля или увеличивая его гидродинамический диаметр. При этом скорость потока, направленного перпендикулярно потоку через мембрану становится очень важной переменной.

Для обеспечения массопереноса кроме увеличения скорости течения можно использовать способы и устройства, создающие турбулентность потоков и разрушающие пограничные слои.

2.3 Методы борьбы с концентрационной поляризацией

Из предыдущего анализа процесса разделения на ультрафильтрационных мембранах можно сделать вывод о том, что концентрационную поляризацию, снижающую производительность мембранных установок, можно уменьшить увеличивая коэффициент массопереноса. В свою очередь осуществить увеличение коэффициента массопереноса возможно в основном следующими способами:

- увеличением скорости потока концентрата;

- поддерживанием малых потоков жидкости через мембрану; применением различных способов и устройств, создающих турбулентность потока со стороны концентрата.

Увеличение скорости потока сказывается на эксплуатационной эффективности мембранных систем вследствие уменьшения потока пермеата и увеличении потока концентрата.

Поддерживание малых потоков жидкости через мембрану возможно только при достаточной производительности ультрафильтрационного модуля, т.е при очень большой рабочей площади мембран, умещающихся в компактный модуль [56].

Для создания турбулентности потоков используют различные способы перемешивания. Перемешивание, формирующее перпендикулярные к мембране потоки, часто используются для уменьшения концентрационной поляризации в небольших лабораторных модулях с помощью лопастной мешалки.

Предлагается влияние концентрационной поляризации устранять за счет применения дисковой вращающейся мешалки с различными турбулизирующими элементами [82,83].

В промышленных мембранных аппаратах увеличение конвективного массопереноса растворенных веществ с поверхности мембраны в основной объем жидкости достигается применением ротационных модулей (вращающиеся вокруг центральной оси мембраны). Использование этих способов приводит к большим энергозатратам.

Повышение скорости часто сочетают с использованием турбулизирующих вставок [84]. Общим недостатком применения турбулизаторов является резкое повышение гидравлического сопротивления межмембранного канала, что связано со значительным увеличением энергетических затрат на разделение раствора.

Влияние концентрационной поляризации предлагается уменьшать введением в обрабатываемый поток тонко измельченных твердых частиц [80].

Однако этот способ имеет следующие недостатки: сложность подбора вводимых добавок, обусловленная строгими требованиями, предъявляемыми к геометрической форме и размеру твердых частиц, к их удельному весу и химическому составу. Эти требования во многом зависят от химического состава и природы обрабатываемой жидкости и материала мембраны.

- при изменяющихся характеристиках и химического состава обрабатываемой жидкости, что часто наблюдается при очистке природных и особенно сточных вод, надежность проведения процесса разделения резко падает, а в некоторых случаях процесс останавливается из-за необратимого ухудшения проницаемости мембран.

Увеличение турбулентности потока и вследствие этого увеличение коэффициента массопередачи возможно с помощью подачи газов. Этот способ применим для химических реакторов. Применение этого способа для процессов ультрафильтрации в литературе не отмечено.

В связи с этим возникла необходимость в экспериментальной проверке возможности интенсификации процесса ультрафильтрации с помощью подачи газа.

2.4 Экспериментальная установка и методика исследований

2.4.1 Выбор типа мембран

В настоящее время наиболее широкое применение находят полшшрные мембраны [85]. Для ультрафильтрации мембраны изготавливаются из полимерных материалов: полисульфон, полиэфирсульфон, полиакрилонитрил, алифатические полиамиды, ацетат целлюлозы. Сегодня на рынке мембран 76% приходится на лолимерные мембраны, но они имеют следующие недостатки: низкую механическую прочность; ограничения по температуре; химическую деградацию за счет гидролиза, окисления и др. процессов; разрушение вследствие микробного воздействия. Все эти факторы приводят к сокращению ресурса мембран до 1 -3 лет.

Для ультрафильтрации также используются неорганические мембраны. Они изготавливаются из неорганических материалов: керамики, графита. Неорганические мембраны практически лишены недостатков полимерных, но имеют очень крупный собственный недостаток — хрупкость. Данные мембраны могут иметь геометрическую форму только в виде трубок или многоканальных блоков. Следствием такой формы и большой толщины стенок является очень низкая удельная производительность, ведущая к большим капитальным затратам на изготовление установок (большая площадь мембран, повышенная материалоемкость и т. д.).

В начале 90-х годов была разработана технология производства нового типа мембран - композиционных неорганических. К ним относятся металлокерамические мембраны Т1ШМЕМ. Металлокерамические мембраны сочетают в себе с одной стороны лучшие свойства неорганических мембран (стойкость к химическому воздействию, истиранию, коррозии, электропроводность), а с другой стороны не имеют их слабых мест (хрупкость, ограниченность форм изготовления) [86,87].

Металлокерамическая мембрана ТЬШМЕМ состоит из трех слоев: металлической пористой подложки, промежуточного слоя из керамических частиц и фильтрующего слоя из оксидов металлов, например, А1203, ТЮ2, гг02- Благодаря наличию промежуточного слоя из неплотно упакованных частиц компенсируются термические напряжения между металлической подложкой и керамическим фильтрующим слоем. Для фильтрующего слоя использованы ультрадисперсные частицы размером около 100 нм. Размерные эффекты спекания, фазовых и структурных переходов при пластической деформации, свойственные ультрадисперсным частицам, позволяют снизить температуру спекания оксидного слоя и получить путем прокатки мембраны фильтрующий слой с узким распределением пор по размерам. Размер пор мембраны 0,03-0,2 мкм.

По мнению разработчиков и производителей мембраны TRUMEM могут использоваться в самых различных областях промышленности, в том числе таких, как нефтехимия. Металлокерамические мембраны применяются для локальной очистки сточных вод с выделением и регенерацией компонентов, для создания мембранных биореакторов и тонкой очистки нефтепродуктов.

Таким образом, вследствие несомненной перспективности использования металлокерамических мембран, для экспериментальных исследований были выбраны модули с мембранами TRUMEM.

2.4.2 Описание экспериментальной установки

На рис 2.3 представлена схема экспериментальной установки, которая была использована для исследования процесса очистки воды от эмульгированных нефтепродуктов методом ультрафильтрации.

Экспериментальная установка состоит из следующих элементов.

Циркуляционная емкость 1 объемом 2 м с возможностью заполнения водопроводной водой. Поддержание необходимой для экспериментов температуры воды производится с помощью помещенного в емкость 1 теплообменника 2. Для создания необходимого для ультрафильтрации напора использовались насосы с частотным регулированием MPI GRUNDFOS 9. Заданная концентрация нефтепродуктов в исходной воде создавалась насосом дозатором DMS 2-11 B-PP/E/C-F-1111F 6, подающим сырую обезвоженную нефть из емкости 7 в напорный трубопровод. Подача воздуха в напорный

1-циркуляционная емкость; 2- теплообменник; 3-ротаметр; 4 -термометр; 5 -запорная и регулирующая арматура; 6 -насосдозатор; 7 - емкость нефтепродуктов; 8 - емкость промывной воды; 9 - насос; 10 - манометр; 11- эжектор; 12 - шайбовый смеситель; 13 - сатуратор; 14 - сетчатый фильтр; 15 - ультрафильтрационный мембранный модуль; 16- емкость очищенной воды;

17 - бак-накопитель отходов о\ о

Рисунок 2.2 - Экспериментальная установка ультрафильтрационной очистки трубопровод осуществлялась с помощью эжектора 11, после которого был установлен шайбовый смеситель 12. Для насыщения воды воздухом использовался сатуратор 13 объемом 0,5 м3. Водовоздушнонефгяная смесь через сетчатый фильтр 14 подавалась на ультрафильтрационный мембранный модуль с металлокерамическими мембранами 15.

В экспериментальной установке использовался плоскорамный мембранный модуль производительностью до 1м3/ч (Рисунок 2.2). Модуль снабжен каналами для ввода исходного потока, вывода пермеата (фильтрата), ретентат (концентрата) и плоскопараллельными мембранными кассетами.

Вход Корпус Пермеат Мембранная кассета Выход

Рисунок 2.3 - Схема мембранного модуля.

Основные технические характеристики мембранного модуля представлены в таблице 2.1.

В процессе разделения исходный поток делился на две части:

- ультрафильтрат - поток, глубоко очищенный от тонких коллоидных примесей, эмульгированных масел и нефтепродуктов, поступающий в емкость очищенной воды 16;

- концентрат - поток, обогащенный этими примесями, возвращаемый в циркуляционную емкость 1 или сбрасываемый в бак-накопитель отходов 17.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Шарафутдинова, Гульнара Минигаяновна, Уфа

1. Хайдаров Ф.Р., Хисаев Р.Н. Шайдаков В.В. и др. Экологические проблемы нефтяной промышленности. Уфа: ООО «Издательство научно-технической литературы «Монография», 2005. - 190 с.

2. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2006 году. М.: МПР РФ, 2007. - 310 с.

3. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2006 году». Уфа: МПР РБ, 2007.- 246 с.

4. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2005 году». Уфа: МПР РБ, 2006.- 240 с.

5. Абросимов А. А. Экология переработки углеводородных систем / Под ред. д-ра хим. наук, проф. М.Ю. Доломатова, д-ра техн. наук, проф. Э.Г. Теляшева. М.: Химия, 2002. — 608 с.

6. Карелин Я.А., Попова И.А., Евсеева JI.A:, Евсеева О.Я. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: Стройиздат, 1982. - 184 с.

7. Бесков B.C., Сафронов B.C. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. М.: Химия, 1999. - 472 с.

8. Комиссаров Ю.А., Гордеев Л.С., Нгуен Суан Нгуен. Анализ и синтез систем водообеспечения химических производств. — М.: Химия, 2002. 496 с.

9. Невский A.B., Мешалкин В.П., Шарнин В.А. Анализ и синтез водных ресурсосберегающих химико технологических систем / отв. ред. Лабутин А.Н. - М.: Наука, 2004. - 212 с.

10. Абдрахимов Ю.Р., Хабибуллин P.P., Рахматуллина A.A. Основы промышленной экологии в нефтепереработке и нефтехимии: Учебное пособие Уфа: Изд-во УГНТУ, 1993. - 138 с.

11. Н.Беличенко Ю. П., Гордеев JI. С., Комиссаров Ю. А. Замкнутые системы водообеспечения химических производств. М.: Химия, 1996.-272 с.

12. Алферова JI.A., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов / Под ред. C.B. Яковлева. М.: Стройиздат, 1984. - 272 с.

13. Киевский М. И., Евстратов В. Н., Ратманов А. Г. Безотходные технологические схемы химических производств Киев: Техника, 1987. - 120 с.

14. Глухова М.В., Кудинов Ю.С. Топливно-энергетический комплекс Российской Федерации и экологическая безопасность. М.: ЗАО «Издательский дом Новый век», 2003. — 172 с.

15. Экология нефтегазового комплекса: Учебное пособие в 2 т./ Под общ. ред. Владимирова А.И. и Ремизова B.B. М.: ГУЛ Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. — Т. 1. Бухгалтер Э.Б., Голубева И.А., Лыков О.П. и др. - 2003. - 416 с.

16. Рудин М.Г., Арсеньев Г.А., Васильев A.B. Общезаводское хозяйство нефтеперерабатывающего завода. Л.: Химия, 1978. - 312 с.

17. Ведомственные указания по технологическому проектированию производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности ВУТП 97. - М.: Министерство топлива и энергетики РФ, 1997. - 72 с.

18. Рудин М.Г., Смирнов Г.Ф. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Л.: Химия, 1984.-256 с.

19. Пономарев В.Г., Иоакимис Э.Г, Монгайт И.Л. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, 1985. - 256 с.

20. Костюк В.И. Бессточное нефтеперерабатывающее производство. — Киев: Техника, 1979. — 122 с.

21. Белов П. С., Голубева И. А., Низова С. А. Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и газа: Учеб. пособие для вузов М. : Химия, 1991. - 256 с.

22. Берне Ф., Кор донье Ж. Водоочистка. Очистка сточных вод нефтепереработки. Подготовка водных систем охлаждения: / пер. с фран., ред. И. А. Роздин, ред. Е. И. Хабарова. М.: Химия, 1997. -288 с.

23. Галлеев Р.Г., Сайфуллин Н.Р., Иоакимис Э.Г., Усманова Г.И. Совершенствование схемы очистки сточных вод Уфимской группы НПЗ // Башкирский химический журнал. 1996. - Т.З; Вып.З.- С.36-39.

24. Пономарев В.Г, Боев В.Ф., Чучалин И.С. и др. Новые сооружения для физико-химической очистки нефтесодержащих сточных вод // Вода и экология: Проблемы и решения. 2003. - №1. - С. 38-42.

25. Основные внедренные разработки ГУП "Институт нефтехимпереработки РБ" по очистке сточных вод НПЗ / А. Б. Магид, А. В. Купцов // Мир нефтепродуктов. 2006. - №2 . - С. 1314.

26. Магид А.Б., Купцов A.B., Расветалов В.А. Современные сооружения физико-химической очистки нефтесодержащих сточных вод // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 2002. - №3. - С. 3 -5.

27. Магид А.Б., Теляшев Э.Г., Купцов A.B. Природоохранные технологии, разработанные отделом экологии ГУП ИНХП, внедренные и предлагаемые к внедрению // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2007. - №2. - С. 37 - 39.

28. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов Л.: Недра, 1983. - 363 с.

29. Очистка производственных сточных вод / C.B. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. М.: Стройиздат, 1979. - 320 с.

30. Бараке К., Бебен Ж., Бернар Ж. Технические записки по проблемам воды: в 2 т. М. : Стройиздат. Т. 1 / пер.: Е. И. Апельцина и др.; ред.: Т. А. Карюхина, И. Н. Чурбанова. - 1983. - 608 с.

31. Г.А. Роев. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды. М.: Недра, 1993.-281 с.

32. Тронов В.П., Тронов A.B. Очистка вод различных типов для использования в системе ППД Казань: Фэн, 2001. - 557 с.

33. Генцлер Г. Л., Шарков A.M. Очистка сточных вод в нефтеперерабатывающей промышленности // Экология и промышленность России. 2004. - №: 10. - С. 15 - 17.

34. Очистка сточных вод от минеральных масел и нефтепродуктов. Методы и сооружения. Эффективность и рамки применимости: круглый стол. Заседание второе // Вода и экология: Проблемы и решения. 2003. - №2,- С.ЗЗ - 45.

35. Ксенофонтов Б.С. Очистка воды и почвы флотацией. М.: Новые технологии, 2004. 224 с.

36. Ильин В. И., Колесников В. А., Денисова М. А. Совершенствование технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов и ПАВ методом электрофлотации // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2006. - № 5 - С. 3-4.

37. Кульский Л. А., Гребенюк В.Д., Савлук О.С. Электрохимия в процессах очистки воды Киев: Техника, 1987. - 222 с.

38. Росляков А. Д., Бурлий В. В. Электрофлотационная технология очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов // Безопасность жизнедеятельности. 2006. - №12 . - С. 21-24.

39. Назаров В.Д., Гурвич Л.М., Русакович A.A. Водоснабжение в нефтедобыче: .Учеб. пособие для вузов Уфа: Виртуал, 2003. -508 с.

40. Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. -Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2005. -268 с.

41. Тарнопольская М. Г. Фильтрующие материалы для очистки воды от нефтепродуктов и критерии их выбора // Вода и экология: Проблемы и решения. 2005. - №3 . - С. 74-79.

42. Ягафарова Г. Г. и др. Двухступенчатая очистка сточных вод предприятий транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов // Нефтегазовое дело. 2004. - №2 . - С. 199-202.

43. Тимердашев 3. А. и др. Очистка нефтесодержащих поверхностных и сточных вод с помощью сорбентов на углеродной основе . // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2006. - №9 . - С. 111-113.

44. Крылов И. О., Крылова А. В. Сорбция нефтепродуктов из водных растворов на термоактивированной шунгитовой породе // Известия РАН. Серия химическая. 2005. - №10 .

45. Собгайда Н. А., Финаенов А.И. Новые углеродные сорбенты для очистки воды от нефтепродуктов // Экология и промышленность России.-2005.-№12. С. 8-11.

46. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка воды. JL: Химия, 1982. - 168 с.

47. Темердашев 3. А., Мусорина Т. Н., Киселева Н. В. Исследование сорбционных свойств углеродных материалов при очистке вод от органических загрязнителей // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2007. - №3 . - С. 3-5.

48. Нечаев И. А., Потанина В. А. Комплексная очистка нефтесодержащих сточных вод // Экология производства. 2006. -№6.- С. 42-45.

49. Шустер К., Нойберт И. Высокопроизводительная технология очистки сточных вод // Экология производства. 2007. - №2. - С. 60-63.

50. Шультц Т. Эффективная обработка сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты // Нефтегазовые технологии. 2007. - №3 . - С. 95100.

51. Мазлова Е. А., Иса Ж. Д. Практика применения очистных сооружений для нефтесодержащих сточных вод // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2007. - №1. - С. IIIS.

52. Зубарева Г. И. и др. Глубокая очистка сточных вод нефтехимического производства (НХП) // Химическая промышленность. 2005. - №2. - С.95-96.

53. Никифорова JI. О., Похлебаева Т. Ю. Интенсификация процессов очистки сточных вод НПЗ топливного профиля // Нефть, газ и бизнес. 2005. - №8 . - С. 69-71.

54. Зубарева Г. И., Копытова Е. В., Гуринович А. В. Глубокая очистка сточных вод нефтехимического производства // Экология и промышленность России. 2007. - № 3 . - С. 15-16.

55. Первов А. Г., Теличенко JI. А. Мембранные технологии очистки воды // Экология производства. 2005. -№11.- С. 70-74.

56. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978.-352 с.

57. Купчинская Е.В., Липунова И.Н., Мартынова Ю.Г и др. Очистка нефтесодержащих сточных вод методом ультрафильтрации // Химическая промышленность. 1992. - №1. - С.13-15.

58. Казарян Т.С., Рябых С.А, Симонов Г.А. и др. Очистка сточных вод промышленных предприятий с использованием мембранных технологий // Газовая промышленность. 2003. - №8. - С.79-81.

59. Очистка сточных вод и технологических жидкостей с использованием керамических мембран / Ю. Ю. Лопатюк и др. // Вода и экология: Проблемы и решения. 2005. - №4 . - С. 51-52.

60. Разделение эмульсии масло/вода с помощью нанофильтрационной мембранной технологии / Е. Park, S. М. Barnett // Вода и экология: Проблемы и решения. 2005. - №4 . - С. 53-64.

61. Ильин В.И. Применение баромембранной технологии для очистки сточных вод и нефтепродуктов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2004. - №2.- С. 19-22.

62. Колесников В.А., Меныиутина Н.В. Анализ, проектирование технологий и оборудования для очистки сточных вод. М.: ДеЛи принт, 2005. - 266 с.

63. Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб.для вузов. М.: АСВ, 2002. - 704 с.

64. Колесников В.П., Вильсон Е.В. Современное развитие технологических процессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях: Под ред. Академика ЖКХ РФ В.К. Гордеева Гаврикова. - Ростов на Дону: «Изд-во» Юг», 2005. - 212 с.

65. Хенце М. и др. Очистка сточных вод: биолог, и хим. процессы / пер. с англ. Т. П. Мосолова, ред. С. В. Калюжный. М.: Мир, 2004. -480 с.

66. Большаков И.А., Лысиков В.М., Ачкасов В.М. Интенсификация биохимической очистки нефтесодержащих сточных вод // Транспорт и хранение нефтепродуктов / ЦНИИТЭнефтехим. 2004. - №: 10. -С.9-11.

67. Швецов В. Н., Морозова К.М, Киристаев А.В и др. Биомембранные технологии для очистки сточных вод // Экология производства. 2006. - №5 . - С. 69-72.

68. Швецов В. H., Морозова К. М, Киристаев А. В. Преимущества биомембранных технологий для биологической очистки стоков // Экология производства. 2005. -№11.- С. 76-80.

69. Гончарук Е.И., Гаркавый С.И., Попенко В.Н. и др. Доочистка и обеззараживание сточных вод в биопруду с высшими водными растениями // Химия и технология воды. 2004. - Т.26, № 5. -С.479-484.

70. Кучера Дж. Обратный осмос важная технология очистка воды // Нефтегазовые технологии. - 2007. - №3 . - С. 101-102.

71. Кременевская Е. А. Мембранная технология обессоливания воды. -М.: Энергоатомиздат, 1994. 155 с.

72. Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М.: Стройиздат, 1988. - 208 с.

73. Desalination by reverse osmosis in Izrael / Glueckstern P. EUROMEMBRANE 2000, p. 38-39.

74. Поль E.A. Эколого-экономическая оценка установки обессоливания воды методом обратного осмоса // http://masters/donntu.edu.ua/publ 2002/feht/pol/pdf/.

75. Мулдер M. Введение в мембранную технологию: Пер. с англ. М.: Мир, 1999.-513 с.

76. Брок Т. Мембранная фильтрация: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 464 с.

77. Брык М.Т., Цапюк Е.А., Твердый A.A. Мембранная технология в промышленности. К.: Техника, 1990. - 247с.

78. Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. М.: Химия, 1975. 232 с.

79. Дытнерский Ю.И. Барометрические процессы. Теория и расчет. -М.: Химия, 1986.-272 с.

80. Хванг С.-Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения: Пер. с англ. под ред. проф. Дытнерского Ю.И. М.: Химия, 1981. -464 с.

81. Агеев Е.П. Мембранные процессы разделения // Крит, технол. Мембраны. 2001. - № 9. - С.42-56.

82. Свитцов A.A., Одинцов P.A. Снижение влияния концентрационной поляризации с помощью турбулизирующих элементов, выполненных в виде дисковых мешалок // Крит, технол. Мембраны.- 2001. №13. - С.33-36.

83. Свитцов A.A., Одинцов P.A., Молотков A.B. Новые технические решения по снижению влияния концентрационной поляризации на мембранное разделения // Крит, технол. Мембраны. 2001. - №10. -С.25-29.

84. Тарасова Т.А., Ханхунов Ю.М., Орлов Н.С. Технико-экономический расчет процесса ультрафильтрации // Мембранные процессы разделения жидких и газовых смесей. Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева. М. 1982, вып. 122, с. 138-146.

85. Нечаев А.Н., Апель П.Ю., Черкасов А.Н. и др. Высокопроизводительные трековые ультрафильтрационные мембраны // Крит, технол. Мембраны. 2003. - №4. - С. 18-22.

86. Хатайбе Е.В., Нечаев А.Н., Трусов Л.И. и др. Металлокерамические мембраны: структура и свойства. I. Структурно-селективные и поверхностные свойства ультрафильтрационных мембран. // Крит, технол. Мембраны. 2002.- №16. С.3-9.

87. Трусов Л.И. Новые мембраны Trumem и Rusmem, основанные на гибкой керамике // Крит, технол. Мембраны. 2001. - № 9. - С.20-27.

88. Кичигин В. И. Моделирование процессов очистки воды: учеб. для вузов / М. : АСВ, 2003. - 230 с.

89. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Анализ данных на компьютере /Под ред. В.Э. Фигурнова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА - М, 2003. - 544 с.

90. Гареев А.Г. Основы обработки и визуализации экспериментальных данных: Учеб. пособие: Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004 - 82 с.

91. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб. пособие / В.Е. Гмурман. 6-е изд., доп. - М.: Высш. шк, 2002 - 405 с.

92. Боровиков В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере: Для профессионалов. 2-е изд. СПб.: Питер, 2003. -688 с.

93. Федоренко В.И. Основные критерии для технологического расчета мембранных систем водоподготовки. // Крит, технол. Мембраны. -2003. -№ 17. С.22 - 29.

94. Пат. 2232044 Российская Федерация, Способ жидкофазного разделения / Шарафутдинова Г.М., Хангильдин Р.И.; Заявл. 03.02.03 г.; опубл. 10.07.04, Бюл. №19,- С.403.

95. Федоренко В!И. Ингибирование осадкообразования в установках обратного осмоса // Крит, технол. Мембраны. 2003. - №2. - С.23-30.

96. Новый антискалант эффективная защита от осадкообразования на мембранах в установках обратного осмоса / П. С. Судиловский, В. А. Кичик // Вода и экология: Проблемы и решения. - 2005. - №3 . -С. 55-59.

97. Hamer T.F.G., Kalish R.L. Reverse Osmosis Membrane Regenaration // US Office of Saline Water. Washington, 1969. - RDPR № 471.-P. 321-322.

98. Shao Yhan-jun, Wu Kai-fen, Wang Zheng-jun et al. Fouling and cleaning of membrane a literature review. - 2000. - 12. - №2. - P. 241-251.

99. Cruver I.E., Nusbaum I. Application of Reverse Osmosis to Waste -water Treatment //1. Water Pollut. Contr. Fed. 1974. - V.16. - №2. - P. 301-311.

100. Mc Cutchan I.W., Chan M., Becker M. et al Saline Water Deminiralization by Means of a Sem permeable Membrane: Water Resour. Cent. Desal. Rept. 1979. № 69. - P. 15 - 21.

101. Nielsen W. K. Experience with desalination of sea and brackish water using minimum pretreatment and high temperature // Desalination. -1983.-V.46.-P. 67-79.

102. Goel V., McCutchan I.W. Colorado River Desalting by Reverse Osmosis: Proc 5-th Intern. Symp. on Fresh Water from the Sea. V.4. -Athens, 1976.-P. 315-324.

103. Takahashi S., Ebara K. Scale Prevention on a Reverse Osmosis Membrane for Water Treatment: Proc. 6-th Intern Symp. on Fresh Water from the Sea. V. 3. - Athens, 1978. - P. 261-268.

104. Schultz I., Riedinger A., McCraken H. Brackish Well Water Reverse Osmosis Tests at Midland, Fort Stockton and Kermit, Texas: US, OSW, Depart, of the Interier, RDPR. № 237. - 1967.

105. Хаханов " С.А. Исследование процессов приводящих к изменению технологических параметров мембранных систем при их эксплуатации: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.23.04/ ФГУП "НИИ ВОДГЕО». М., 2007. - 16с.

106. Пат. 2216521 Российская Федерация, Способ обратно-осмотического обессоливания / Шарафутдинова Г.М., Хангильдин Р.И., Клявлин М.С., Динкель В.Г.; Заявл. 04.01.03 г.; опубл. 20.11.03, Бюл.№ 32.- С.465.

107. Первов А.Г., Андрианов А.П., Телитченко Э.А. Влияние биологического загрязнения на работу обратноосмотических и ультрафильтрационных мембранных элементов. // Крит, технол. Мембраны.-2004.-№1.-С.З-18.

108. Lipp P., Baldauf G., Schick R., Elsenhans K., Stabel H. Integration of ultrafiltration To conventional drinking water treatment for a better particle removal -effenscy and costs // Desalination 1998. V.119. P. 133-142.

109. Wilf I., New membrane research and development achievtments // Desalination and Water Reuse. 2001. V. 10/1. P. 28-33.

110. Flemming H.C., Schaule G., Investigation on biofouling of reverse osmosis and ultrafiltration membranes. Part 2, Analysis and removal of surface films. Vom Wasser 73, 1989. P. 287-301.

111. Psoch C., Schiewer S., Critical flux aspect of air sparging and backflushing on membrane bioreactors //Desalination. 2005. 175, № 1. -P. 61-71.

112. Долгов B.H. Катализ в органической химии. — Л.: Госхимиздат, 1959. 807с.

113. Каталитические свойства веществ. Справочник — в 4-х т./ Под ред.В.А, Ройтера. — Киев: Наукова думка, 1968. 1977с.

114. Технология катализаторов / Под ред. Мухленова И.П. — Л.: Химия, 1974.-328 с.

115. Семиколенов В.А. Нанесенные металлические катализаторы // Промышленный катализ в лекциях / под ред. проф. А.С. Носкова. -М.: Калвис, 2005. №2.- С. 79-115.

116. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1986. - 304 с.

117. Пат. 2253627 Российская Федерация, Способ биологической очистки воды / Абдрахимов Ю.Р., Шарафутдинова Г.М., Хангильдин Р.И., Мартяшова В.А.; Заявл. 11.03.03 г.; опубл. 10.06.05, Бюл. №16. С.1140.

118. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- 72 с.

Информация о работе

Шарафутдинова, Гульнара Минигаяновна
кандидата технических наук
Уфа, 2008
ВАК 03.00.16

Диссертация

Повышение экологичности нефтеперерабатывающих предприятий созданием ресурсосберегающих химико-технологических водных систем на основе мембранных процессов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы