Очистка сточных вод установки гидроочистки дизельного топлива

На промывку продуктов, приготовление раствора реагентов и др. расходуется около 1% воды, которая загрязняется нефтепродуктами, парафином и жирами. Эту воду отводят в систему канализации завода.

 

 

Расход воды на прочие нужды составляет около 6,5% от общего потребления воды заводом. Часть этой воды (около 3,5%) поступает в систему оборотного водоснабжения для продувки и пополнения потери воды на испарение и унос ветром в охладительных сооружениях, остальная вода используется для промывки технологических аппаратов, лотков резервуаров, полов в зданиях технологических установок и насосных станций, а также рабочих площадок сливных и наливных эстакад. Эта вода относится к группе загрязненных сточных вод и поступает в канализацию, составляя общий сток завода.[4]

 

Источники водопотребления установки гидроочистки:

1. Водяной пар в колоннах

2. Вода для абсорбции оксида серы при регенерации катализатора

3. Приготовление растворов МЭА

4. Оборотная вода (подогрев, охлаждение)

 

По характеру основных загрязнений производственные сточные воды НПЗ разделяются на следующие виды:

1. содержащие нефть, нефтепродукты и механические примеси минерального характера (общие производственно-ливневые стоки завода);
2. содержащие эмульгированную нефть, растворенные минеральные соли и твердые механические примеси;
3. содержащие серную кислоту, ее соли и сернистый газ;
4. содержащие сернистые щелочи (сульфиды и гидросульфиды натрия, меркаптаны и фенолы);
5. содержащие этиловый, бутиловый и метиловый спирты, формальдегид и др. органические соединения от химических цехов по производству синтетического этилового спитра;
6. содержащие жирные кислоты и парафин;
7. содержащие загрязнения особых видов (тетраэтилсвинец,, радиоактивные вещества, фенол и др.);
8. содержащие загрязняющие примеси от производства катализаторов.

 

Подробнее рассмотрим виды сточных вод, касающихся нашего производства.

 

Сточные воды, содержащие нефть и нефтепродукты, поступают от промывки технологических лотков, узлов управления, полов производственных помещений, от конденсаторов смешения и скрубберов отдельных технологических установок, от охлаждения втулок сальников насосов, к ним же относятся дождевые воды, стекающие с площадок технологических установок и резервуарных парков.

Эти сточные воды по химическому составу близки к воде источника водоснабжения. Они имеют повышенную температуру, которая зависит от технологического процесса отдельных установок. Наблюдается сезонное колебание температуры сточных вод, вызываемое в основном изменением температуры воды, подаваемой на производство. Теплообмен между сточной водой, протекающей по трубам, и окружающей средой несколько выравнивает температуру сточных вод.

Сточные воды этого вида загрязнены в основном нефтью, нефтепродуктами и механическими примесями в виде песка, мелких глинистых частиц, содержание нефти и нефтепродуктов колеблется от 1000 до 10 000мг/л (в среднем 5000 мг/л).

 

 

 

 

 

 

 

 

Нефть и нефтепродукты содержатся в сточных водах:

- в виде крупных шарообразных  частиц, всплывающих на поверхность  и образующих нефтяную пленку;

- в виде частиц, осаждающихся  на дно;

- в виде эмульсии;

-в коллоидном и растворенном  состоянии.

Для очистки сточных вод очень важно знать, в каком виде и в каком количестве содержатся нефть и нефтепродукты в воде.[4]

 

Сточные воды, содержащие серную кислоту и сульфаты, отводятся от цехов производства серной кислоты. В этой воде концентрация серной кислоты составляет около 1 г/л.

С установок гидроочистки дизельного топлива при цикле регенерации периодически сбрасываются сточные воды. Эти воды загрязнены двуокисью серы. Концентрация загрязнений колеблется от 0,4 до 1,6 г/л (в среднем 1,0 г/л).

 

Образующиеся сточные воды:

1. Утечки оборотной воды

2. Ливневые и талые воды

3. Кислые стоки после абсорбции оксида серы

 

Количество образующихся технологических конденсатов 2-3 куб м/час и зависит от расхода водяного пара, используемого в процессе.

В промливневую канализацию от этого производства направляется вода от сальников насосов, смыва полов насосных и компрессорной, неучтенные утечки оборотной воды, а также ливневые и талые воды. Расход этой группы технологических стоков 2-3 куб м/ч.

 

 

 

Методы очистки сточных вод установок гидроочистки

 

При выборе метода очистки необходимо учитывать компонентный состав сточных вод. Сточные воды установки гидроочистки содержат сероводород, сульфиды, и нефтепродукты. Сточные воды, образующиеся при регенерации катализатора, имеют кислую среду.

 

Известные способы очистки сточных вод от сульфидов и сероводорода:

 

1. Безреагентный способ очистки сточных вод от сульфидов в щелочной среде окислением их кислородом воздуха при повышенной температуре (до 80-100°) и высоком давлении (до 1,5 МПа) в герметически закрытом реакторе (см., например, Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. / Под общ. ред. В.Н.Самохина. - М.: Стройиздат, 1981. - С.178-179).

 

К недостаткам данного способа очистки относятся большие расходы тепла и электроэнергии на подогрев сточных вод и создание высокого давления для подачи сточной воды и сжатого воздуха в реактор, а также сложное аппаратурное оформление процесса.

 

2. Способ очистки воды от сульфидов и сероводорода путем отдувки сероводорода из предварительно подкисленной воды (до рН 4,3-5). Отдувку можно осуществлять в аэрационном бассейне, градирне или дегазаторе любого типа. При аэрации также возможно наряду с десорбцией сероводорода окисление его части до коллоидной серы. После такой отдувки остаточная концентрация сероводорода составляет 0,3-0,5 мг/л, поэтому остаточный сероводород рекомендуется окислять хлорированием, а очищаемую воду смешивать с коагулянтом дозой 20-30 мг/л (например, Al2(SO4) 3 или FeCl3) для связывания в хлопья коллоидной серы и направлять на зернистые фильтры. После фильтров воду после повторного хлорирования рекомендуется подщелачивать с целью снижения ее коррозионной активности (см., например, В.А.Клячко, И.Э.Апельцин. Очистка природных вод. - М.: Стройиздат, 1971. - с.475-479).

 

К недостаткам данного способа очистки относится необходимость использования различных реагентов (кислоты, коагулянта, хлора и щелочи) и сложное реагентное хозяйство. Кроме того, происходит загрязнение окружающей воздушной среды токсичным сероводородом, который отдувается воздухом в атмосферу. Поэтому данный способ очистки воды от сероводорода рекомендуется применять при малых его концентрациях и желательно при низких значениях рН очищаемой воды.

 

 

3. Способ очистки воды от сероводорода с использованием гидроксида железа, который добавляется в виде суспензии к очищаемой воде. При этом происходит связывание сероводорода и гидросульфидных ионов в сульфид железа и также образуется элементарная сера. Затем осадок сульфида железа может отделяться от очищаемой воды (например, в осветлителе со слоем взвешенного осадка), регенерироваться до гидроксида железа продувкой воздухом и возвращаться в процесс очистки. Поскольку в осадке гидроксида железа накапливается коллоидная сера, рекомендуется в каждом цикле часть загрязненного ею гидроксида заменять свежей. При использовании очищаемой воды для литьевых целей ее после осветлителя хлорируют и подают на зернистые фильтры (см. В.А.Клячко, И.Э.Апельцин. Очистка природных вод. - М.: Стройиздат, 1971. - с.479-481).

 

 

 

 

К недостаткам данного способа очистки относятся значительный расход реагентов (коагулянта и хлора или другого окислителя), достаточно сложная схема очистки, большие объемы очистных сооружений (аэрационного бассейна, осветлителя со слоем взвешенного осадка и фильтра) и, соответственно, довольно высокая стоимость очистки.

 

4. Другим способом, частично лишенным вышеуказанных недостатков и принимаемым за прототип, является способ очистки природных вод от сероводорода, заключающийся в фильтровании воды через зернистую загрузку, предварительно заполненную раствором сернокислого железа с концентрацией 20-50 г/л, в течение 30-90 мин, а после его слива обработанную раствором марганцевокислого калия в течение 30-90 мин, прекращении процесса фильтрования после повышения концентрации сероводорода в очищенной воде выше допустимой, подаче сжатого воздуха снизу вверх через слой зернистой загрузки, затем последующей подаче промывной воды в направлении расширения слоя зернистой загрузки, прекращении подачи сжатого воздуха, а после отмывки зернистой загрузки от загрязнений и прекращении подачи воды на промывку и возобновлении процесса фильтрования. В результате такой обработки на зернах загрузки образуется пленка, которая является активным сорбентом сероводорода.

 

К недостаткам данного способа очистки относится необходимость периодического применения дорогостоящего марганцевокислого калия, а также сернокислого железа, сложность и длительность процессов зарядки зернистой загрузки (до 3 часов и более) и заполнения слоя зернистой загрузки растворами реагентов и их слива, а также большое реагентное хозяйство. Кроме того, усложненность данного способа заключается в необходимости дополнительного окисления сорбированного на поверхности зерен загрузки сероводорода кислородом, растворенным в очищаемой воде.

 

Для этого требуется осуществлять ее предварительную аэрацию, в процессе которой в зависимости от рН очищаемой воды в воздух может частично отдуваться сероводород и загрязнять атмосферу.[5]

 

Для очистки сточных вод от сероводорода и сульфидов также могут использоваться методы локальной очистки:

• Десорбция углеводородным газом

• Окислительно-каталитическая очистка

 

Однако, и в их применение есть свои недостатки, а именно их экономически целесообразно применять только при больших количествах загрязняющих веществ. Большая часть сероводорода и сульфидов поглощается на установке растворами МЭА.  Существуют  заводы, на которых сточные воды гидроочистки смешиваются  с водами АВТ, каталитического крекинга, и другими, а далее направляются на совместную очистку по схеме:

 

1. Нефтеловушка

2. Отпаривающая колонны (для извлечения сероводорода)

3. Хранение (часть воды направляется на ЭЛОУ)

4. Физико-химические способы очистки от остатков нефтепродуктов (коагуляция)

5. Осветлитель

6. Биологическая очистка

7. Фильтрация

8. Буферный пруд

 

 

Сточные воды, образующиеся при регенерации катализатора, имеют рН 2,5-3,5, содержание сульфатов 320-2700мг/дм куб, сухой остаток 850-3300 мг/куб дм.  Перед сбросом эти воды нейтрализуются 2-5% раствором щелочи.

Проведенный анализ показывает, что большинство из рассмотренных методов имеют ряд существенных недостатков.

 

Таким образом, все описанные способы очистки сточных вод от сероводорода и сульфидов имеют определенные недостатки, делающие эти способы неприменимыми в чистом виде для очистки этих стоков на НПЗ.

 

Следовательно, наиболее перспективным является комбинирование химических и биохимических методов очистки на локальных очистных сооружениях. В этом случае на первой стадии происходит химические преобразование соединений серы до веществ, легко усваиваемых тиобактериями на второй (биохимической) стадии. Степень очистки в этом случае позволяет либо сбрасывать воду в водоем, либо направлять на доочистку на общезаводские очистные сооружения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная часть

Вводим основную информацию о предприятии, данные придумываем самостоятельно.

 

 

 

Расход сточных вод вводим из табл.6-2 «Характеристики водотока», в зависимости от своего варианта.

 

 

 

Площадь водосбора, длину реки принимаем значения равные реальным цифрам р.Красноярка, значения берем из «Гос. Водного реестра».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетный расход воды, среднюю глубину, расчетную (среднюю) скорость течения, шероховатость ложу реки берем  из табл.6-2 «Характеристики водотока», в зависимости от своего варианта, остальные значения для всех общие.

 

 

 

Выбираем показатели загрязненности сточных вод.

 

 

 

 

 

Вводим гидрохимические данные водотока, соответствующие своему варианту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет предельно-допустимых сбросов (ПДС)

 

 

 

 

 

Расчет ПДС – Выбор нормативных требований.

 

Выбор метода расчета кратности разбавления.

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет ПДС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ ПДС

 

1. Исходные данные :

 

Предприятие, организация, учреждение :   Кармашова

Выпуск сточных вод :   1

Наименование водного объекта, принимающего сточные воды :   Красноярка

Категория водопользования (норматив качества воды) :   Рыбохозяйственная (высшая категория)

Фактический расход сточных вод для установления ПДС (м.куб/час) :    48.50

Фактический расход сточных вод для установления ПДС (м.куб/сут) :   1164.0

Фактический расход сточных вод для установления ПДС (тыс.м.куб/год) :   424.9

Утвержденный расход сточных вод для установления ПДС (м.куб/час) :   48.50

Утвержденный расход сточных вод для установления ПДС (м.куб/сут) :   1164.0

Утвержденный расход сточных вод для установления ПДС (тыс.м.куб/год) :   424.9

 

2. Характеристики выпуска :

 

Тип выпуска :   Сосредоточенный

Расчетный расход сточных вод Qст(м.куб/с) :   0.0135

Скорость истечения сточных вод (м/с) :   0.500

Средний диаметр выпускного отверстия(м) :   0.200

Расстояние от места выпуска до берега(м) :   0

Расстояние выпускного отверстия до поверхности водного объекта(м) :   0

Расстояние от места выпуска до контрольного створа водопользования(м) :   300.0

 

3. Гидрологические характеристики  участка водного объекта в  месте сброса :

 

Водный объект, приемник сточных вод :   Красноярка

Тип водного объекта :   РЕКА

Средняя глубина на рассматриваемом участке Hcp(м) :   1.20

Расчетная скорость течения V(м/c) :   0.300

Расчетный расход воды Qр(м.куб/с) :   0.300

Средняя ширина участка реки B(м) :   15.00

Коэффициент извилистости участка реки Fi(м) :   1.20

Коэфф. шероховатости ложа водного объекта :   0.0300

Уклон водной поверхности %. :   1.00

Средний диаметр донных отложений D(мм) :   1.00

 

Taблица 1. Состав и качество сточных  вод

 

№п/п	Показатели состава сточных вод	Единицы измерения	Значение
1	Взвешенные вещества	мг/дм3	235.1
2	Нефтепродукты	мг/дм3	0.0800
3	Железо общее	мг/дм3	7.82
4	Азот аммонийный	мг/дм3	15.40
5	Азот нитратный	мг/дм3	84.37
6	Азот нитритный	мг/дм3	0.780
7	СПАВ	мг/дм3	0.340
8	Хлориды	мг/дм3	32.00
9	Сухой остаток	мг/дм3	350.0
10	Сульфаты	мг/дм3	43.21
11	БПК полн.	мгО2/дм3	7.40