Petroleum ChemistryPetroleum ChemistryНефтехимия0028-24213034-5626The Russian Academy of Sciences65555510.31857/S0028242124030079LGWWOGArticlesСтатьиResearch ArticleЗагрязнение сточных вод фенолами в процессах переработки нефтиЗагрязнение сточных вод фенолами в процессах переработки нефтиhttps://orcid.org/0000-0001-9969-7706ЛядовАнтон Сергеевич
Russian Federation

к.х.н.

lyadov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5760-8453КочубеевАлександр Александрович
Russian Federation
lyadov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8203-7055БорисовРоман Сергеевич
Russian Federation

к.х.н.

lyadov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3589-7199ЗименсМарина Евгеньевна
Russian Federation
lyadov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0009-0009-6340-5009ЕмельхановРуслан Васильевич
Russian Federation
lyadov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9799-5013ПоповАлександр Юрьевич
Russian Federation
lyadov@ips.ac.ruИнститут нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАНЦентр экологической промышленной политики1506202464325526411022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0028-2421/article/view/655555

Фенол и его гомологи (крезолы, ксиленолы и др.), образующиеся на НПЗ при первичной и вторичной переработке нефти и попадающие в сточные воды, оказывают необратимое негативное воздействие на активность микроорганизмов активного ила, играющего важную роль в биологическом процессе очистки сточных вод, что требует постоянного мониторинга содержания фенолов и внедрения процессов их локальной очистки, основанных на различных физических и химических принципах. Использование оригинального метода определения фенола и его гомологов в кислых сточных водах с помощью газохромато-масс-спектрометрии с ионизацией электронами позволило установить, что наибольшее количество фенолов образуется при переработке негидроочищенного сырья на установках каталитического крекинга (148 г/т перерабатываемого сырья); на установках же висбрекинга, каталитического крекинга гидроочищенного сырья и вакуумной перегонки углеводородного сырья удельные значения образования фенолов находятся на уровне 4–7 г/т перерабатываемого сырья.

Рассмотрены возможные способы снижения концентрации фенолов в сточных водах, направляемых на биологические очистные сооружения на НПЗ, основанные на принципах наилучших доступных технологий.

Фенол и его гомологи (крезолы, ксиленолы и др.), образующиеся на НПЗ при первичной и вторичной переработке нефти и попадающие в сточные воды, оказывают необратимое негативное воздействие на активность микроорганизмов активного ила, играющего важную роль в биологическом процессе очистки сточных вод, что требует постоянного мониторинга содержания фенолов и внедрения процессов их локальной очистки, основанных на различных физических и химических принципах. Использование оригинального метода определения фенола и его гомологов в кислых сточных водах с помощью газохромато-масс-спектрометрии с ионизацией электронами позволило установить, что наибольшее количество фенолов образуется при переработке негидроочищенного сырья на установках каталитического крекинга (148 г/т перерабатываемого сырья); на установках же висбрекинга, каталитического крекинга гидроочищенного сырья и вакуумной перегонки углеводородного сырья удельные значения образования фенолов находятся на уровне 4–7 г/т перерабатываемого сырья.

Рассмотрены возможные способы снижения концентрации фенолов в сточных водах, направляемых на биологические очистные сооружения на НПЗ, основанные на принципах наилучших доступных технологий.

сточные водызагрязняющие веществафенолснижение концентрации фенолов в сточных водахнаилучшие доступные технологииThe work was carried out within the framework of the state assignment of the Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of SciencesРабота выполнена в рамках государственного задания Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАНVogt E.T.C., Weckhuysen B.M. The refinery of the future // Nature. 2024. V. 629. P. 295–306. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07322-2Khor C.S., Elkamel A. Environmental issues related to the petroleum refining industry // Chapter in book „Petroleum Refining and Natural Gas Processing“. 2013. P. 828. ISBN 978-0-8031-7022-3. https://doi.org/10.1520/MNL58-EBWake H. Oil refineries: a review of their ecological impacts on the aquatic environment // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2005. V. 62. I. 1–2. P. 131–140. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2004.08.013Coelho A., Castro A.V., Dezotti M., Sant’Anna G.L. Jr. Treatment of petroleum refinery sourwater by advanced oxidation processes // J. оf Hazardous Materials. 2006. V. 137. I. 1. P. 178–184. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.01.051Best available techniques (BAT) reference document for the refining of mineral oil and gas // Industrial emissions directive 2010/75/EU (Integrated pollution prevention and control). https://doi.org/10.2791/010758Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. Учебник. М.: Химия, 2002. 608 с.Gami A.A., Shukor M.Y., Khalil K.A., Dahalan F.A., Khalid A., Ahmad S.A. Phenol and its toxicity // J. of Environmental Microbiology and Toxicology. 2014. V. 2. I. 1. P. 11–23. https://doi.org/10.54987/jemat.v2i1.89Lauchnor E.G., Semprini L. Inhibition of phenol on the rates of ammonia oxidation by Nitrosomonas europaea grown under batch, continuous fed, and biofilm conditions // Water Research. 2013. V. 47. I. 13. P. 4692–4700. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.04.052Lauchnor E.G., Radniecki T.S., Semprini L. Inhibition and gene expression of Nitrosomonas europaea biofilms exposed to phenol and toluene // Biotechnology and Bioengineering. 2011. V. 108. I. 4. P. 750–757. https://doi.org/10.1002/bit.22999Gómez-Acata S., Esquivel-Ríos I., Pérez-Sandoval M.V., Navarro-Noya Y., Rojas-Valdez A., Thalasso F., Luna-Guido M., Dendooven L. Bacterial community structure within an activated sludge reactor added with phenolic compounds // Environmental biotechnology. 2017. V. 101. P. 3405–3414. https://doi.org/10.1007/s00253-016-8000-zИнформационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям „Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях“ (ИТС НДТ 8-2022). 2022. URL: https://burondt.ru/NDT/NDTDocsDetail.php?UrlId=1850&etkstructure_id=1872 (дата обращения 21.10.2024)Thorat B.N., Sonwani R.K. Current technologies and future perspectives for the treatment of complex petroleum refinery wastewater: A review // Bioresource Technology. 2022. V. 355. Article number 127263. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127263Abdel-Aal H.K., Zohdy K., Abdelkreem M. Waste management in crude oil processing: crude oil dehydration and desalting // Intern. J. of Waste Resources. 2018. V. 8. Is. 1. ID 1000326. https://doi.org/10.4172/2252-5211.1000326Хаджиев С.Н., Суворов Ю.П., Зиновьев В.Р., Гайрбекова С.М., Светозарова О.И., Матаева Б.В. Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. М.: Химия, 1982. 280 с.Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1988. 304 с.Wachter A., Stillman N. Corrosion by phenol at high temperatures // Transactions of The Electrochemical Society. 1945. V. 87. I. 1. P. 183. https://doi.org/10.1149/1.3071638Mohammadi S., Kargari A., Sanaeepur H., Abbassian K., Najafi A., Mofarrah E. Рhenol removal from industrial wastewaters: a short review // Desalination and Water Treatment. 2015. V. 53. I. 8. P. 2215–2234. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.883327Raza W., Lee J., Raza N., Luo Y., Kim K.-H., Yang J. Removal of phenolic compounds from industrial waste water based on membrane-based technologies // J. of Industrial and Engineering Chemistry. 2019. V. 71. P. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2018.11.024Ezugbe E.O., Rathilal S. Membrane technologies in wastewater treatment: a review // Membranes. 2020. V. 10. I. 5. ID 89. https://doi.org/10.3390/membranes10050089Patel M., Patel D., Pillai P. Сomparison of different treatment methods which are used for phenol removal: a mini review // Water Practice and Technology. 2024. V. 19. I. 7. P. 2761–2773. https://doi.org/10.2166/wpt.2024.143Ahmaruzzaman Md. Adsorption of phenolic compounds on low-cost adsorbents: a review // Advances in Colloid and Interface Science. 2008. V. 143. I. 1–2. P. 48–67. https://doi.org/10.1016/j.cis.2008.07.002Pavithra K.G., Rajan P.S., Arun J., Brindhadevi K., Le Q.H., Pugazhendhi. A review on recent advancements in extraction, removal and recovery of phenols from phenolic wastewater: Challenges and future outlook // Environmental Research. 2023. V. 237. Part 2. ID 117005. https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117005Rokhina E.V., Virkutyte J. Environmental application of catalytic processes: heterogeneous liquid phase oxidation of phenol with hydrogen peroxide // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 2010. V. 41. I. 2. P. 125–167. https://doi.org/10.1080/10643380802669018Rueda Márquez J.J., Levchuk I., Sillanpää M. Application of catalytic wet peroxide oxidation for industrial and urban wastewater treatment: a review // Catalysts. 2018. V. 8. I. 12. ID 673. https://doi.org/10.3390/catal8120673Aslam Z., Alam P., Islam R., Khan A.H., Samaraweera H., Hussain A., Zargar T.I. Recent developments in moving bed biofilm reactor (MBBR) for the treatment of phenolic wastewater. A review // J. of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2024. ID 105517. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2024.105517Sravan J.S., Matsakas L., Sarkar O. Advances in biological wastewater treatment processes: focus on low-carbon energy and resource recovery in biorefinery context // Bioengineering. 2024. V. 11. I. 3. ID 281. https://doi.org/10.3390/bioengineering11030281Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector. 2016. URL: https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/sites/default/files/2019-11/CWW_Bref_2016_published.pdf (дата обращения: 21.10.2024)