Treatment of wastewater from oil filling stations

Abstract

The possibility of experimental treatment and post-treatment of oil products is considered to implement on wastewaters of gas stations of Vyazma and Troitsk cities. The authors developed the technological line of treatment, conducted biotesting of wastewater and research using bubble flotation, AU AG-3 (АУ АГ-3), zeolite and nonwovens.

Full Text

Автозаправочные станции, автотранспортные предприятия, использующие в своей производственной деятельности нефтепродукты, обычно имеют открытые площадки и достаточно развитую дорожную сеть, с которой отводятся дождевые сточные воды, загрязнённые взвешенными веществами (песчаными и глинистыми частицами) и отходами нефтепродуктов: бензин, дизельное топливо, масла и др. Эти сточные воды представляют опасность для окружающей среды и перед сбросом должны быть очищены до экологических нормативов, которые в РФ являются одними из самых жёстких в мире. Достаточно указать, что при сбросе очищенных сточных вод в водоёмы рыбохозяйственного водопользования, к которым по классификации относится большая часть поверхностных водоёмов, содержание нефтепродуктов не должно превышать 0.05 мг/л. Для сравнения можно заметить, что допустимое содержание нефтепродуктов в питьевой воде - 0.1 мг/л. Основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов, железнодорожный транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции. Объемы отходов нефтепродуктов и нефтезагрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Значительное число хранилищ нефтешламов и отходов, построенных с начала 50-х годов, превратилось из средства предотвращения нефтезагрязнений в постоянно действующий источник таких загрязнений. Таблица 1 Результаты химического анализа ливнесточной воды от предприятия АЗС №1 (г. Вязьма) № п/п Показатели качества воды Исходная вода Превышение ПДК (в раз) ПДК для сброса в горводосток, мг/л 1 Запах, баллы 3 3 0 - 1 2 Цвет Грязно-серый Без цвета 3 Цветность по разбавлению 1:10 1:16 4 Прозрачность по шрифту, см 2,5 >20 5 Мутность, мг/дм3 193 96,5 2 6 pH 7,7 6,5 - 8,5 7 Взвешенные вещества, мг/ дм3 579 53,86 10,75 8 Сульфаты, мг/дм3 300 3 100 9 Хлориды, мг/дм3 800 2,67 300 10 Фосфаты, мг/дм3 2 - 3,5 11 Комплекс тяжелых металлов 1·10-4 10 1·10-5 12 Фенолы, мг/дм3 0,2 20 0,01 13 Железо, мг/дм3 0,3 3 0,1 14 Нефтепродукты, мг/дм3 Более 20 800 0,05 Наиболее широко распространенными загрязнителями сточных вод являются нефтепродукты - неидентифицированная группа углеводородов нефти, мазута, керосина, масел и их примесей, которые вследствие их высокой токсичности принадлежат, по данным ЮНЕСКО, к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Нефтепродукты могут находиться в растворах в эмульгированном, растворенном виде и образовывать на поверхности плавающий слой. Очевидно, что процесс очистки сильно загрязнённых сточных вод до такой низкой нормативной остаточной концентрации загрязнений представляет трудную инженерную задачу, решение которой осложняется сопутствующими факторами: эпизодическим характером поступления сточных вод и взрывоопасностью удаляемых из сточных вод нефтепродуктов [1]. Первый фактор осложняет организацию работ по обслуживанию, а второй требует ряда мероприятий, обеспечивающих пожаровзрывобезопасность при эксплуатации очистных установок. Очистные установки должны быть компактны, допускать свободное размещение как в плане, так и по высоте (для возможности рационального использования участков неправильной формы, выноса ёмкостей из зоны грунтовых вод, возможности самотёчного отвода очищенных сточных вод при малой глубине заложения водоприёмной системы). Кроме того, установки должны иметь невысокую стоимость поставки, монтажа и эксплуатации [2]. Нами были обследованы АЗС №1 (г. Вязьма) и АЗС №2 (г. Троицк). В таблицах 1 и 2 приводятся результаты химического анализа ливнесточной воды. В результате химического анализа стока было выявлено, что ливнесток от АЗС-1 превышает установленные нормативы по следующим показателям для сброса в горводосток: по нефтепродуктам в 800 раз; сульфатам в 3 раза; хлоридам в 2,67; комплексу тяжелых металлов в 10 раз; фенолам в 20 раз; железу в 3 раза; по запаху в 3 раза; цвету; мутности в 5,56 раз; взвешенным веществам в 53,86; Поэтому для сброса в горводосток необходимо было провести предварительную очистку ливнесточной воды. Таблица 2 Результаты химического анализа ливнесточной воды от предприятия АЗС №2 (г. Троицк) № п/п Показатели качества воды Исходная вода Превышение ПДК (в раз) ПДК для сброса в горводосток, мг/л 1 Запах, баллы 3 3 0-1 2 Цвет Грязно-серый Без цвета 3 Цветность по разбавлению 1:10 1:16 4 Прозрачность по шрифту, см 3,9 >20 5 Мутность, мг/дм3 270 135 2 6 pH 7,5 6,5-8,5 7 Взвешенные вещества, мг/ дм3 810 75,35 10,75 8 Сульфаты, мг/дм3 300 3 100 9 Хлориды, мг/дм3 800 2,67 300 10 Фосфаты, мг/дм3 0,5 3,5 11 Комплекс тяжелых металлов 1·10-5 - 1·10-5 12 Фенолы, мг/дм3 0,2 20 0,01 13 Железо, мг/дм3 0,5 1,67 0,3 14 Нефтепродукты, мг/дм3 Более 40 1000 0,05 В результате химического анализа стока было выявлено, что ливнесток от АЗС-2 (г. Троицк) превышает установленные нормативы по следующим показателям для сброса в горводосток: по нефтепродуктам в 1000 раз; сульфатам в 3 раза; хлоридам в 2,67; фенолам в 20 раз; железу в 1,67 раза; по запаху в 3 раза; по цвету; по мутности в 7, 69 раз; взвешенным веществам в 75,35. Поэтому для сброса в горводосток необходимо было провести предварительную очистку ливнесточной воды. Нами была проведена первичная очистка сточных вод АЗС №1 от нефтепродуктов путем сорбции на фильтрах с загрузкой минеральным сорбентом «цеолит» и активированными углями АГ - 3 и ОУ-А. В результате физико-химического анализа очищенной ливнесточных вод АЗС-1 выявлено, что очистка на цеолите, угле АГ-3, угле ОУ-А эффективна для снятия цветности, снижается концентрация фенолов (с превышением уровня ПДК в 5-7 раз) и тяжелых металлов до уровня ПДК. На ливнесточных водах АЗС №2 была проведена экспериментальная очистка на нетканых материалах (фильтр из волокон с полиэтиленом, пенополиуретаном и полихлорвинилом), а также путем барботажной флотации с доочисткой на активированном угле АГ-3 и минеральном сорбенте «цеолите». Результаты физико-химических анализов экспериментальной очистки сточных вод АЗС №2 на фильтре (крошка) с пенополиуретаном дали наилучшие результаты по показателю «фенолы», в отличие от очистки на фильтре с волокнами полиэтилена и полихлорвинила. По органолептическим показателям (цвет, запах) на фильтрах с неткаными материалами очистка в условиях эксперимента была неэффективной. Проводили также очистку ливнесточных вод АЗС №2 барботажной флотацией с последовательной глубокой очисткой, сорбцией на активированном угле АГ-3 и минеральном сорбенте «цеолите». Таблица 3 Результаты физико-химических анализов ливнесточных вод АЗС-2 после очистки барботажной флотацией с доочисткой на АУ и минеральных сорбентах № п/п Показатели качества воды Исходная вода АЗС-2 Барботажная флотация Очистка на фильтре АГ-3 Очистка на фильтре с цеолитом ПДК для сброса в горводос-ток 1 Цвет Грязно-серый Грязно-серый Серова-тый сероватый б/цв 2 Запах, баллы 3 2-3 1-2 1-2 0-1 3 Нефтепродукты, мг/л Более 40 20 0 0,6 0,05 4 Фенолы, мг/л 0,2 0,2 0,05 0,1 0,01 5 Тяжелые металлы, мг/л 1·10-5 5·10-5 1·10-4 1·10-4 1·10-5 Как видно из данных таблицы 3, глубокая очистка сточных вод после флотации сорбцией на АГ-3 оказалась эффективной по основному показателю: нефтепродукты. По фенолам и тяжелым металлам остаточные концентрации значительно превышали ПДК. Доочистка стока на «цеолите» показала определенное превышение ПДК. Также проведено биотестирование сточной воды АЗС №2 (по государственной методике МР № 2.1.7.229.7 - 07 (Фитотест)). Определяли зависимость всхожести семян пшеницы от способа очистки воды на различных сорбентах (цеолит, АГ-3 и нетканые материалы). Рисунок 1. Сточная вода от АЗС-2, где 1 - всхожесть (50%) Рисунок 2. Вода, очищенная с помощью фильтра с загрузкой крошкой ППУ, где 1 - всхожесть (55%) Всхожесть семян пшеницы на водопроводной воде контроль составляла 100%, всхожесть семян на исходной сточной воде составляла 50%. Первичная очистка стоков флотацией не показала эффективности всхожести семян (47%). Первичная очистка стока с помощью пенополиуретана показала всхожесть семян 55%. Глубокая очистка воды с помощью АГ-3 и цеолита показала всхожесть семян от 47%. Первичная очистка стока сорбцией с крошкой полиэтилена показала наименьшую всхожесть семян - 33%. Результаты изображены на рисунках 1, 2, 3. Рисунок 3. Вода, очищенная с помощью фильтра загрузкой крошкой полиэтилена, где 1 - всхожесть (33%) Заключение Сброс загрязненного поверхностного стока с территории предприятий является одной из актуальных экологических проблем, до конца не решенных проблем города. В результате деятельности АЗС образуются поверхностные ливнесточные воды с повышенным содержанием нефтепродуктов и взвешенных веществ. Количество загрязнений варьируется в зависимости от климата, сезона года, применяемых препаратов и технологии. АЗС, расположенные в «шаговой доступности» от жилых массивов, на ограниченных площадках, сбрасывают загрязненный поверхностный сток (ливнесток) либо в систему водостока, либо непосредственно в водоприемник, а чаще всего - на рельеф своей производственной территории. Подобные загрязнения приводят к ухудшению санитарных условий жизни населения, затрудняют использование воды для питьевого и технического водоснабжения, сельского хозяйства и других применений. Таким образом, существует реальная опасность загрязнения ливнестоками почвы и подземных водоносных горизонтов. Проведенный нами физико-химический анализ сточных вод АЗС №1 и АЗС №2 выявил высокую концентрацию в них нефтепродуктов, взвешенных веществ, фенолов и др. Так, превышение ПДК нефтепродуктов составило 800-1000 раз, фенолов 20 раз, комплекса тяжелых металлов 10 раз. При первичной и глубокой очистке этого стока на сорбентах и нетканых материалах было показано, что при флотации и доочистке на фильтре с АГ-3 концентрация нефтепродуктов снижается до норм ПДК, а органолептические показатели (цветность, запах) также нормализуется до нормативов ПДК [3]. Была разработана и апробирована в эксперименте принципиальная линия локальной очистки ливнесточных вод АЗС с применением гидроциклона, флотатора с последующей глубокой очисткой на нетканых материалах, минеральных сорбентах и активированных углях. В состав линии предложены аппараты и методы: сборная емкость ливнестока, гидроциклон, барботажный флотатор, сорбционное фильтрование на напорных фильтрах, сборники флотоконцентрата и образующегося осадка.