BIOOXIDATION OF ORGANIC IMPURITIES OF WASTE LIQUIDS ON THE COMBINED BIOREACTOR

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Activities of oil and gas companies are accompanied by the formation of liquid and pasteous hydrocarbon waste. A common way of dealing with these types of wastes is their placement, storage in specially equipped facilities (sludge reservoirs, ponds, anaerobic digestion, etc.). Сonsiders the major problems of processing of waste liquids of petrochemical complex with using biochemical reactor. Are presented the results of research of process of bio oxidation of organic matter in water-emulsion layer of waste storage using activated sludge plan.

Full Text

Деятельность нефтехимических предприятий приводит к образованию углеводородсодержащих отходов. В накопителях отходы обводняются поверх- ностным стоком и трансформируются в водоэмуль- сионный слой. Жидкие отходы накопителей отрица- тельно воздействуют на все компоненты экосистем и должны подвергаться обезвреживанию. Наиболее распространенным методом обезвреживания жид- ких отходов выступает биохимическое окисление. Актуальным выступает использование станций аэрации сточных вод для биоокисления отходов с со- держанием воды более 80 % [1-4, 10-16]. Биохимическая очистка жидких отходов накопителей нефтегазового комплекса (НГК) с общим потоком стоков станции аэ- рации потребовала исследования процесса биоокис- ления смеси стоков микрофлорой сооружений для предотвращения ее ингибирования и сохранения до- пустимого режима работы очистных сооружений [17]. Математическое описание процессов биоде- струкции органических загрязнений в биореакторе было проведено с использованием методов уравне- ния кинетики ферментативных реакций Михаэлиса - Ментена. Значения кинетических констант в ячей- ках были определены графоаналитическим методом двойных обратных величин (рис. 1) [15]. На основании обработки экспериментальных данных графоаналитическим методом определены величины максимальной скорости биохимическо- го окисления и величины констант полунасыщения (табл. 1). Полученные данные показывают, что при прохождении биологической очистки величина кон- станты полунасыщения КL снижается [5]. Поскольку константа КL характеризует селективность фермен- тов по отношению к субстрату, можно сделать вы- вод, что селективность фермента на первой ступени биологической очистки существенно меньше, чем на последней, что приводит к увеличению глубины очистки от трудноокисляемых органических загряз- нений на последних ступенях [6]. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о ярко выраженном ингибирова- нии процессов биологической очистки. Зависимость величины удельной объемной скорости окисления органических загрязнений (БПКпол) в ячейках биореактора от концентрации органических загрязнений в сточных водах на выходе из ячейки представлена на рис. 2. Имеющиеся данные показывают, что фермен- тативные реакции являются реакциями первого по- рядка. Основные показатели процесса биоокисления смеси жидких отходов накопителей и сточных вод станции аэрации в ячейках биореактора представле- ны в табл. 1. Проведенные исследования показали, что деле- ние процесса биологической очистки по ступеням по- зволяет поддерживать высокие скорости окисления в первых ячейках и обеспечивать глубокую деструкцию загрязнений на последующих ячейках [7, 8, 16]. Для подтверждения эффективности очистки исследуемого смешанного стока с использованием микрофлоры был организован промышленный экс- перимент по сбросу нарастающих партий жидких отходов накопителей на действующую станцию аэрации одного из предприятий нефтегазового ком- плекса Самарской области. Сброс жидких отходов накопителей НГК на станцию аэрации сопровождался оперативным лабораторно-технологическим контролем состоя- ния всех сооружений. Полупроизводственный эксперимент под- твердил возможность обработки жидких отходов накопителей в существующих условиях работы станции аэрации. Однако значение рациональной объемной кратности разбавления жидких отходов накопителей общим потоком сточных вод, посту- пающих в аэротенк, в 40 раз больше значения, полученного при очистке данной смеси с исполь- зованием биореакторов. Реконструкция части без- действующих аэротенков в биореакторы способ- ствует ускорению ликвидации жидких отходов в несколько раз. Результаты исследований по биодеструкции жидкихотходовнакопителейпозволилиразработать мероприятия по созданию на базе станций аэрации комплексных предприятий обработки гетерофаз- ных отходов, а также выполнить их конструктивно- технологическое оформление [3, 18]. Для обработки жидких отходов накопителей НГК в схему станции аэрации предлагается ввести технологические блоки очистки жидких отходов, обработки донных шламов накопителей, а также избыточной биологической пленки. Все технологи- ческие блоки выполнены на базе бездействующих секций полимерловушек, усреднителей, отстойни- ков, аэротенков и иловых площадок. Реконструи- рованные емкости предлагается увязать в единый технологический цикл с действующими сооруже- ниями. Сооружения бывших секций аэротенков, ра- нее предназначенных для биологической очистки, предлагается реконструировать в комбинированные биореакторы с иммобилизованной микрофлорой. Реконструкцию емкостей аэротенков в биореакто- ры с установкой блоков загрузочного материала для иммобилизации и наращивания микрофлоры пред- лагается произвести по разработанной и запатенто- ванной модели [9]. Для совместной биохимической очистки жид- ких отходов накопителей НГК и стоков, поступаю- щих на станцию аэрации, были определены две группы показателей контроля над ходом процесса: аналитическая и технологическая. Аналитическая группа является первоочередной в системе контро- ля и составляет основу расчета показателей техно- логической группы [18]. В нее включены основные загрязняющие вещества, присутствующие в жид- ком отходе накопителя НГК и общем потоке стан- ции аэрации. В технологическую группу входят показатели контроля работы станции аэрации, а также показатели контроля расхода жидкого от- хода накопителя: объемная и концентрационная кратности разбавления. Вывод. Исследования позволили обосновать направления и способы ведения рекультивацион- ных работ, разработать принципиальные техноло- гические решения ликвидации накопителей отходов ОАО «Куйбышевский нефтеперерабатывающий за- вод» и ОАО «Самаранефтегаз», с созданием комплек- сов производства рекультивационных материалов.
×

About the authors

Konstantin L'vovich CHERTES

Samara State Technical University

Email: chertes2007@yandex.ru
doctor of technical science, professor of the Chemical Technology and Industrial Ecology Department 443100, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya St., 244, tel. (846)337-15-97

Olga Vladimirovna TUPICYNA

Samara State Technical University

Email: olgatupicyna@yandex.ru
doctor of technical science, associate professor of the chemical technology and industrial ecology department 443100, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya St., 244, tel. 8-927-687-06-03

Oksana Alekseevna SAMARINA

Samara State Technical University

Email: SamarinaOA@yandex.ru
candidate of technical science, senior research assistant 443100, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya St., 244, tel. 8-927-726-08-51

Sergey Yur'evich ANDREEV

Penza State University of Architecture and Construction

Email: voda@pguas.ru
doctor of technical science, professor of the water supply, drainage and sewage department 440028, Russia, Penza, German Titov St., 28, tel. (8412) 92-05-08

References

  1. Чертес К.Л., Самарина О.А., Тупицына О.В. Обработка высококонцентрированных сточных вод накопителей углеводородсодержащих отходов: монография / Самарск. гос. тех. ун-т. Самара, 2011. 149 с.
  2. ТупицынаО. В., Самарина О.А., Бальзанников М.И., Андреев С.Ю., Чертес К.Л. Ликвидации накопителей отходов нефтегазового комплекса с использованием станций аэрации [Электронный ресурс] // Нефтегазовое дело: электронный науч. журнал. 2012. № 4. С. 223-230. Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Tupitsyna/ Tupitsyna_1.pdf.
  3. Чертес К.Л., Тупицына О.В., Пыстин В.Н. Геоэкологическая оценка накопителей шламов водного хозяйства и разработка технологий их ликвидации // Вестник МГСУ. 2015. № 2. С. 110-129.
  4. Чертес К.Л., Тупицына O.B., Самарина O.A., Истомина E.В., Быков Д.Е. Очистка водного слоя накопителей нефтехимических отходов на станциях аэрации // Вестник МГСУ. 2009. № 4. С. 273-280.
  5. Самарина О.А. Совершенствование технологии обработки высококонцентрированных сточных вод накопителей нефтехимических предприятий: дис.. к.т.н. Пенза, 2011. 141 с.
  6. Андреев С.Ю. Теоретические основы процессов генерации динамических двухфазных систем вода-воздух и их использование в технологиях очистки воды: монография / Пенз. гос. ун-т архитектуры и стр-ва. Пен- за, 2005.
  7. Чертес К.Л., Быков Д.Е., Тупицына О.В. Интенсивная биотермическая обработка шламовых отходов нефтяного комплекса // Экология и промышленность России. 2010, март. С. 36-39.
  8. Тупицына О.В., Зеленцов Д.В., Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Чертес К.Л. Обработка осадков нефтесодержащих сточных вод: монография / Самарск. гос. тех. ун-т. Самара, 2012. 112 с.
  9. Патент № 85472 РФ, МПК C 02 F 3/00; C 02 F 3/02. Реактор доочистки сточных вод / Тупицына О.В., Чертес К.Л., Быков Д.Е., Радомский В.М., Самарина О.А. - № 2009100352/22 ; заявл. 11.01.09 ; опубл. 10.08.09.
  10. Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2013. № 4(13). Совершенствование систем водоснабжения и водоотведения по очистке природных сточных вод. 113 с.
  11. Сташок Ю.В., Блинкова Л.А. Анализ работы действующих сооружений биологической очистки Сызранского НПЗ // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2013. № 4(13). С. 75-79. DOI: 10.17673/ Vestnik.2013. S. 4.21.
  12. Стрелков А.К., Шувалов М.В., Теплых С.Ю., Горшкалев П.А., Мурадян Ю.В. О необходимости модернизации существующих очистных сооружений Самарской области и получения разрешительных документов на сброс сточных вод в условиях действующего законодательства // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2013. № 4(13). С. 89-92. DOI: 10.17673/ Vestnik.2013. S. 4.24.
  13. Шабанов В.А., Бауман М.А. Мониторинг качества поверхностного стока, поступающего в городские водоемы, имеющие особое значение // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, №1-4. С. 1043-1047.
  14. Чертес К.Л., Зеленцов Д.В., Сафонова Н.А., Пыстин В.Н., Малиновский А.С., Бикунова М.В. Обработка осадков сточных вод нефтяного комплекса // Региональная архитектура и строительство. 2012. № 2. С. 159-166.
  15. Степанов С.В., Стрелков А.К., Блинкова Л.А., Морозова К.М., Беляков А.В. Определение кинетических констант для процессов биохимической очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 2. С. 46-50.
  16. Степанов С.В., Стрелков А.К., Степанов А.С., Швецов В.Н., Морозова К.М., Каленюк В.А. Биологическая и биомембранная очистка сточных вод нефтехимического производства // Водоснабжение и санитарная техника. 2009. № 7. С. 55-60.
  17. Степанов С.В., Стрелков А.К., Сташок Ю.Э., Дубман И.С., Беляков А.В. Опыт проектирования очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 8. С. 67-70.
  18. Быков Д.Е., Тупицына О.В., Гладышев Н.Г., Зеленцов Д.В., Гвоздева Н.В., Самарина О.А., Цимбалюк А.Е., Чер- тес К.Л. Комплекс биодеструкции нефтеотходов // Экология и промышленность России. 2011. № 3. С. 33-34.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2015 CHERTES K.L., TUPICYNA O.V., SAMARINA O.A., ANDREEV S.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies