БИООКИСЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ЖИДКИХ ОТХОДОВ НА КОМБИНИРОВАННЫХ БИОРЕАКТОРАХ

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Деятельность предприятий нефтегазового комплекса сопровождается образованием жидких и пастообразных углеводородсодержащих отходов. Распространенным способом обращения с данными видами отходов является их размещение, хранение на специально оборудованных сооружениях (шламонакопители, пруды анаэробного сбраживания и т.д.). Рассмотрены основные проблемы обработки жидких отходов нефтехимического комплекса с использованием биохимических реакторов. Приведены результаты исследований процесса биоокисления органики в водоэмульсионном слое накопителей с использованием действующей станции аэрации.

Полный текст

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.
×

Об авторах

Константин Львович ЧЕРТЕС

Самарский государственный технический университет

Email: chertes2007@yandex.ru
доктор технических наук, профессор кафедры химической технологии и промышленной экологии 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, тел. (846)337-15-97

Ольга Владимировна ТУПИЦЫНА

Самарский государственный технический университет

Email: olgatupicyna@yandex.ru
доктор технических наук, доцент кафедры химической технологии и промышленной экологии 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, тел. 8-927-687-06-03

Оксана Алексеевна САМАРИНА

Самарский государственный технический университет

Email: SamarinaOA@yandex.ru
кандидат технических наук, старший научный сотрудник 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, тел. 8-927-726-08-51

Сергей Юрьевич АНДРЕЕВ

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Email: voda@pguas.ru
доктор технических наук, профессор кафедры водоснабжения, водоотведения и гидротехники 440028, Россия, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28, тел. (8412) 92-05-08

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ЧЕРТЕС К.Л., ТУПИЦЫНА О.В., САМАРИНА О.А., АНДРЕЕВ С.Ю., 2015

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах