Дождевые и снеговые воды, стекающие с территории промышленных предприятий, являются также одним из видов сточных вод.Хозяйственно-фекальные, или бытовые, воды от санитарных приборов административных и хозяйственных зданий и бытовых помещений производственных зданий, а также от мытья полов этих зданий и помещений составляют самостоятельный вид сточных вод, к ним относятся и воды душевых.
Физико-химический состав производственных сточных вод предприятий нефтяной промышленности очень разнообразен и завпепт от природы содержащихся в них загрязнений. Загрязнения сточных вод делятся па минеральные, органические и бактериальные.
Расход воды на одну скважину при турбинном способе бурения с промывкой забоя водой колеблется от 100 до 300 м3/сутки в нормальных условиях и при наличии зон поглощения увеличивается до 500—600 м3/сутки. При бурении скважины с применением глинистого раствора расход воды составляет от 25 до 50 м3/сутки на одну скважину.
На территории нефтеперерабатывающих заводов, как и на нефтепромыслах, подлежат отведению производственные, атмосферные и бытовые сточные воды. Производственные сточные воды образуются в результате обезвоживания нефти, поступающей на переработку с содержанием воды до 2%, а иногда и более, и за счет воды, использованной при переработке нефти и ее продуктов.
В зависимости от общей емкости нефтебазы делят на три категории: I — общей емкостью 30 001 м3 и более, II — 6001 — 30000 м3 и III — до 6000 м3.Производственные сточные воды на нефтебазах поступают в канализацию из резервуарных парков, с наливных и сливных эстакад, из различных производственных зданий.
Перекачивающие станции магистральных нефте- и продукто-проводов разделяются на головные, конечные и промежуточные.Сточные воды, поступающие от резервуарных парков, могут быть различных видов.Летучие нефтепродукты (бензины, лигроины и т. д.) в процессе «дыхания» через специальные клапаны в результате колебания суточных и сезонных температур сообщаются с атмосферой и обогащаются водяными парами, которые, конденсируясь, выпадают на дно продуктовых резервуаров. Все эти воды, содержащие нефтепродукты, периодически выпускаются через спускной кран в производственную канализацию.
Загрязнение природных водоемов производственными сточными водами, содержащими нефть и нефтепродукты, проявляется в образовании нефтяной пленки па поверхности водоема, отложении тяжелых нефтяных остатков на дне водоема и в воздействии па воду растворимой части нефти и ее продуктов. Все это приводит к тому, что вода приобретает запах и привкус и в ней снижается содержание растворенного кислорода.
Условия спуска сточных вод в природные водоемы регламентированы «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий» (Н101-54). Эти правила отражают в основном санитарно-гигиенические нормы, которые не всегда могут полностью удовлетворить требования по охране от загрязнения рыбопромысловых водоемов.
Для рационального использования воды при бурении скважин с промывкой забоя водой должно применяться оборотное водоснабжение. Промывочная жидкость, выходящая из скважины, осветляется в ловушках, желобах и земляных отстойниках, а затем поступает в приемную емкость насосной станции для подачи ее вновь в скважину.
Пластовые воды нефтяных месторождений содержат иногда йод, бром, бор и другие ценные вещества, являющиеся сырьем для получения химических продуктов. Такие пластовые воды должны выделяться из вод нефтепромыслов и направляться на переработку на соответствующие промышленные предприятия, созданные на их базе.
На нефтеперерабатывающих заводах и других предприятиях нефтяной промышленности применяют раздельную систему канализации, состоящую из нескольких отдельных канализационных сетей.Условно чистые воды, как правило, выделяют из общей массы производственных сточных вод и отводят по самостоятельной сети для повторного или оборотного использования их на производстве. Лишь при незначительном количестве условно чистые воды объединяют с атмосферными водами, не имеющими специфических загрязнений, и отводят по сети условно чистых вод в буферный пруд и затем в водоем.
Канализация нефтепромыслов имеет ряд особенностей, существенно отличающих ее от канализации других промышленных предприятий.Основной особенностью являются большие размеры канализуемой площади, т. е. площади района нефтепромыслов достигающей иногда десятков квадратных километров. Поэтому при разработке схемы канализации нефтепромыслов наибольшие затруднения возникают при решении вопросов, связанных с отводом и очисткой атмосферных вод.
С увеличением производительности нефтеперерабатывающих заводов и углублением процессов переработки нефти значительно увеличились потребление воды и отведение ее как в целом по заводу, так и на единицу перерабатываемой нефтп. В связи с этим, возникла необходимость в пересмотре существующих схем водоснабжения и канализации нефтеперерабатывающих заводов и разработке новых схем.
Схемы канализации площадок перекачивающих станций магистральных нефте- и продунтопроводов. Перекачивающие станции к сооружения при них (резервуарные парки, производственные и жилые здания) обеспечиваются водох! для производственных и хозяйственно-питьевых и противопожарных целей.
Существует три основных метода очистки производственных сточных вод: механический, физико-химический и биологический.При механической очистке содержащиеся в сточной воде не-растворенные загрязнения (нефть, нефтепродукты, минеральные примеси и крупные плавающие предметы) выделяются процеживанием и отстаиванием.
Содержание любых загрязнений в воде, закачиваемой в пласт, в том числе и нефти, рекомендуется устанавливать в зависимости, от фильтрационных свойств призабойных зон нагнетательных скважин.Допустимое количество примесей следует устанавливать для каждого месторождения по данным пробной закачки. Чем меньше содержание в закачиваемой воде нефти, железа и механических примесей, тем эффективнее процесс закачки. По данным М. И. Атласа и др. [6], содержание механических примесей в закачиваемой в пласт воде в некоторых случаях достигает 5— 5 мг/л. Считается необходимым полностью очищать закачиваемую воду как от всплывающей, так и от эмульгированной нефти и других примесей.
Производственные сточные воды при спуске их в водоемы очищают как для охраны водоемов, так и для возможно полного извлечения из сточных вод нефти и нефтепродуктов, представляющих большую ценность для народного хозяйства.
На нефтепромыслах может применяться местная очистка пластовых сточных вод, спускаемых в канализацию на сборных пунктах, или очистка общего стока, включая атмосферные воды, на центральных очистных сооружениях при товарных парках.
Решетки. Решетку применяют для задержания крупных загрязнений сточных вод. Она представляет собой металлическую раму 1, внутри которой установлены параллельные стержни (прутья). Для удобства очистки решетку ставят не вертикально, а под углом 60° к горизонту (рис. 24).
Основы расчета нефтеловушек. Для очистки производственных сточных вод, содержащих грубодиспергированные (всплывающие) нефть и нефтепродукты, в настоящее время применяют чаще всего отстаивание. Теоретические основы отстаивания для осаждения взвеси в чистой воде наиболее полно разработаны М. А. Великановым, Д. Я. Соколовым и др. По теории осаждения взвеси в сточной воде большой вклад внесен А. И. Жуковым и С. М. Шифрипым.
Сточные воды, прошедшие нефтеловушки, должны подвергаться дополнительной очистке (доочистке) от нефти, взвешенных веществ и других загрязнений, так как одной очистки в нефтеловушках недостаточно.Методы доочистки сточных вод от нефти коагуляцией довольно дороги: требуется постройка специальных отстойников, фильтров и прочих сооружений, а также применение дефицитных реагентов, а главное — возникают затруднения, связанные с обработкой и удалением образующегося осадка. Поэтому вместо химической доочистки сточных (пластовых) вод нефтепромыслов, а также сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, содержащих нефтепродукты, рекомендуется их дополнительно отстаивать в прудах-отстойниках.
Сущность очистки воды от нефти фильтрованием через песок заключается в прилипании нефтяных частиц к зернам песка вследствие неодинаковой гидрофильности различных, частей поверхности песка. Нефтяные частицы прилипают к наименее гидрофильным частям поверхности песчаных зерен, оттесняют пленку воды на этой поверхности и постепенно покрывают ее полностью.
Очистка сточной воды флотацией основана на молекулярном прилипании частиц нефти к поверхности раздела вода — пузырек воздуха и всплывании образующихся систем пузырек воздуха — частица нефти на поверхность воды в виде пенообразного слоя, насыщенного нефтью. Этот процесс происходит при тонком диспергировании воздуха в сточной воде.
Чтобы не допускать поступления в канализацию сточных вод, загрязненных тетраэтилсвинцом, целесообразно устройство местных сборников непосредственно у объектов, где образуются сточные воды, содержащие тетраэтилсвинец, устройство местных сборников возможно только при небольших количествах сточных вод. Сточные воды из сборников должны вывозиться автотранспортом в места, указанные Госсанинспекцией.
Переработка сернистых нефтей, к которым относятся девонские восточные нефти, связана с загрязнением этими соединениями сточных вод, поступающих от барометрических конденсаторов смешения. Эти сточные воды, кроме нефтепродуктов, содержат сернистые соединения, повышающие окисляемость отработанной воды, в основном за счет продуктов разложения сернистых органических соединений, из которых главным является сероводород. Эта вода обладает повышенными коррозийными свойствами.
Щелочные отходы, поступающие в канализацию с установок очистки светлых нефтепродуктов и из отстойников нефтеперерабатывающих установок, отрицательно влияют на работу нефтеловушек. Они способствуют образованию стойких эмульсий, накапливающихся постепенно в виде кашицеобразной массы в нефтеловушках или тонкодисперсных, уносимых сточными водами в водоем. Поэтому сброс щелочных отходов в общую канализацию значительно увеличивает содержание эмульгированных нефтепродуктов в сточной воде и ухудшает качество очистки сточных вод.
Сотрудниками БашНИИ Б. А. Миткалевым и Е. П. Манке-вич разработаны методы очистки промышленных стоков нефтеперерабатывающих заводов. Они считают, что лучшие результаты по доочистке сточных вод от эмульгированной нефти получаются при совместном применении сернокислой закиси железа и гашеной извести.
В состав сооружений для химической обработки сточных вод (рис. 70) входят: реагентное хозяйство 1, смеситель 2, камера реакции 3 (хлопьеобразователь или контактный резервуар), отстойники 4 или осветлители, служащие для освобождения от взвеси сточной воды путем пропуска ее через слой накапливаемого взвешенного осадка, и вспомогательные сооружения (при устройстве осветлителей контактные резервуары отсутствуют), приемный резервуар 5, насосная станция для перекачки воды 6, насосная станция для перекачки шлама 7 и накопитель шлама 8.
Реагенты смешивают с обрабатываемой водой в специальных сооружениях — смесителях.Смешение должно быть быстрым и полным для экономного расходования реагента (при отсутствии потерь за счет образования осадка). Оно долнйю заканчиваться до начала реакции во всей массе воды. Обычно при мокром дозировании смешение продолжается 1 — 2 мин.; при сухом дозировании требуется предварительное растворение реагента и весь процесс завершается в 2—3 мин.
При обработке сточной воды сернокислым алюминием и другими реагентами, дающими хлопья в виде грубой суспензии, значительно уменьшается остаточное содержание эмульгированных нефтепродуктов вследствие образования фильтра из взвешенного осадка, через который проходила сточная вода. Это указывает на целесообразность использования такого фильтра для очистки сточных вод.
Шлам, выпадающий в осветлителях, самостоятельной насосной станцией передается в накопители или в другие сооружения для обезвоживания.
Усреднители. Как уже указывалось, состав и концентрация загрязненных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов резко меняются в течение суток, особенно в кислотосодержащих стоках.Вследствие повышенной кислотности сточных вод трубопроводы, аппаратура и сооружения быстро разрушаются из-за коррозии.
При механической очистке сточных вод выделяются нераство-ренные примеси, т. е. удаляется только часть вредных загрязнений, растворенные примеси остаются в воде. Эти примеси, особенно органические соединения, оказывают вредное влияние на природные водоемы, так как па их окисление расходуется растворенный в воде кислород и из-за недостатка его гибнет рыба.
Преимуществом биохимической очистки воды является возможность очистки воды также и от сернистых соединений (сульфидов).В выпускаемой сточной воде после различного времени аэрации определяли сульфид, элементарную серу, тиосульфат, сульфит и сульфат, а также и степень очистки сточной воды.
Исследованиями Н. А. Базякиной установлено, что сточные воды цеха синтетических жирных кислот можно очищать биохимическим методом при условии их предварительной обработки [7]. Предварительная обработка кислых стоков цеха жирных кислот должна состоять в улавливании жиров и парафинов, а также в нейтрализации стоков.
Наиболее распространенным способом обработки осадка (ила) является подсушивание его на открытых иловых площадках.Иловые площадки представляют собой огражденпые земляными валами участки, разделенные для равномерного распределения осадка на отдельные секции-карты (рис. 100).
Осадок, откачиваемый из нефтеловушек и нефтеотделителей, до поступления его в накопители рекомендуется направлять в де-сорбционную колонну для извлечения из него нефти и нефтепродуктов.После заполнения колонны сильно обводненным осадком и кратковременного отстаивания верхний слой воды, содержащий нефтепродукты, сливают, а осадок продувают острым паром. Всплывающие при этом нефтепродукты вместе с содержащей нефть водой возвращают на нефтеловушку. Затем осадок разбавляют сточной водой и откачивают в накопители.
Обезвоживание нефти проводят в разделочных резервуарах, которые располагаются непосредственно на площадке очистных сооружений.Резервуары применяют цилиндрические, стальные и железобетонные, стандартной емкостью 100—1000 .ад3. Опыт эксплуатации показывает, что лучшими являются резервуары с коническим днищем, так как йз них легко удалять нефтяную грязь. Обычно устраивают не менее двух резервуаров, работающих попеременно.
Насосные станции служат для перекачки нефти из нефтеловушек в сырьевые емкости нефтепромысла или нефтезавода или в местные разделочные резервуары с последующей перекачкой уже обезвоженной нефти в сырьевые емкости.
Характер водоема и другие местные условия в районе расположения очистной станции существенно влияют на выбор способов очистки сточных вод. Прежде всего должна быть установлена возможность использования на месте сточных вод для производственного водоснабжения или других целей. - Затем необходимо обследовать водоем, в который намечается спуск сточных вод, установить его категорию по санитарным правилам, а также выбрать площадку для расположения очистных сооружений и место-спуска сточных вод в водоем.
Сточные воды распределяют по отдельным сооружениям очистной станции открытыми бетонными или кирпичными лотками прямоугольного сечения и трубопроводами. Распределение воды лотками лучше, так как надзор за лотками и их очистка легче, чем надзор за трубопроводами и очистка трубопроводов. В зимнее время лотки полезно перекрывать съемными деревянными щитами или железобетонными плитами.
Ливнесбросы устраивают обычно перед узлами нефтеулавди-вания для сброса дождевой воды, превышающего расчетный расход нефтеловушки, в резервуарную емкость (аварийный амбар).Конструкция ливнесброса должна обеспечивать автоматичность действия, наименьшие потери напора, отделение при ливне верхних нефтенасыщенных слоев потока для направления их в нефтеловушку ]и полное опорожнение сооружения после окончания ливня.
Нефтеловушка состоит из четырех параллельно работающих секций. Входная камера ее соединена трубой диаметром 500 мм с аварийным амбаром 4 емкостью 1000 м3, рассчитанным для приема нефти в случае аварийного сброса ее из резервуаров нефтепромысла.
Необходимость устройства регулирующих сооружений (буферных прудов) возникает при наличии водоема, не обеспечивающего достаточного разбавления очищенных сточных вод при периодическом увеличении их расхода, а также при высоких санитарных требованиях к очистке воды.
Сброс пластовых сточных вод в глубокие поглощающие скважины возможен в том случае, если водоносный горизонт, в который производится сброс, не используется для водоснабжения и не связан с другими водоносными горизонтами, используемыми или могущими быть использованными для питьевых, лечебных и других подобных целей.
Очищенные сточные воды, если они не используются в системе производственного водоснабжения, отводят по каналу (закрытому трубопроводу или открытой канаве) к месту спуска их в водоем. В конце отводного канала обычно устраивают береговой колодец, из которого очищенные сточные воды через так называемый выпуск спускают непосредственно в водоем.
На всех предприятиях нефтяной промышленности необходима организация правильной эксплуатации сооружений по очистке сточных вод, чтобы предотвратить потери нефти и нефтепродуктов и защитить от загрязнения природные водоемы.
На каждое сооружение в отдельности и на весь комплекс должны быть составлены технологические паспорта, в которых указывается, кроме ряда технических данных, проектная и фактическая производительность сооружений. На основе этих данных устанавливают допускаемые нагрузки и режим эксплуатации сооружений.
Для правильной работы очистных сооружений всех видов очень важно проводить систематический учет, контроль и наблюдения за работой как всех! очистной станции, так и отдельных ее сооружений.Очень важно, чтобы количество сточной воды, поступающей на сооружение, соответствовало тому количеству, на которое это сооружение рассчитано. Количества сточной воды должны замеряться при помощи измерительных устройств с самопишущими приборами, записи их должны расшифровываться ежедневно с подсчетом величин как суммарного притока за сутки, так и по часам суток.
Эксплуатация очистных сооружений требует знания и обязательного выполнения правил по технике безопасности; отступление от них может стать причиной тяжелого несчастного случая или вызвать аварию на производстве.
Основными противопожарными мероприятиями на очистных сооружениях являются обвалование нефтяных резервуаров, устройство подъездных путей, противопожарного водопровода, водоемов, установка пожарных резервуаров и т. д.
Решетки. Уход за решетками заключается в своевременной очистке их от задержанных отбросов. При ручной очистке решетки деревянными граблями (применение стальных граблей или вил запрещается по противопожарным соображениям) необходимо следить за тем, чтобы подпор (разность уровня воды выше и ниже решетки), образующийся вследствие накопления на решетке различных предметов, не превышал 5—10 см. Количество отбросов учитывают объемным способом.
Реагентяэе хозяйство. При поступлении на склад реагентов должны быть проверены пх качество и количество. Реагенты распределяют по площади склада равномерным слоем высотой не более 2 м. При разгрузке и хранении их нельзя допускать перемешивания; нужно также следить, чтобы они не подмокали. Пол в складе реагентов должен быть водонепроницаемый. Количество приготовленных растворов реагентов должно обеспечивать работу очистной установки в течение не менее 6 час. Все работы, связанные с реагентами, производятся с соблюдением правил техники безопасности и охраны труда.
При работе аэротенка концентрация в нем активного ила не должна опускаться ниже установленной величины, зависящей от степени очистки (полная или частичная), от концентрации загрязнения сточной воды и от интенсивности аэрации. Нормальная концентрация активного ила в аэротенке составляет 3—6% при температуре воды 22—30°. Концентрацию активного ила в каждом отделении аэротенка следует измерять ежедневно, а еще лучше 2—3 раза в день. Работа аэротенков может быть нарушена неправильной работой вторичных отстойников или неправильным отбором избыточного ила. Неправильная работа отстойников нередко заключается в образовании в отдельных отстойниках залежей активного ила вследствие неравномерного распределения нагрузки между отстойниками или недостаточной откачки ила из отдельных отстойников.
Единовременный напуск осадка на иловые площадки производится слоями разной высоты в зависимости от времени года и высоты ограждающих валиков: для летнего периода высота слоя напуска осадка принимается 30—45 см; для зимнего времени слой единовременного напуска не должен превосходить 15 см, а общая высота слоя за зимний период должна быть на 10 см меньше высоты ограждающих валиков.
Отстоенный е сборных резервуарах нефтепродукт по окончании спуска воды перекачивают насосами в разделочные резервуары. Заполненный резервуар нагревают паром через специально устроенные в резервуаре змеевики до температуры 65—80°, в результате вода отстаивается от нефти.
Эксплуатацию очистных сооружений осуществляет специальная служба, входящая в состав цеха (конторы) водоснабжения и канализации предприятия.Обслуживание очистных сооружений должно поручаться специально подготовленному для этой цели персоналу. В состав такого персонала, кроме инженера или техника по водоснабжению и канализации, должен входить химик или биохимик.
В обязанность технического персонала входит составление инструкций по эксплуатации очистных сооружений в зависимости от их конструкций, местных условий, климата, а также с учетом производственного опыта и результатов повседневных наблюдений за работой очистных сооружений.
Производительность очистных сооружений может быть повышена путем усовершенствования приемов работы, более эффективного использования сооружений на основе проведения научно-исследовательских работ и широкого развития социалистического соревнования и рационализаторской работы. Предложения по рационализации и изобретательству должны всемерно поощряться.