Нефтеперерабатывающий завод "Уфанефтехим" как источник загрязнения среды обитания
Однако
состав этой категории сточных вод может значительно отличаться от установленных
нормативов. Периодичность сброса отработанных щелочей в сернисто-щелочную
канализацию на различных заводах колеблется от 2 до 45 дней в зависимости от
типа технологических установок и их .мощности, принятого режима переработки
нефти, качества получаемого исходного сырья, схемы защелачивания,
гидравлической нагрузки на щелочные отстойники и ряда других факторов.
Среднесуточный сброс этих вод (без учета промывных вод) колеблется от 0,0009 до
0,0019 м3 на 1 т перерабатываемой нефти.
4. Кислые
сточные воды от цеха регенерации серной кислоты образуются в результате
неплотностей соединений в аппаратуре, потерь кислоты из-за коррозии аппаратуры
и содержат в своем составе до 1 г/л серной кислоты.
5. Сероводородсодержащие
сточные воды поступают в основном от барометрических конденсаторов смешения.
При замене барометрических конденсаторов смешения на поверхностные объем их
сокращается в 40— 50 раз.
Кроме
барометрических вод, сероводород содержится и в так называемых технологических
конденсатах установок АВТ, каталитического крекинга, замедленного коксования,
гидроочистки и гидрокрекинга, но в этих сточных водах, кроме
сероводорода, присутствуют фенолы и аммиак [1].
При
объединении НПЗ и нефтехимических производств появляются сточные воды,
загрязненные продуктами нефтехимического синтеза. Состав их обусловлен видом
получаемой продукции. Так, сточные воды производств БВК из жидких нефтяных
парафинов имеют БПКполн. до 1000 мг О2/л, ХПК—2200 мг О2/л,
рН 4,8—5,6.
Из
других источников образования сточных вод следует отметить сточные воды от
этилосмесительных установок и эстакад по наливу этилированных бензинов, в
которых содержатся до 10 мг/л нефтепродуктов и тетраэтилсвинец, а также кислые
сточные воды от цехов синтетических жирных кислот.
Таким
образом, в сточные воды НПЗ попадает большое количество органических веществ,
из которых наиболее значимы конечные и промежуточные продукты перегонки нефти:
нефть, нафтеновые кислоты и их соли, дезмульгаторы, смолы, фенолы,
бензол, толуол. В сточных водах содержится также песок, частицы глины, кислоты
и их соли, щелочи.
Приведенные
данные показывают, что содержание отдельных соединений в сточных водах
колеблется в широких пределах, например, содержание фенолов и нефти в
сернисто-щелочных сточных водах. Наиболее опасными для биологических очистных
сооружений и водоемов являются сульфиды и сульфогидраты, присутствие которых в
воде водоемов хозяйственно-питьевого, рыбохозяйственного и культурно-бытового
водопользования не допускается.
Нефть и
нефтепродукты в производственных сточных водах содержатся в растворенном,
коллоидном и эмульгированном состояниях. Большинство растворенных в воде
органических веществ как правило, определяются суммарно через биохимическое
потребление кислорода или химическое (бихроматное) потребление кислорода пробой
воды [5].
1.6 Нефти и нефтепродукты,
сбрасываемые со сточными водами и их влияние на водные объекты
Отходы НПЗ, попадая в водные объекты, отрицательно влияют на
качество воды и санитарные условия жизни и водопользования населения, нанося
этим и экономический ущерб народному хозяйству. Это связано с особенностями
поведения веществ, сбрасываемых со сточными водами НПЗ в водоемы, и, прежде
всего нефти.
Исследования по гигиеническому нормированию вредных веществ
сточных вод НПЗ было показано, что нефть и нефтепродукты, поступающие в водоем
со сточными водами, неблагоприятно влияют на условия водопользования населения
вследствие появления запахов в воде [9].
Ниже дана характеристика вредных веществ, сбрасываемых со
сточными водами НПЗ.
Нефти — сложные смеси органических соединений; они содержат
метановые, метано-нафтеновые, нафтеновые, нафтено-ароматические и ароматические
углеводороды. Присутствие кислородных, азотистых и сернистых соединений в нефти
различных месторождений колеблется в широких пределах. Различают нефти и по содержанию
в них легких фракций, парафинов и смолистых веществ. Сырая нефть — вязкая
маслянистая жидкость, обычно темно-коричневого цвета.
Растворимость
нефти в воде без предварительного взбалтывания составляет 1,5 мг/л; стойкие
эмульсии содержат 30—40 мг/л нефти.
Нефть и
нефтепродукты окисляются в воде, причем интенсивность их окисления зависит от
присутствия в воде кислорода и специфической микрофлоры. Так, на окисление 1 мг
нефти за 8 суток в чистой воде расходуется 0,24—0,27мг кислорода, а при
добавлении культуры, микрофлоры, выращенной на нефтяной пленке, 0,4—0,5 мг
кислорода [3].
При
спуске сточных вод НПЗ в водоем можно выделить следующие, важные в санитарном
отношении формы состояния нефти в водной среде:
всплывающую, растворенную и эмульгированную. Продукты высших погонов,
практически почти нерастворимые в воде, образуют нефтяные пленки разной толщины
(от микронов у мест спуска сточных вод до долей микронов в более отдаленных
точках). Нефтяные пленки длительное время держатся на поверхности воды,
оказывая отрицательное действие на кислородный режим водоема. Под влиянием
ветров и волнений нефтяная пленка прибивается к берегам, загрязняя их и
прибрежную растительность. Запахи нефти в воде ощущаются уже в небольших
концентрациях: пороговые концентрации для большинства нефтей и нефтепродуктов
составляют 0,1 — 0,3 мг/л.
Нефть
после очистных сооружений в основном находится в растворенном и эмульгированном
состоянии, хорошо смешивается с водой и может распространяться в водоеме на
большие расстояния, загрязняя всю толщу водяного слоя. Тяжелые продукты
переработки нефти опускаются уже у места спуска сточных вод на дно, образуя
сравнительно стабильные очаги вторичного загрязнения водоема. Нефть обладает
значительной стабильностью в воде: при температуре воды не выше 5°С загрязнение
воды нефтью за 30 дней уменьшается только на 15%, при средних температурах до
20 °С — на 40—50% [31].
Углеводороды нефти в
процессе биохимической очистки претерпевают существенные изменения. Около 50%
их превращается в вещества, не растворяющиеся в эфире и, следовательно, не
учитывающиеся при определении содержания нефтепродуктов. К ним относятся прежде
всего кислородсодержащие соединения — многоатомные спирты, фенолы, многоосновные
кислоты. Из веществ, растворяющихся в эфире, лишь 10% представляют собой
углеводороды нефти, остальная масса — продукты неполного окисления нефти. В
связи с этим качество очищенных нефтесодержащих сточных вод должно
характеризоваться не только содержанием остаточных количеств нефтепродуктов, но
и определением ВПК и ХПК, характеризующих остаточное содержание недоокисленных
органических веществ в целом.
В качестве лимитирующего
показателя вредности был определен органолептический — запах. Оказалось, что
при пороговых концентрациях нефти по запаху не наблюдается образования нефтяных
пленок на воде; нет также торможения процесса самоочищения воды в водоеме и,
что особенно важно, пороговые концентрации по запаху в сотни раз меньше доз и
концентраций, которые могут оказаться вредными для здоровья человека [16].
Мазуты, как и нефть,
имеют сложный химический состав. Они представляют собой вязкую жидкость от
светло-коричневого до темно-коричневого цвета. Мазут легче эмульгируется, в
стойких эмульсиях содержится до 170 мг/л мазута. Лимитируется содержание мазута
в воде водных объектов по влиянию на запах (ПДК 0,3 мг/л).
Нефтяные бензины получаются
из легких фракций нефти; их различают по содержанию групп углеводородов в
зависимости от месторождения нефти. Бензин в хронических опытах на животных при
поступлении его в смеси с водой внутри организма в течение 2—6 мес. поражает
нервно-регуляторный аппарат сердца и миокарда, вызывает истощение организма
животных, кровоизлияние во внутренних органах, дистрофические и некробиотические
изменения в них.
Концентрации бензина, как и нефти, и нефтепродуктов
лимитируют в воде по органолептическому показателю вредности (ПДК — 0,1 мг/л)
[13].
Керосин получают
из средних фракций нефти. Действие его на организм человека сходно с действием
бензина. В воде растворяется слабо. Концентрацию керосина лимитируют также по
органолептическому признаку вредности (ПДК—0,1 мг/л).
В воде водоемов рыбохозяйственного значения нефть и все
нефтепродукты в растворенном и эмульгированном состоянии нормируют по органолептическому
признаку вредного действия; ПДК для этих веществ установлено на уровне 0,05
мг/л. При содержании в воде водоемов нефти выше допустимого уровня рыба
приобретает отчетливый запах нефтепродуктов.
Бензол
— бесцветная
жидкость. Встречается как примесь в составе некоторых нефтяных бензинов, а
также получается при перегонке нефти; хорошо растворяется в воде (до 0,19 г/л).
Бензол — нервный и кровяной яд. При хроническом воздействии низких концентраций
бензола на животных и рыб обнаруживаются изменения в первую очередь со стороны
крови (лейкопения, анайлозия костного мозга). Хронические отравления
бензолом оказались смертельными для подопытных животных и рыб. Более высокая токсичность
бензола отмечалась при совместном воздействии на организм с толуолом и ксилолом.
Бензол лимитируют по санитарно-токсикологическому признаку (ПДК в воде водоема
—0,5 мг/л). Он оказывает действие на органолептические свойства воды в водоеме
в концентрации 25 мг/л.
Толуол и
ксилол получаются при тех же технологических операциях, что и бензол [16].
Толуол — бесцветная жидкость с характерным запахом. Летучесть
в два раза меньше, чем у бензола. Коэффициент растворимости паров в воде
составляет 2,5 при 36—38 °С. В хронических опытах на животных толуол вызывает
аналогичные изменения со стороны крови, но несколько слабее, чем бензол.
Содержание толуола в водоеме хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного
водопользования лимитируют по органолептическому показателю вредности (ПДК—0,5
мг/л). На санитарный режим водоема он оказывает влияние при концентрации 25
мг/л, пороговая концентрация по санитарно-токсикологическому признаку
составляет лишь 200 мг/л.
Ксилол
— бесцветная
жидкость, в воде растворяется слабо (0,13 мг/л). На организм человека оказывает
прежде всего наркотическое действие. При длительном воздействии в малых
концентрациях вызывает раздражение кроветворных органов; действие его сходно с
действием бензола и толуола. В воде водоемов, используемых для питьевых и
культурно-бытовых целей, содержание ксилола лимитируют по органолептическому
признаку вредности (ПДК—0,05 кг/л). Очень важно подчеркнуть, что его подпороговая
концентрация по токсическому действию близка к установленной для него ПДК (0,1
мг/л), что делает ксилол особо потенциально опасным для здоровья человека. Его
пороговая концентрация по влиянию на санитарный режим водоема также невысока — 1
мг/л.
В
водоемах, используемых для рыбохозяйственных целей, содержание ксилола
лимитируют по органолептическому признаку; его ПДК составляет 0,5 мг/л [14].
Нафтеновые
кислоты содержатся главным образом в нефтях
кожных месторождений. В сточных водах они присутствуют в виде солей,
образующихся при щелочной очистке нефтепродуктов. Неочищенные нафтеновые
кислоты представляют собой бурую маслянистую жидкость с резким, неприятным запахом.
Окисление нафтеновых кислот в водной среде идет крайне медленно, что делает их
опасными загрязнителями водоемов. Пороговые концентрации нафтеновых кислот по
влиянию на запах воды близки к пороговым концентрациям нефти (0,2— 0,3 мг/л).
Влияние кислот на санитарный режим водоема не выражено.
Этилен — бесцветный газ, способный растворяться в воде: его растворимость при
0°С составляет 0,32 мг/л. Этилен используется как исходный продукт при синтезе
спиртов, полиэтилена, оксида этилена, этиленгликоля, дихлорэтана и др. По
характеру токсического действия этилен — сильный наркотик. При длительном
введении водных растворов этилена имеет место поражение печени, сдвиги со
стороны крови. Порог токсического действия в экспериментах на животных
установлен при концентрации 1,5 мг/л; в концентрациях выше 0,5 мг/л этилен
придает воде посторонний запах, и в концентрациях больше 10 мг/л нарушает
процессы самоочищения водоема от органических веществ хозяйственно-бытовых
сточных вод. ПДК этилена в водных объектах хозяйственно-питьевого назначения
установлена по органолептическому признаку действия на уровне 0,5 мг/л.
Пропилен — бесцветный газ; растворимость пропилена в воде составляет 0,835 мг/л
при 20°С. В хронических опытах на животных пропилен вызывает аналогичную
этилену картину интоксикации. ПДК установлена по влиянию на запах воды на
уровне 0,5 .мг/л [14].
1.6.1 Содержание примесей в сточных водах
Как уже указывалось, в процессе переработки и очистки нефти в
сточные воды наряду с основными нефтепродуктами попадает много соединений,
присутствующих в нефти в виде примесей. Из них наибольшее гигиеническое значение
имеют сернистые соединения и фенол. Сернистые соединения содержатся в больших
концентрациях в отработанных сточных водах, образующихся в результате щелочной
очистки бензинов, керосинов и сжиженных газов. Важнейшими из них являются
сульфиды и меркаптаны.
Сернистые соединения попадают в водоемы со сточными водами
НПЗ в виде свободного и связанного сероводорода (сульфиды) и продуктов их
окисления. Сульфиды при поступлении в водоем диссоциируют с образованием
гидросульфидных ионов HSˉ,
которые носят название связанного сероводорода. Связанный и свободный
сероводород в водоеме окисляются с образованием сульфат-ионов; промежуточными
продуктами при этом являются сульфитные и тиосульфатные ионы. Кроме того, могут
образовываться коллоидная сера, оксиды серы, тритионовые и политионовые
кислоты.
Процесс окисления
сернистых соединений в воде начинается с первых же минут. В присутствии избытка
кислорода сероводород (свободный и связанный) окисляется полностью в течение
первых суток. Промежуточные продукты окисляются значительно медленнее, так как
их окисление обусловлено биохимическими процессами, протекающими в воде [17].
Установлена зависимость
интенсивности окисления в водной среде сернистых соединений от концентрации
растворенного кислорода, рН и температуры, а также от процессов перемешивания и
наличия тионовых бактерий. Расчетная величина необходимых затрат кислорода на
полное окисление сероводорода до сульфатов полностью совпадает с величиной,
полученной в прямом опыте. Так, 1 мг кислорода расходуется на окисление 0,53 мг
сероводорода до сульфатов или на окисление 1,09 мг сероводорода до
тиосульфатов.
Особенность
поведения сульфидов в водной среде обусловливает выраженное вредное влияние их
на санитарный режим водоема — быстрое связывание кислорода, растворенного в
воде. Сульфиды должны полностью отсутствовать в воде, а следовательно, и в сточных
водах, чтобы сохранить надлежащий кислородный режим в воде водоемов. Сульфиды
вредно влияют и на органолептические свойства воды, придавая ей в концентрациях
0,1—0,3 мг/л запах интенсивностью 1—2 балла.
Меркаптаны — простейшие сернистые соединения, представляют собой
летучие бесцветные жидкости плотностью ниже единицы с очень резким отталкивающим
запахом. Меркаптаны легко растворяются в щелочах, образуя соединения, в которых
водород замещен металлом (меркаптиды); в воде растворяются плохо. Под действием
слабых окислителей или воздуха меркаптаны постепенно окисляются в дисульфиды.
Применение метода определения меркаптанов в воде чувствительностью
0,001—0,002 мг/л позволило установить концентрацию меркаптана 0,001 мг/л в качестве
предельной по ее влиянию на запах воды. Эта концентрация меркаптана не влияет
на санитарный режим водоема и не вызывает отрицательного токсического действия
на организм [17].
Фенолы в чистом виде
представляют собой бесцветные кристаллические вещества. Одноатомные фенолы
(оксибензол, крезолы) хорошо растворяются в воде, придавая ей резкий запах и
привкус. Порог восприятия запаха фенола составляет 0,025—1,0 мг/л. При
обработке воды хлором фенолы резко усиливают запах за счет образования
хлорфенольных соединений. Запах хлорфенола стабилен, не обладает
привыкаемостью. Эта способность фенолов и положена в основу его гигиенического
нормирования в воде водоемов, используемых для хозяйственно-питьевых целей.
Минимальная концентрация фенола, образующая при хлорировании запах
интенсивностью 1 балл, составляет 0,001 мг/л [16].
Наряду с влиянием на органолептические свойства воды одноатомные
фенолы, воздействуют и на санитарный режим водоема, потребляя на окисление
кислород, растворенный в воде. Было установлено, что при длительном
введении с водой одноатомных фенолов в концентрации около 800 мг/л в организме
животных развивается хроническая интоксикация, проявляющаяся в дистрофическом
поражении почек, печени, изменениях со стороны сердечно-сосудистой системы,
центральной нервной системы и др. Эффект совместного действия двух — трех
фенолов близок к сумме эффектов действия отдельных веществ.
Для водоемов рыбохозяйственного значения ПДК фенолов
установлена на уровне 0,001 мг/л по влиянию на качество мяса рыбы
(рыбохозяйственный признак).
При
оценке возможного загрязнения окружающей среды отходами НПЗ нельзя забывать их
роли как источников канцерогенов особенно в водных объектах. Содержание их в
сточных водах зависит от температуры, при которых происходит возгонка сырья.
Как известно, среди большой группы полициклических ароматических соединений в качестве индикатора канцерогенной загрязненности
окружающей среды принимается бенз[а]пирен (3,4-бензпирен). Хотя в сточных водах
НПЗ сравнительно меньше 3,4-бензпирена, чем в сточных водах других предприятий
по термической переработке твердого и жидкого топлива, однако и в них
обнаруживалось до 0,292 мг/л 3,4-бензпирена. Как показали исследования,
3,4-бензпирен обладает значительной стабильностью и растворимостью в водной
среде, что делает возможным распространение его (и других канцерогенных
углеводородов) на большие расстояния вниз по течению от источника загрязнения.
3,4-Бензпирен накапливается в донных отложениях в планктоне, водорослях, рыбных
организмах [1].
1.6.2
Содержание диэмульгаторов в сточной воде
Как
известно, основным источником загрязнения сточных вод НПЗ является процесс обезвоживания
и обессоливания нефти. Решающее значение при этом имеет качество применяемых
деэмульгаторов, представляющих собой поверхностно-активные вещества (ПАВ).
ПАВ —
это вещества, адсорбирующиеся на поверхности раздела соприкасающихся тел и
образующие на этой поверхности адсорбционный молекулярный слой. Даже очень
малые добавки ПАВ могут резко изменить условия молекулярного взаимодействия на
поверхности раздела, скорости фазовых превращений и перехода из одной фазы в
другую. В химическом отношении ПАВ могут быть разделены на ионогенные и
неионогенные; первые в свою очередь делятся на анионоактивные и катионоакивные.
Анионоактивные ионогенные ПАВ при растворении в воде
диссоциируют на положительно заряженный катион и отрицательно заряженный анион.
Носителем поверхностно-активных свойств у анионоактивных ПАВ является анион.
Представителями анионоактивных ПАВ является алкилбензосульфонат и
алкилсульфаты. К ним относятся применяемые ранее на НПЗ сульфонат (соли
сульфонафтеновых кислот) и деэмульгатор НЧК (нейтрализованный черный контакт).
Катионоактивные ПАВ также диссоциируют на катионы и анионы,
но поверхностно-активными свойствами обладают катионы, представляющие собой
положительно заряженную группу. Отрицательными свойствами анионоактивных ПАВ (в
частности, НЧК и сульфоната) является их способность реагировать с находящимися
в воде солями кальция и магния и образовывать осадки, способствующие
шламообразованию при деэмульгации нефти. При этом образуются стойкие эмульсии
нефти, не поддающиеся ни отстаиванию, ни всплыванию. Обессоливание
высокосмолистых нефтей требует больших расходов НЧК (до 3 кг на 1 т нефти). При
переработке такой нефти получающиеся сточные воды не поддаются очистке на
нефтеловушках и кварцевых фильтрах.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|