Новые технологии сорбционной очистки водных сред от нефтяных загрязнений

- организация в республике производства полимерной продукции с высокой добавленной стоимостью;

- ускорение процессов интеграции научной, образовательной и производственной деятельности;

- формирование опережающего научно-технологического задела в области получения из полимеров и эластомеров продукции со специальными свойствами;

- стимулирование внедрения в производство новых технологий, созданных с привлечением бюджетных средств;

- создание R&D центра на базе интегрированного газохимического комплекса в Атырауской области;

- повышение конкурентоспособности продукции интегрированного газохимического комплекса в Аты-рауской области;

- содействие развитию малых форм технологического предпринимательства в области переработки полимерной продукции.

По итогам реализации проекта «Системный анализ и прогнозирование в сфере науки и технологий» (форсайт-ные исследования)» в качестве перспективных для проведения НИОКР в Казахстане на период до 2030 года в области химии и химических технологий были определены следующие направления: наноматериалы и нанотехноло-гии, композитные материалы, функциональные материалы, полимерные материалы со специальными свойствами, каталитические системы и технологии, мембранные технологии, технологии получения агрохимических веществ пролонгированного действия и материалы многоцелевого назначения на основе природного сырья и техногенных отходов.

На основе результатов данных работ был сформирован перечень ключевых продуктов и услуг, определены

технологии их получения, а также тематики научных исследований, необходимые для разработки данных технологии.

Заключительным этапом проведения системного анализа и прогнозирования в сфере науки и технологий в области химической промышленности стала разработка шести дорожных технологических карт: «Комплексная переработка углеводородного сырья, «Новые материалы для химизации сельского хозяйства и средств защиты растений», «Функциональные материалы», «Мембранные технологии и сорбенты», «Наноматериалы и нанотехноло-гии» и «Фитопрепараты на основе растительного сырья».

Таким образом, проводимая в Казахстане работа по использованию метода Форсайт в качестве инструмента технологического предвидения позволила заложить основы для научно-технологического развития отечественной химической промышленности на период до 2030 года.

Список литературы:

1. Гапоненко Н.В. Форсайт: теория, методология, опыт. М.: Юнити, 2008.- 232 с.

2. Дзекунов В., Шевченко Е., Жактаева Р. Развитие химической промышленности с использованием метода Форсайт, Промышленность Казахстана. -2013, № 4, с. 14 - 21.

3. Дзекунов В., Мейрманова А. Казахстан: долгосрочный прогноз научно-технологического развития химического комплекса с использованием метода Форсайт, Вестник химической промышленности. -2013, № 4, с. 50 - 58.

4. Дзекунов В., Увалиев Т., Мейрманова А. Исследование перспектив развития нанотехнологий в мире и Казахстане на основе метода Форсайт, Промышленность Казахстана. - 2013, № 3, с. 34 - 40.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СРЕД ОТ НЕФТЯНЫХ

ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Мырзалиева Сауле Керчаизовна

д. х.н., профессор кафедры химической технологии переработки нефти и газа, Казахского национального технического университета, имени К.И.Сатпаева, г.Алматы

Чугунова Нина Ивановна

к. х.н., доцент кафедры химической технологии переработки нефти и газа, Казахского национального технического университета, имени К.И.Сатпаева, г.Алматы Керимкулова Айгуль Жадраевна к. х.н., доцент кафедры химической технологии переработки нефти и газа, Казахского национального технического университета, имени К.И.Сатпаева, г.Алматы

Около 3% добываемой нефти попадает в окружающую среду на этапах ее добычи, транспортировки, хранения и распределения. Большое количество нефтепродуктов поступает в поверхностные воды со сточными водами предприятий нефте -добывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической промышленности и других отраслей, с хозяйственно-бытовыми стоками, водного и наземного транспорта. В условиях города большую долю составляют локальные загрязнения нефтепродуктами.

Целью наших исследований является разработка технологии комплексной очистки сточных вод от нефтяных загрязнений с использованием сорбентов природного

происхождения. Технология должна обладать следующими преимуществами: простота реализации, возможность регенерации сорбентов, экологическая безопасность процесса очистки.

Сорбционные методы относят к наиболее эффективным для глубокой очистки вод от растворенных органических соединений. Сорбционная очистка используется самостоятельно или совместно с другими методами предварительной и глубокой очистки сточных вод. Преимуществами этих методов является возможность адсорбции веществ из многокомпонентных смесей а также для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ

с последующей их утилизацией и использованием очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве сорбентов применяют природные материалы, отходы некоторых производств, активные угли и синтетические сорбенты. Поэтому сейчас одним из актуальных направлений можно считать создание высокоэффективных и сравнительно недорогих сорбентов на базе вторичного растительного сырья, изучение их физико-химических характеристик, изучение возможности использования микроорганизмов на растительных адсорбентах на стадии доочистки.

Новым решением в наших исследованиях является безреагентная физико-химическая обработка природных материалов

Главными достоинствами природных сорбентов являются экологическая чистота, широкая сырьевая база, высокая гидрофобность и нефтеемкость при сравнительно низкой стоимости.

Биологическую очистку сточной воды целесообразно проводить путем ее интенсивной аэрации в аэротен-ках. Интенсивность аэрации, как известно, при использовании микроорганизмов является существенным признаком в процессе очистки сточных вод. Поэтому при переходе на локальную очистку мы руководствовались определением интенсивности аэрации.

Использование в процессе локальной очистки сточных вод микроорганизмов иммобилизованных на различных носителях позволяет за сравнительно короткий промежуток времени добиться высокой степени биодеструкции (95,4-99,8 мас. %) Загрязняющих веществ, представляющих собой различные углеводороды и их производные [1, с.94].

При регенерации отработанного сорбента из него извлекается собранный нефтепродукт, который может

быть направлен на переработку или утилизируется. Отработанный сорбент без регенерации может быть использован в производстве новых материалов функционального назначения. Во время добычи, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов, промежуточных и побочных продуктов происходит неизбежное загрязнение используемой воды углеводородами, твердыми частицами металлов и другими компонентами. Основными загрязнителями, присутствующими в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов являются нефтепродукты, взвешенные вещества, соли, органические соединения, фенолы, аммонийный азот, растворенный сероводород.

Особенностью предприятий нефте перерабатывающей и нефте химической промышленности является то, что сточные воды образуются, как правило, не от изолированных производственных процессов или агрегатов, а являются совокупностью потоков собираемых от предприятия в целом.

В зависимости от источников образования сточные воды нефтяной отрасли подразделяют на следующие группы [2, с.21]:

1. Нейтральные нефтесодержащие сточные воды. К ним относятся сточные воды, получающиеся при конденсации, охлаждении и водной промывке нефтепродуктов (кроме вод барометрических конденсаторов АВТ), после очистки аппаратуры, смыва полов помещений, от охлаждения втулок сальников насосов, дренажные воды из лотков технологических аппаратов, а также ливневые воды с площадок технологических установок.

2. Солесодержащие сточные воды (стоки ЭЛОУ) с высоким содержанием эмульгированной нефти и большой концентрацией растворенных солей (в основном хлористого натрия). Они поступают от электрообессоливающих установок и сырьевых потоков. К ним относятся дождевые воды с территории указанных объектов. Содержание солей в водах этой группы зависит главным образом от качества нефтей, поступающих на переработку.

3. Сернисто-щелочные сточные воды получаются при защелачивании светлых нефтепродуктов и сжиженных газов.

4. Кислые сточные воды с установок регенерации серной кислоты образуются в результате неплотностей соединений в аппаратуре, потерь кислоты из-за коррозии аппаратуры.

5. Сероводородсодержащие сточные воды поступают в основном от барометрических конденсаторов смешения установок АВТ, каталитического крекинга, замедленного коксования, гидроочистки и гидрокрекинга.

О значительной экологической нагрузке, оказываемой процессами нефтепереработки на состояние водных объектов, свидетельствуют данные табл. 1, где приводятся характерные нормы расхода охлаждающей воды и отведения сточных вод для нефтеперерабатывающих заводов без учета ТЭЦ.

Таблица 1

Профиль завода

Расход воды, м3/т

оборот

свежей

Потери воды

Количество сточных вод, выпускае-_мых в водоем, м3/т_

Загрязненных

Условно чистых

всего

Топливного профиля с неглубокой схемой переработки нефти То же, с глубокой схемой переработки

Топливно-масляного профиля с неглубокой схемой переработки нефти

То же, с глубокой схемой переработки

17,20 40,60

41,20 68,50

1,28 1,78

2,76 4,88

0,77 0,86

1,00 2,05

1,15

1.19

1.20 2,57

0,45 0,50

0,49 0,54

1,60 1,69

1,69 3,01

Скорость накопления нефтепродуктов в результате техногенного загрязнения в водных и почвенных экосистемах далеко опережает скорость их биодеградации естественным путем, а существующие технологии не позволяют справляться с такими загрязнениями быстро и эффективно. Перспективным направлением интенсификации процессов биологической очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые и токсичные вещества является биосорбционный метод, которого, суть которого заключается в использовании высоких концентраций биомассы на носителе. В данном случае сорбент выполняет двойную функцию: во- первых, является носителем иммо-билизо ванных микроорганизмов; во-вторых, благодаря его большей сорбционной емкости обеспечивается быстрая адсорбция токсичного субстрата. Замена свободно культивируемых клеток на иммобилизованные избавляет от необходимости регулярного наращивания биомассы [3, с.414]. Нами проведена иммобилизация микроорганизмов на некоторых твердых адсорбентах природного происхождения различными способами: нанесения на воронке, с перемешиванием и статическим способом. Установлено, что способ нанесения в воронке является оптимальным, обеспечивая наибольшее значение относительной массы адсорбированных бактерий.

Одним из важнейших аспектов защиты экологической чистоты гидросферы от деятельности предприятий нефтеперерабатывающей промышленности является вопрос совершенствования структуры водопотребления и водосброса. Поэтому очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов в нашей республике является одной из безотлагательных задач [4, с.47]. В связи с высокими издержками эксплуатации морально и физически устаревшего оборудования применяемого в переработке нефти, увеличением уровня добычи и переработки нефти, высокими расходами на обращение с отходами, ростом цен на дорогостоящие очистные сооружения и недостаточной степенью очистки сточных вод, а также не менее важной проблемой энергосбережения возникла потребность в изыскании экономичных и рациональных приемов очистки сточных вод для достижения высоких степеней очистки.

В настоящее время отсутствует система комплексной очистки сточных вод с высокой степенью очистки, способной снизить в значительной мере сбросы загрязняющих веществ со сточными водами. Предлагаемая технология позволит снизить сбросы загрязняющих веществ: нефтепродукты не более, мг/л - 0,2; фенол не более, мг/л - 0,09; взвешенные частицы, не более, мг/л - 20; хлориды (по С1-), не более, мг/л - 600; сульфаты (по SO4--) не более,

мг/л - 450; ПАВ, не более, мг/л - 0,4. Исследования проводились на моделях сточных вод нефтяной отрасли, которые трудно поддаются очистке традиционными способами. Повышение степени извлечения загрязняющих компонентов достигается за счет внедрения разработанных экономичных и высокоэффективных способов сорб-ционной очистки исследуемых объектов.

Современные нефте перерабатывающие предприятия остро нуждаются в методологии оценки состояния отрабатываемых сточных вод, решении проблем их очистки и перспектив развития данного направления на основе прогнозирования и управления. Это требует постановки задачи о необходимости теоретических и практических разработок, обеспечивающих практическую реализацию организационных инноваций, предназначенных для адаптации решаемых проблем в области очистки сточных вод данной отрасли. Отрасль продолжает динамичное развитие, но важной проблемой для казахстанских нефтеперерабатывающих заводов была и остается технологически устаревшее оборудование и как результат, низкая глубина переработки нефти, низкое качество продукции и внушительные затраты на очистку сточных вод, применяемых в производстве и переработке.

Разработка приоритетных принципов формирования и синтеза экологически безопасных и энергосберегающих технологий обезвреживания жидких отходов, обеспечивающих минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду - одна из приоритетных задач современной экономики.

По соотношению «цена/нефтеемкость», определяющему экономическую эффективность применения технологии и новые подходы к организации энерго- и ресурсосберегающих способов очистки сточных вод будут способствовать значительному оздоровлению экологической обстановки нефтегазоносных и нефтеперерабатывающих регионов Казахстана.

Литература.

1. А.Е.Кузнецов и др. Прикладная экобиотехнология -М: БИНОМ, 2012.-485с.

2. А.В.Артемьев, А.В.Пинкин.Сорбционные технологии очистки воды от нефтяных загрязнений. // Вода:химия и экология. №1, июль 2008г.,с. 19-25.

3. Ю.В.Воронов.Водоотведение и очистка сточных вод - М.2009.-760с.

4. С.К. Мырзалиева Очистка сточных вод предприятий пищевой отрасли с использованием природных сорбентов. Материалы Всероссийской конференции «Актуальные проблемы синтеза нанопористых материалов, химии поверхноти и адсорбции» Санкт-Петербург, 16-20 июня, 2014 года.