практика. 1. 1 Методы определения нефтепродуктов
 Скачать 48.27 Kb.
|
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Практически весь транспорт (и наземный, и воздушный, и водный), значительная часть тепловых электростанций используют нефтепродукты как источник энергии, производство полимерных материалов, каучука, синтетических волокон, моющих средств, удобрений, лекарственных препаратов и многих других веществ базируется на нефтяном сырье. Добыча нефти, транспорт и переработка ее часто связаны с утечкой углеводородов, что приводит к ухудшению экологической ситуации. И как следствие имеется опасность возгорания нефти и нефтепродуктов. Именно поэтому эта тема как никогда актуальна на сегодняшний день. Нефть и нефтепродукты - это сложные многокомпонентные объекты. Помимо их основных составляющих - органических соединений различной природы (предельные углеводороды, ароматические соединения, порфириноподобные, разные серосодержащие вещества и др.) - в нефти присутствуют вода, хлорид-ионы, ряд металлов, прежде всего ванадий и никель. В нефтепродукты (бензин, масла). Главное, конечно, - выявление органических составляющих, определение их содержания, например ароматических соединений. Основными методами анализа нефтей и нефтепродуктов являются хроматографические, в том числе газовая хромато-масс-спектрометрия. Давно налажено производство промышленных газовых хроматографов, с помощью которых решают многие задачи аналитического контроля на предприятиях. Целью учебной практики является: закрепить и углубить теоретическую подготовку; получить первичные профессиональные умения и навыки, в том числе первичные умения и навыки научно-исследовательской деятельности; развить навыки самостоятельной работы в изучении практического материала. Для реализации этой цели поставлены следующие задачи: ознакомиться и изучить организационные структуры предприятия; ознакомиться со структурой, функциями, содержанием деятельности места прохождения практики; приобрести практические навыки составления документов; ознакомиться с делопроизводством места прохождения практики; собрать необходимых материалов для подготовки и написания отчета или реферата; осуществить сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по теме; подготовить отчет и доклад о прохождении практики. 1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ1.2 Методы определения нефтепродуктовНеобходимость осуществления контроля оборота нефтепродуктов и предотвращения их попадания в почву и водоёмы обусловлена высокой токсичностью этих веществ. В связи с этим, большое значение имеют мероприятия, направленные на определение нефтепродуктов в сточных водах, сброс которых производят промышленные предприятия. Нефть является многокомпонентным энергоносителем, в состав которого входят вещества как органического, так и минерального происхождения. Полициклические ароматические углеводороды (ПАВ), входящие в состав нефтепродуктов, относятся к высокотоксичным веществам. Отдельные их представители, в частности антрацен, овален и бензпирен обладают канцерогенными свойствами, а также способствуют мутации генов. Неблагоприятное воздействие на окружающую среду оказывают и другие соединения, входящие в состав продуктов нефти. Этим объясняется необходимость контроля фактической концентрации нефтепродуктов в воде, а также нормирования этой величины, осуществляемых на государственном уровне. Законодательными актами Российской Федерации установлены нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) содержания нефти и её производных в воде разл В соответствии с федеральным законом №7 - ФЗ от 10.01.2002 г. «Об охране окружающей среды», субъекты, допустившие превышение предельно разрешённой нормы воздействия на окружающую среду, несут ответственность в зависимости от причинённого природе ущерба, которая может иметь следующие формы: - начисление платы за негативное воздействие на окружающую среду; - привлечение к административной ответственности, влекущей за собой наложение штрафов на физических и юридических лиц; - ограничение, приостановка или полный запрет деятельности хозяйствующих субъектов, наносящих урон экологии. Обозначенные выше обстоятельства вынуждают хозяйствующие субъекты, вне зависимости от формы собственности, самостоятельно осуществлять наблюдение за промышленными стоками, используя при этом имеющиеся научно – технические достижения в этой области. Наиболее перспективными представляются появившиеся на рынке информационно - измерительные системы, предназначенные для организации непрерывного контроля вредных выбросов (в том числе продуктов нефтепереработки), содержащихся в сточных водах. Технология контроля наличия в воде нефти и продуктов её переработки в настоящее время преимущественно заключается в периодическом отборе проб воды для последующего проведения лабораторного анализа. Анализ проводится по одному из следующих методов: - метод инфракрасной спектрофотометрии; - гравиметрический метод; - газовая хроматография; - флуориметрический метод. При использовании любого из этих методов в лабораторных условиях, вначале производится извлечение (экстракция) нефтепродукта из пробы. Для этого используются специальные химические вещества - экстрагенты. Так, при анализе фотометрическим методом применяют четырёххлористый углерод, а также физико - химический способ с применением колонки, заполненной оксидом алюминия. Применяя гравиметрический метод, используют органический растворитель и колонку на оксиде алюминия. При проведении анализа флуориметрическим методом, экстрагентом служит гексан. После выделения нефтепродуктов, исследование в рамках фотометрического способа, проба подвергается спектральному (спектрофотометрическому) анализу, основанному на поглощении нефтяными углеводородами отдельных частей инфракрасного спектра, которым облучается проба. Гравиметрический метод сводится к простому взвешиванию выделенного из пробы нефтепродукта. Газовая хроматография сопровождается использованием вспомогательного газа - носителя, с помощью которого исследуемая проба поступает в специальную газовую хроматографическую колонку. Технология контроля, сводящаяся к периодическому, пусть даже достаточно частому отбору проб для анализа, страдает явным несовершенством. По сути, это всего лишь точечный контроль, не обеспечивающий объективной картины. Внедрение системы, обеспечивающей постоянный мониторинг сброса нефтепродуктов, позволяет предприятию следить за содержанием сбросов, а также осуществлять планирование и проведение различных мероприятий, направленных на выполнение требований законодательства Российской Федерации в области экологии. 1.1.1 Гравиаметрический метод анализа.Общая характеристика метода Гравиметрический метод анализа является одним из наиболее старых и точных классических методов. Он получил свое название от латинского слова gravis - тяжелый. Гравиметрия - это метод количественного анализа, основанный на точном измерении массы аналита или его составных частей, выделенных в виде соединений точно известного, постоянного состава. Затем по массе продукта реакции рассчитывают массу аналита. Классификация гравиметрических методов В зависимости от способа отделения определяемого компонента различают 3 гравиметрических метода:- метод выделения;- метод отгонки;- метод осаждения.Метод выделения. Сущность метода заключается в том, что определяемый компонент (аналит) выделяют из пробы в свободном состоянии (в виде элемента). Затем его точно взвешивают.Метод отгонки Сущность метода заключается в том, что определяемый компонент отгоняют в виде летучего соединения. Содержание аналита рассчитывают по изменению массы пробы в результате реакции.В прямом методе отгонки взвешивают отогнанное вещество: газ, полученный при проведении реакции, пропускают через поглотитель, который взвешивают до и после опыта.Метод осаждения Сущность метода заключается в том, что определяемый компонент осаждают в виде малорастворимого соединения, которое фильтруют, прокаливают или высушивают, взвешивают и по массе продукта последней реакции рассчитывают массу аналита.1.1.2 ИК-спектрофотометрия.Инфракра́сная спектроскопи́я (колебательная спектроскопия, средняя инфракрасная спектроскопия, ИК-спектроскопия, ИКС) - раздел спектроскопии, изучающий взаимодействие инфракрасного излучения с веществами. При пропускании инфракрасного излучения через вещество происходит возбуждение колебательных движений молекул или их отдельных фрагментов. При этом наблюдается ослабление интенсивности света, прошедшего через образец. Однако поглощение происходит не во всём спектре падающего излучения, а лишь при тех длинах волн, энергия которых соответствует энергиям возбуждения колебаний в изучаемых молекулах. Следовательно, длины волн (или частоты), при которых наблюдается максимальное поглощение ИК-излучения, могут свидетельствовать о наличии в молекулах образца тех или иных функциональных групп и других фрагментов, что широко используется в различных областях химии для установления структуры соединений. Экспериментальным результатом в ИК-спектроскопии является инфракрасный спектр - функция интенсивности пропущенного инфракрасного излучения от его частоты. Обычно инфракрасный спектр содержит ряд полос поглощения, по положению и относительной интенсивности которых делается вывод о строении изучаемого образца. Такой подход стал возможен благодаря большому количеству накопленной экспериментальной информации: существуют специальные таблицы, связывающие частоты поглощения с наличием в образце определённых молекулярных фрагментов. Созданы также базы ИК-спектров некоторых классов соединений, которые позволяют автоматически сравнивать спектр неизвестного анализируемого вещества с уже известными и таким образом идентифицировать это вещество. Инфракрасная спектроскопия является ценным аналитическим методом и служит для исследования строения органических молкул, неорганических и координационных, а также высокомолекулярных соединений. Основным прибором, используемым для подобных анализов, является инфракрасный спектрометр (дисперсионный или с преобразованием Фурье). Анализ сложных образцов стал возможен благодаря разработке новых техник инфракрасной спектроскопии: ИК-спектроскопии отражения, ИК-спектроскопии испускания и ИК-микроскопии. Кроме того, инфракрасная спектроскопия была объединена с другими аналитическими методами: газовой хроматографией и термогравиметрией. Метод заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды ССЦ; хроматографическом отделении их от других классов органических соединений, количественном определении методом инфракрасной спектрофотометрии Метод основан на отгоне летучих с паром фенолов из пробы с последующим фотоколориметрическим определением их в полученном дистилляте. 1.1.3 Флуориметрический метод.Суть этой методики заключается в обезвоживании нефтепродуктов с последующим их извлечение из воды с помощью гексана, затем очистки получаемого экстракта (в случае необходимости) и последующего измерения флуоресцентной интенсивности экстракта, которая возникает от оптического возбуждения. Для измерения интенсивности флуоресценции применяется анализатор жидкости марки «Флюорат-2». Флуориметрия (люминесцентный анализ) - определение концентрации вещества по интенсивности флуоресценции, возникающей при облучении вещества ультрафиолетовыми лучами. Флуориметрические методы, принципиально ничем не отличаясь от фотометрических и представляя лишь разновидность оптических методов, однако, имеют и свои специфические особенности. Так, в случае фотометрических определений измеряют долю светового потока, поглощенного веществом, пропорциональную количеству поглощающих центров в некотором объеме. В случае флуориметрических определений измеряют интенсивность возникающей люминесценции, пропорциональной количеству поглощающих и излучающих центров и доле поглощенного света. Как правило, чувствительность флуориметрических методов выше, чем фотометрических. Флуориметрический метод анализа основан на возбуждении электронных спектров испускания молекул определяемого вещества при внешнем УФ-облучении и измерении интенсивности их фотолюминесценции. Для возникновения явления люминесценции молекулы вещества необходимо перевести из основного состояния в возбуждённое с длительностью его существования, достаточной для осуществления излучательного электронного перехода из возбуждённого состояния в основное. Фосфоресценция - свечение, продолжающееся некоторое время и после прекращения его возбуждения. Эти явления объясняются неодинаковым механизмом возвращения возбуждённой молекулы в основное состояние. Длительность процесса фосфоресценции составляет 10-3.10 с. Для измерения флуоресценции используют спектрофлуориметры и флуориметры, для измерения фосфоресценции - фосфориметры. Разберём их основные узлы. Источники возбуждения. Для возбуждения люминесценции используют ртутно-кварцевые, ксеноновые, вольфрам-галогенидные лампы, дающие излучение в ультрафиолетовой и видимой областях. Устройство для выделения спектрального диапазона. В оптических схемах приборов для измерения люминесценции предусмотрены два таких устройства. Одно из них служит для выделения полосы излучения, возбуждающего вещество, второе - для выделения нужной длины волны (или интервала длин волн) из спектра люминесценции. Для этих целей используют призменные и дифракционные монохроматоры (в спектрофлуо-риметрах) и светофильтры (в флуориметрах). Детекторы. Для детектирования люминесцентного излучения используют фотоумножители, преобразующие световой сигнал в электрический, и счётчики фотонов. Люминесценция - один из самых чувствительных методов анализа - применяется для определения следовых количеств элементов. В отличие от спектрофотометрии, где измеряют разность двух сигналов (lo и I), в люминесценции измеряют сам сигнал, и предел обнаружения зависит от интенсивности источника и чувствительности детектора. Метод люминесценции позволяет определять 10.10-4 мкг см3 вещества. Методы, основанные на собственной люминесценции веществ, исключительно селективны в отличие от методов определения элементов, использующих органические реагенты. Избирательность люминесцентного анализа можно повысить, варьируя экспериментальные условия (длину волны возбуждения и регистрации сигнала, время наблюдения в фосфоресцентных методах, химические параметры, например рН раствора, температуру и т. д.). Люминесценцию широко применяют для определения органических веществ (например, витамины, лекарства, наркотики). В неорганическом анализе люминесцентный анализ используют в основном для определения редкоземельных элементов, а также малых количеств примесей в полупроводниковых материалах. 1.1.4 Метод газовой хроматографии.Газовая хроматография - физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов анализируемой смеси между двумя несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, где в качестве подвижной фазы выступает газ (газ-носитель), а в качестве неподвижной фазы - твердый сорбент или жидкость, нанесенная на инертный твердый носитель или внутренние стенки колонки. В зависимости от типа используемой неподвижной фазы газовую хроматографию подразделяют на газоадсорбционную (в зарубежной научной литературе ее принято обозначать как газотвердофазная) и газожидкостную хроматографию. В первом случае неподвижной фазой является твёрдый носитель (силикагель, уголь, оксид алюминия), во втором - жидкость, нанесённая на поверхность инертного носителя. Газо-жидкостная хроматография - разделение газовой смеси вследствие различной растворимости компонентов пробы в жидкости или различной стабильности образующихся комплексов. Неподвижной фазой служит жидкость, нанесенная на инертный носитель, подвижной - газ. Разделение основано на различиях в летучести и растворимости (или адсорбируемости) компонентов разделяемой смеси. Этот метод можно использовать для анализа газообразных, жидких и твёрдых веществ с молекулярной массой меньше 400, которые должны удовлетворять определённым требованиям, главные из которых - летучесть, термостабильность, инертность, лёгкость получения. Этим требованиям в полной мере удовлетворяют, как правило, органические вещества, поэтому газовую хроматографию широко используют как серийный метод анализа органических соединений. Применение этой методики регулируется ГОСТ за номером 31953-2012. Эту методику применяют для определения массовой концентрации различных нефтепродуктов как в питьевой (включая расфасованную в емкости), так и в природной (как поверхностной, так и подземной) воде, а также в воде, содержащейся в источниках хозяйственно-питьевого назначения. Эффективен этот способ и при анализе сточной воды. Главное, чтобы массовая концентрация нефтепродуктов была не меньше, чем 0,02 мг/дм3. Суть метода газовой хроматографии заключается в экстракционном извлечении НП из анализируемой пробы воды с помощью экстрагента, последующей его очистке от полярных соединений при помощи сорбента, и заключительном анализе полученного вещества на газовом хроматографе. Результат получается после суммирования площадей хроматографических пиков выделяемых углеводородов и путем последующего расчета содержания нефтепродуктов в анализируемой пробе воды с помощью заранее установленной градуировочной зависимости. С помощью газовой хроматографии не только определяют общую концентрацию нефтепродуктов в воде, но и проводят идентификацию их конкретного состава. В газовой хроматографии используются комбинации подвижной и неподвижной фаз (фазовые системы). Неподвижная фаза состоит из твердых частиц, предпочтительно с узким интервалом их распределения по размерам. Их средний размер обычно 0,1-0,3 мм, хотя в некоторых случаях для достижения очень высокой эффективности газохроматографических колонок используются частицы меньшего размера. С точки зрения химического состава и свойств используемые неподвижные фазы могут быть подразделены на три группы: - адсорбенты, обычно с очень большой удельной поверхностью (50-1000 м2/г): силикагель, оксид алюминия, молекулярные сита, активный уголь и графитированная сажа. Газоадсорбционная хроматография - не очень распространенный метод, применяется для анализа газов или решения особых задач; - нейтральные, или так называемые инертные, носители, которые обычно получают из диатомитовых материалов, иногда из полимеров. В газовой хроматографии наиболее часто используются следующие инертные носители: карбопак (А, В, С), хро- мосорб (A, W, G, Р), молекулярные сита, графитированная сажа, цеолиты и т. д. - адсорбенты с нанесенным на них малым количеством жидкости с низким давлением пара, которые успешно используются для проведения трудных разделений. Этот метод обычно называется газовой хроматографией на адсорбционных слоях или газоадсорбционной хроматографией на модифицированных адсорбентах. Подвижной фазой служит инертный газ (гелий, азот, аргон) или такой газ, как водород, который в условиях газовой хроматографии проявляет себя как инертный. В некоторых случаях используют водяной пар или безводный аммиак. Химический состав газа-носителя оказывает весьма незначительное влияние на удерживание веществ и на их разделение. С другой стороны, физические свойства подвижной фазы и особенно значительная сжимаемость газов, большое различие между парциальными молярными объемами в подвижной и неподвижной фазах имеют существенное влияние и являются причиной значительных различий между газовой хроматографией и жидкостной. Газовая хроматография вообще представляет собой методику, основанную на разделении термостабильных летучих соединений. Таким требованиям соответствует примерно пять процентов от общего числа известных науке органических соединений. Однако именно они занимают 70-80 % от общего числа используемых человеком в производстве и быту соединений. Роль подвижной фазы в этой методике исполняет газ-носитель (обычно инертной группы), который протекает через неподвижную фазу с гораздо большей площадью поверхности. В качестве газа-носителя подвижной фазы применяют: - водород; - азот; - углекислый газ; - гелий; - аргон. Чаще всего используется наиболее доступный и недорогой азот. Именно с помощью газа-носителя обеспечивается перенос по хроматографической колонке разделяемых компонентов. При этом этот газ не вступает во взаимодействие ни с самими разделяемыми компонентами, ни с веществом неподвижной фазы. Основные достоинства газовой хроматографии: - относительная простота используемого оборудования; - достаточно широкое поле применения; - возможность высокоточного определения достаточно малых концентраций газов в органических соединениях; - быстрота получения результатов анализа; - широкая палитра как используемых сорбентов, так и веществ для неподвижных фаз; - высокий уровень гибкости, позволяющий менять условия разделения; - возможность проведения химических реакций в хроматографическом детекторе или в хроматографической колонке, что значительно увеличивает охват химических соединений, подвергаемых анализу; - повышенная информативность в случае применения с другими инструментальными методами анализа (например, с масс-спектрометрией и Фурье-ИК-спектрометрией). Погрешность результатов этой методики (P равно 0,95 (±δ, %)) составляет 25-50 %. Стоит отметить, что только способ измерения содержания нефтепродуктов в воде с помощью газовой хроматографии стандартизован в международной организации по стандартизации, которую все мы знаем под аббревиатурой ИСО, поскольку только он дает возможность идентифицировать виды нефтяных и нефтепродуктовых загрязнений. Способы очистки сточных водНефть и ее производные неотъемлемая часть в современном технологическом обществе. Это токсичный компонент. Попадая в окружающую природу он вызывает необратимые изменения. В процессе переработки 7-10 % от общего объема нефти не используются и утилизируются. Большая часть спускается в сточные воды с нефтяных заводов и обрабатывающих комплексов. Вопрос очистки сточных вод от нефтепродуктов стоит остро. Многие загрязняемые водоемы могли бы стать источником пресной воды для людей или средой обитания для многих живых организмов. Следует охранять этот ресурс. Существует несколько способов определения концентрации нефтепродуктов в сточных водах, их обезвреживания и обеззараживания. Один из наиболее распространенных техногенных видов загрязнений воды, вследствие которого её нельзя не только пить, но и зачастую применять для промышленных нужд - это примеси различных нефтепродуктов. Среди достаточно обширного списка всевозможных видов загрязнений в отдельную группу специалисты выделяют неидентифицированные нефти. В неё входят: - мазутные примеси; - керосиновые загрязнения; - бензиновые загрязнения; - примеси различных нефтяных масел. Все перечисленные выше соединения высокотоксичны, из-за чего крайне опасны для экологического состояния окружающей среды. Эти нефтяные примеси заносятся в почву вместе со стоками, а уже из неё распространяются по природным и искусственным водоемам, на которых и установлены водозаборы, снабжающие гражданские и промышленные объекты. Нефтяные и нефтепродуктовые примеси делятся на следующие категории: - легко отделимые; - трудноудаляемые; - растворимые. Трудноудаляемые виды примесей, как правило, находятся в капельном (грубодисперсном) состоянии. В зависимости от их количества, они могут образовывать на водной поверхности либо плавающую пленку, либо цельный поверхностный слой. Такие примеси составляют большую часть нефтяных загрязнений. Легко отделимые примеси составляют гораздо меньшую часть. В основном при соединении их с водой образуется в эмульсия. Если вовремя не принять мер по её удалению, то она, вследствие своей высокой устойчивости, может сохраняться в воде длительное время. Однако, соответствующая обработка загрязненной эмульсией воды переводит этот вид примесей в такое состояние, которое с легкостью можно удалить. Растворимых соединений - еще меньше, поскольку органические компоненты, составляющие структуру нефти и нефтепродуктов, плохо растворяются в воде. Однако, концентрация нефтепродуктов, точнее - их водорастворимых соединений, при длительном контакте загрязнений с водой постепенно увеличивается. К основным источникам водных загрязнений относятся: - нефтехранилища; - нефтеперерабатывающие предприятия (НПЗ); - предприятия, обеспечивающие транспортировку нефти и нефтепродуктов; - нефтеперевалочные базы (раздача топлива); - иные предприятия, входящие в топливно-энергетической комплекс. Технологические процессы большинства перечисленных выше предприятий допускаю разливы нефтепродуктов и сырой нефти, а также предусматривают такие процессы, как: мытье оборудования и резервуаров с помощью воды или водных растворов; слив конденсата, который образует высокая концентрация паров нефтепродуктов и воды, загрязненной нефтепродуктами; попадание в промышленные стоки оборотной воды, загрязненной нефтяными примесями через подшипники и сальники применяемого оборудования. Помимо этого, загрязненные нефтепродуктами сточные воды образуются в случаях нарушения герметичности емкостей для хранения таких продуктов, и в результате процесса конденсации влаги из воздуха. Нельзя не сказать и еще об одном факторе, провоцирующем загрязнение. В некоторых разновидностях нефтепродуктов (например, в топливе различных марок) могут содержаться до двух процентов разных добавок, которые в случае длительного хранения способны выпадать в осадок. В таких случаях промывка оборудования приводит к попаданию этих добавок в промышленные стоки. Хотя доля загрязнений этого типа и небольшая, но зачастую такие вещества обладают повышенной токсичностью, весьма опасной для человеческого организма. Чтобы свести к минимуму вероятность загрязнения водоемов отходами нефти и нефтепродуктов, поступающих с промышленными стоками с предприятий топливно-энергетического комплекса, необходимо уделить особое внимание тому, чтобы очистка сточных вод от нефтепродуктов была максимально эффективной, и максимальному ужесточению контроля содержания нефтяных примесей в используемой воде. Очистка воды от нефтепродуктов, как правило, происходит на очистных сооружениях локального, районного, городского и общего типа. Основными методами очистки сточных вод от примесей нефти и нефтепродуктов являются: - механические методы; - химические способы; - физико-химические методики; - биологические методы очистки. 1.2.1 Механический метод.В качестве самостоятельного способа механическая очистка сточных вод применяется в тех случаях, когда очищенная таким методом вода пригодна либо для использования для нужд технологического производственного процесса, либо может быть спущена в естественный водоем без нанесения какого-либо вреда его экологическому состоянию. Во всех прочих случаях этот метод служит для первичной очистки воды от примесей нефтепродуктов. Механический метод очистки дает возможность удалить от 60-ти до 65-ти процентов взвешенных частиц различных веществ. Наиболее часто используемыми методами механической очистки стоков от нефтяных и нефтепродуктовых загрязнений являются: - отстаивание; - центробежное удаление загрязняющих воду примесей; - фильтрация. Во время отстаивания те примеси, плотность которых выше, чем плотность воды, оседают на дно, а те примеси, чья плотность, наоборот, ниже водяной, всплывают на поверхность. Сооружения для такого способа механической очистки называются отстойники. Они представляют собой резервуары, находящаяся в которых сточная вода очищается, находясь в состоянии покоя. На предприятиях нефтедобычи, нефтепереработки и нефтетранспорта, как правило, используются так называемые статические виды отстойников. Выдержка в них стоков в течение от шести часов до суток позволяет удалить от 90 до 95 процентов легко отделимых видов загрязнений и некоторую (правда, весьма незначительную) часть примесей трудноудаляемого типа. Принцип действия динамических отстойников основан на удалении части нефтяных и нефтепродуктовых примесей в потоке воды. Такие виды отстойников могут быть как горизонтальными, так и вертикальными. Как понятно из названия, вода в динамических отстойниках первого типа движется в горизонтальном направлении, а в вертикальных очищаемая вода течет снизу-вверх. В гидроциклонах напорного типа, в аппарат очищаемая вода подается под давлением, через специальный патрубок, расположенный тангенциально. Это позволяет создать вдоль конических и цилиндрических стенок гидроциклона спиралевидный поток, в результате чего вредные примеси опускаются в нижнюю часть аппарата. Очищенная таким способом вода выливается через отводную трубу, которая расположена центрально в верхней части гидроциклона. Показатель извлекаемых таким способом нефтяных примесей и примесей различных нефтепродуктов может достигать значения 70 %. Конструкция гидроциклонов безнапорного (открытого) типа позволяет создавать спиралевидный поток очищаемых стоков за счет откачки сточных вод, которая происходит из патрубка, расположенного в нижней части гидроциклона тангенциально. В таком гидроциклоне поверхностная нефтяная и нефтепродуктовая пленка концентрируется в центральной части аппарата, а затем выводится через патрубок сброса, расположенный по центру. 1.2.2 Химический способ. Химические способы очистки стоков - это нейтрализация, окисление и восстановление загрязнений в водах. К способу окислению относят электрохимическую обработку стоков, которая применяется для обеспечения оборотного водоснабжения путем извлечения растворенных примесей. Иногда рассматриваемый процесс осуществляется перед направлением стоков на биоочистку. В таком случае повышается эффективность химической очистки. Чаще вышеперечисленные способы применяется для доочистки сточных вод перед их сбрасыванием в водоемы либо на рельеф. Нейтрализация стоков способствует нормализации водородного показателя. Такой химический состав воды неопасен для человека и природы. Её можно использовать повторно для различных нужд. Процесс нейтрализации основан на применение реагентов, которые используются с учетом концентрации и составных элементов кислой среды. Специалисты выделяют 3 вида стоков с кислотами: - преобладание слабых кислот; - наличие сильных кислот; - преобладание серной и сернистой кислоты. Нейтрализация вод с серной кислотой зависит от используемого реагента. Процесс протекает по разным уровням. Если использовать известковое молоко, тогда в остаток выпадет гипс. Он будет оседать на стенках труб. Чтобы нейтрализовать щелочные воды, применяют кислоты или кислые газы. С помощью последней технологии осуществляется одновременная нейтрализация стоков и очистка от вредных компонентов газов. Чтобы рассчитать количество необходимого кислого газа, определяется уровень массотдачи. Подобная технология считается ресурсосберегающей, так как она ликвидирует сброс стоков, сокращая потребление свежей воды, экономя тепловую энергию на её подогрев. При разработке технологической схемы по нейтрализации сточных вод учитывается: - возможная одновременная нейтрализации поступающих со стоками щелочей и кислот; - наличие щелочного резерва; - природная нейтрализация водоемов. Для реализации рассматриваемого процесса используется специальное оборудование. Нейтрализация осуществляется в накопителе, отстойнике либо осветителе. Выбор оборудования зависит от климатических условий, длительности хранения стоков. Для реализации нейтрализации в стоки добавляют разные химикаты, которые вступаю в реакцию с кислотами или щелочами образуют взвесь. Она выпадает в осадок. Её объем определяется по следующим показателям: - количество металлов, ионов кислот в исходной воде; - количество и вод применяемого реагента; - используемый уровень осветления. Нейтрализация реагентами применяется, если в стоках нарушен баланс между кислотой и щелочью. В таких случаях исключается возможность реализации рассматриваемого процесса путем смешивания вод. Чтобы решить проблему, в стоки добавляют недостающие химикаты. Чаще такая технология применяется при наличии кислых вод. Их нейтрализация основана на применении отходов от различных производств (шлам, который образуется после химической очистке на ТЭЦ). При наличии серной кислоты используются шлаки сталеплавильного производства. Эффективность такой технологии основана на наличии в них большого количества соединений оксида магния и кальция. При этом учитываются следующие данные: - количество кальциевых солей, присущих в воде и способных хорошо растворяться; - количество кальциевых солей, плохо растворимых водой. Известь вводится в стоки в виде молока либо сухого порошка. Самым экономичным вариантом считается применения извести-пушонки. Если необходимо обработать до 200 куб.м. воды, тогда применяют соду. 1.2.3 Физико-химический метод. Основными способами физико-химической очистки сточных вод являются: - коагуляция; - флотация; - сорбция. Суть коагуляции - ускоренное превращение тонкодисперсных (размеры частиц - от 1-го до 100 микрометров) и эмульгированных видов загрязнений в образования более крупного размера, которые затем выпадают в виде осадка. Как правило, этот процесс стимулируют особые химические реагенты, называемые коагулянтами. Их действие приводит к образованию в воде хлопьев, обладающих слабым электростатическим положительным зарядом. Такие хлопья начинают взаимодействовать с нефтяными примесями, которые находятся в коллоидном состоянии, и тоже имеют слабый электростатический заряд. Коагулянт электростатически притягивает эти примеси, в результате чего они, повинуясь действию силы тяжести, выпадают в виде осадка рыхлой структуры на дно очистного резервуара. Затем их оттуда с легкостью удаляют. Процесс флотации, напротив, приводит к образованию на поверхности очищаемой воды устойчивой пены, посредством которой захватываются и удерживаются довольно долгое время вредные примеси нефти и её производных. Такой пенный слой тоже без проблем отделяется от очищенных стоков. Основу вышеописанной пены составляет устойчивое соединение воздушных или газовых пузырьков с нефтепродуктовыми частицами. По такому признаку, как принцип образования флотационных пузырьков, этот процесс разделяется на: - механическую флотацию; - вакуумную флотацию; - электрофлотацию. Механическая флотация подразумевает пенообразование, вызываемое путем дробления водных капель воздушным потоком, создаваемым при помощи специальных турбин, называемых импеллерами. В этом процессе также используются либо форсунки, либо пористые пластины. Принцип вакуумной флотации заключается в создании зоны разряжения внутри камеры вакуумного флотатора. В этих разряженных условиях воздух, растворенный в воде, выделяется в форме пузырьков. Электрофлотация для создания пены требует пропускания постоянного электротока через очищаемую воду, в которой присутствуют нефтяные загрязнения. Результатом этого процесса является насыщение воды газообразными водородными пузырьками, которые образуются на катоде. Однако наивысшая степень очистки нефтяных стоков достигается только после применения метода сорбции. Физико-химические очистные методики характеризуют сорбцию как поглощение из очищаемой воды сорбентом твердой консистенции присутствующих в ней вредных примесей, в том числе и нефтепродуктовых. Сорбентами могут выступать самые разные материалы, имеющие пористую структуру: торф, кокс, зола, силикатный гель и разнообразные виды активных глин. Сорбентами с самым большим показателем эффективности специалисты считают различные виды активированн.тЭто обусловлено высоким показателем их пористости, а также большой величиной их удельной поверхности. Пористость этого материала варьируется от 60-ти до 70-ти процентов, а показатель его удельной поверхности (в зависимости от того, по какой технологии такой уголь изготовлен) колеблется от пятисот до полутора тысяч квадратных метров на один грамм. ого угля. 1.2.4 Биологический метод. Суть этих методов заключается в использовании для очистки воды от нефти и её производных способностей различных микроорганизмов к расщеплению и усвоению вредоносных примесей. Другими словами, нефть-сырец и нефтепродукты используются ими в процессе своей жизнедеятельности как источники питания. Результатом применения биологических методов очистки окисление нефтепродуктовых примесей превращает их в совершенно безопасные продукты: углекислый газ, обычную воду, нитратные и сульфатные соли и прочие безвредные соединения. Применение биологических способов очистки стоков от примесей нефти и е производных подразумевает применение специальных аэротенков и биологических фильтров. Как правило, биологические фильтры являются большими железобетонными резервуарами, оборудованными дырчатыми днищами. Внутри этих резервуаров находится зернистый фильтрационный материал: щебень, шлак или гранулированная пластмасса. Этот фильтрующий материал подвергается орошению особой средой, содержащей микроорганизмы. Сам процесс очистки нефтепродуктовых стоков обеспечивается жизнедеятельностью этих микроорганизмов, заселивших фильтрующую поверхность и образовавших на ней так называемую биологическую пленку. Применение для биологической очистки воды от нефти и нефтепродуктов аэротенков является более совершенной и продвинутой технологией. Аэротенки представляют собой резервуары длиной до 100 метров, выполненные из железобетона. В эти резервуары, помимо самих сточных вод, подается ещё и барботируемый воздух, который способствует более продуктивному развитию очищающих воду микроорганизмов. В результате на поверхности фильтрующего материала образуется так называемый активный ил, действие которого приводит к активному разложению примесей нефти и её производных. Сам активный ил является скоплением микроорганизмов нескольких видов. Один из этих видов отвечает за расщепление нефтяных загрязнений на безвредные для экологии вещества, и одновременно выступает в качестве источника питания для других присутствующих в иле микроорганизмов. Если создать в аэротенке оптимальные условия, то в нем будет происходить не только сама очистка стоков, но и будут эффективно функционировать все виды сообщества микроорганизмов. При этом не будет происходить гибель какого-либо вида представленного сообщества, а биомасса не будет чрезмерно нарастать. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Вне зависимости от применяемой методики, постоянный контроль за водами, применяемыми на производстве и в бытовой сфере, жизненно необходим. По данным специалистов-экологов, в некоторых российских регионах более половины всех заболеваний так или иначе связано с качеством питьевой воды. Более того, по оценкам тех же ученых, одно только повышение качества воды для питья способно продлить жизнь на срок от пяти до семи лет. Все эти факторы говорят о значимости постоянного мониторинга состояния воды вблизи предприятий нефтяной промышленности, которые являются основными источниками загрязнений окружающей среды нефтью и её производными. Своевременное обнаружение превышения ПДК нефтепродуктов в воде позволит избежать масштабных нарушений экосистемы, и своевременно принять необходимые меры по устранению сложившейся ситуации. Однако, для эффективной работы ученым-экологам необходима государственная поддержка. Причем не столько в виде денежных дотаций, сколько в создании нормативной базы, регулирующей ответственность предприятий народного хозяства за нарушение экологических норм, а также в жестком контроле за исполнением принятых нормативов. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
|