Очистка воды от нефти

H2S и его свойства

Нефтяные загрязнения. Очистка бактериальными препаратами

Проблема охраны окружающей природной среды приобретает особую остроту в связи с загрязнением водоемов и почв нефтью и нефтепродуктами. Наиболее ощутимо эти воздействия проявляются при добыче нефти, ее переработке, транспортировке, из-за технологических и аварийных выбросов продукции в среду.

Известно, что 1 л нефти загрязняет до 1000 м 3 воды, что обусловлено присутствием в ней природных поверхностно-активных веществ, которые образуют стабильные нефте-водные эмульсии (Гандурина Л.В., 1987).

Необходимо отметить, что на всех этапах добычи и транспортировки ежегодно теряется более 45 млн. тонн нефти (на суше – 22 млн. т, на море – 7 млн. т, в атмосферу в виде продуктов неполного сгорания топлива поступает 16 млн.т). Общее количество поступающих нефтяных углеводородов в морскую среду составляет 2-8 млн. тонн в год, из них 2,1 млн. т составляют потери при перевозках судами и танкерами, 1,9 млн. т выносится реками, остальное поступает с городскими и промышленными отходами прибрежных районов, урбанизированных территорий и из прочих источников (Шапоренко С.И., 1997).

К середине 2004 года мировой танкерный флот разросся до 3,5 тысяч судов дедвейтом от 10 тыс. тонн и выше. Его общая грузоподъемность составляет около 310 млн. тонн. Причем более 70% судов суммарным дедвейтом 270 млн. тонн предназначены для перевозок нефти и нефтепродуктов. Танкерный флот по тем или иным причинам терпит бедствия, вызывая загрязнения окружающей среды.

Так, катастрофа танкера «Престиж» в ноябре 2002 года привела к загрязнению 3000 км побережья Испании, Франции, Великобритании. В результате погибло 300 тысяч птиц, огромные потери понесло рыболовство и марикультура, в море поступило 64 тысячи тонн мазута (из Доклада Всемирного Фонда дикой природы). При аварии танкера «Экссон Валдиз» на Аляске в 1989 году было разлито более 70 тысяч тонн нефти, загрязнившей 1200 километров побережья. Во время ноябрьских штормов 2007 года в районе Керченского пролива потерпели крушение несколько судов, в результате в море – на небольшом участке вылилось около 100 тонн нефтепродуктов.

В 2010 году в Мексиканском заливе произошла катастрофа планетарного масштаба. После 36-часового пожара нефтяная платформа затонула, после чего в океан стало поступать до 1000 тонн нефти в сутки. В Мексиканском заливе образовалось огромное нефтяное пятно размером 78 на 128 км, которое, в конечном счете, достигло побережья Луизианы, Флориды и Алабамы (рис 1-4). Сократить утечку удалось только через пять месяцев.

Нефть и нефтепродукты, находящиеся в водных экосистемах, пагубно действуют на все звенья экологической цепи, от микроскопических водорослей до млекопитающих.

Продолжающиеся загрязнения морей и пресных водоемов нефтью и нефтепродуктами ставят перед исследователями задачу поиска путей восстановления естественных показателей воды.

В настоящее время существует большое количество методов и способов очистки загрязненных вод, которые можно разделить на следующие.

Механическая очистка основана на процеживании, фильтровании, отстаивании и инерционном разделении различных примесей и отходов. Такой способ очистки стоков позволяет отделять нерастворимые примеси и взвешенные частицы, находящиеся в воде. Механические методы очистки являются самыми дешёвыми, однако их применение не всегда эффективно.

В процессе химической очистки стоков может накапливаться большое количество осадка, который необходимо отфильтровывать и утилизировать иными способами очистки. Один из самых эффективных (но дорогих) способов очистки воды – это использование процессов коагуляции, сорбции, экстракции, электролиза, ультрафильтрации, ионообменной очистки и обратного осмоса. Эти физико-химические способы очистки сточных водотличаются удовлетворительными показателями очистки воды от углеводородов нефти. Тем не менее, при их широком использовании необходимо строить специальные очистные сооружения, иметь дорогие химические реагенты и т.д.

Биологический способ очистки нефтезагрязненной воды эффективен для обезвреживания стоков различного происхождения и основан на применении специальных углеводородокисляющих микроорганизмов. Большой эффективностью обладают биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды в снятии легкоразрушаемой органики с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и иных микроорганизмов (Fergusson S., 2003).

Перечисленные выше методы в основном используются для очистки стоков и водных акваторий суши. В морях используются иные методы.

Для ликвидации разлива нефти в открытом море используют механические, термические, физико-химические и биологические методы.

Одним из главных методов ликвидации разлива нефти является механический ее сбор разлитой нефти и нефтепродуктов в сочетании с боновыми заграждениями. Их предназначением является предотвращение растекания нефти по водной поверхности, увеличение ее концентрации для облегчения процесса уборки, а также отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов. Нефтесорбирующие боны являются надежной, эффективной и простой в обслуживании, экологически безопасной и экономически приемлемой системой очистки вод от нефтяных загрязнений. Наибольшая эффективность при этом достигается в первые часы после разлива нефти. Для очистки акваторий и ликвидации разливов нефти (сбор нефти и мусора) используются различные конструкции нефтесборщиков.

Термический метод основан на выжигании нефти, применяется при достаточной толщине слоя и сразу же после загрязнения, до образования эмульсий с водой. Этот метод, как правило, применяется в сочетании с другими методами ликвидации разлива.

Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов эффективен в тех случаях, когда механический сбор нефти невозможен, например, при малой толщине пленки или когда разлившаяся нефть представляет реальную угрозу экологически уязвимым районам. Диспергенты представляют собой специальные химические вещества, которые применяются для активизации естественного рассеивания (растворения) нефти с целью облегчить ее удаление с поверхности воды раньше, чем разлив достигнет экологически уязвимого района. Сорбенты (мелко измельченные растительные остатки травянистых и древесных растений, торф, лишайники и др.) при взаимодействии с водной поверхностью впитывают нефтепродукты, после чего образуются комья, насыщенного нефтью. Их в дальнейшем убирают механическими способами, а оставшиеся частички подвергаются разрушению разнообразным путем, включая биологическим.

Биологический метод основан на применении микроорганизмов, утилизирующих нефть и нефтепродукты. Он в основном используется после применения механического и физико-химического методов.

Среди известных биологических методов особое место занимают биотехнологии с использованием биопрепаратов и консорциумов микроорганизмов, созданных на основе аборигенной микрофлоры, присутствующей в природных сточных водах. Известно большое разнообразие коммерческих биопрепаратов, действие которых основано на биохимическом разрушении углеводородов, входящих в его состав штаммами микроорганизмов. В состав биопрепаратов чаще всего входит один или несколько разновидностей микроорганизмов.

Применение биологического способа очистки отличается от других методов экологической безопасностью, большой эффективностью, а также экономической рентабельностью. При оптимальном выборе консорциума микроорганизмов в сочетании с применением биостимулирующих веществ (некоторых органических веществ, минеральных удобрений и др.) удается ускорить биологическое окисление нефтяных загрязнений в десятки и сотни раз и снизить остаточное содержание нефтепродуктов практически до нулевых значений (Морозов Н.В., 2001).

При утилизации углеводородов нефти с помощью консорциумов микроорганизмов и биопрепаратов необходимо учитывать климатические условия (в основном показатели рН и температуры), свойства нефти определенных месторождений, а также взаимодействия применяемых микроорганизмов с аборигенной микрофлорой очищаемых объектов.

В настоящее время, существует широкий класс гетеротрофных микроорганизмов, включенных в состав бактериальных препаратов. При этом каждый отдельный комплекс микроорганизмов отличается своей индивидуальностью по отношению к тем или иным углеводородам нефти. Например, монобактериальные препараты характеризуются узкой специфичностью по отношению к отдельным углеводородам, небольшим интервалом рН, солености, температуры, концентрации углеводородов. В этом заключается их недостаток.

В природных условиях в разложении нефти принимает участие целый микробиоценоз с характерной структурой трофических связей и энергетического обмена. Поэтому полибактериальные препараты имеют более широкие адаптационные и экологические возможности для использования микроорганизмов в процессах очистки.

Благодаря тому, что в состав консорциума входит большое количество штаммов микроорганизмов они быстро адаптируются к различным условиям среды обитания. Консорциум как бы «настраивается» на работу с определенными углеводородами, содержащимися в сточных водах. При изменении условий среды, в том числе и состава загрязнителей они быстро перестраивают свой метаболизм за счет изменения структуры консорциума. Препарат не оказывает разрушающего действия (в отличие от агрессивных химических средств) на оборудование и является экологически безопасным.

Консорциум углеводородокисляющих микроорганизмов предназначен для глубокой очистки и доочистки углеводородсодержащих стоков:

1) автономно-плавающих судов, автозаправочных станций, станций мойки и ремонта автомашин, механизированных транспортных станций, предприятий местной промышленности и объектов малой канализации;

2) крупнотоннажных заводских стоков различных отраслей промышленности сельского хозяйства и быта с широким спектром остаточных нефтепродуктов и углеводородов;

3) при подготовке высококонцентрированных углеводородсодержащих сточных вод локальных производств, цехов органического синтеза и хозяйств до нормы отвода в биологические очистные сооружения для полного их обезвреживания;

4) при очистке и доочистке промаслянных балластных сточных вод автономно-плавающих судов;

5) при доочистке крупнотоннажных технологических стоков от остатка нефтепримесей после биологической очистки сточных вод.

6) Консорциум может быть использован и для очистки больших морских акваторий.

С полным вариантом статьи можно познакомиться на сайте Московского общества испытателей природы (http://www.moip.msu.ru)

Авторы: Николай Васильевич Морозов, Ольга Вадимовна Жукова (Казанский (Приволжский) федеральный университет morozov_nv@mail.ru olga29783@mail.ru ), Анатолий Павлович Садчиков (Международный биотехнологический центр Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова aquaecotox@ yandex. ru)

Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

Нефтяные загрязнения

Очистка воды от нефти при помощи экологичных сорбентов

На территории России нефть попадает в гидросферу преимущественно из трубопроводов. Каждый год во время ее транспортировки происходит около двух десятков тысяч аварий, в том числе не менее шестидесяти – крупных.

Очистка воды, берегов, дна водоемов, земли и сейчас выполняется с помощью механического метода, после чего все, что было собрано таким образом, помещается в нефтешламовые амбары, могильники. Но и они также небезопасны для окружающей среды, потому это вовсе не решение проблемы, а только ее «перемещение».

В результате таких действий за определенное количество времени углеродные соединения загрязнили огромнейшую площадь земли. Законы, касающиеся экологии, становятся все более строгими, не остается в стороне и неравнодушная общественность, потому в последнее время государство стало внимательнее относиться к проблеме обработки очищенных при помощи механического метода мест разлива нефти. Значительной эффективностью отличается такой способ очистки воды, суши, как использование сорбентов.

Загрязнения нефтепродуктами ликвидируются с помощью нижеследующих способов:

В стандартный очистительный процесс входит механический метод, очистка сорбентами, а также применение биопрепаратов, помогающих добиться уровня предельно допустимой концентрации.

Что касается сорбентов, они бывают 2-х видов: абсорбенты и адсорбенты. Первая разновидность представляет собой материалы, полностью проникающие в вещества, которые необходимо обезвредить, и поглощающие их. Тогда как вторая является материалами, выполняющими физическую поверхностную адсорбцию.

На территории России применяют большое количество сорбентов органического и неорганического происхождения.

Существует несколько их разновидностей:

— сорбенты, изготовленные из сапропеля, торфа;

— сорбенты, изготовленные из растительного сырья;

— синтетические материалы, и др.

Такие характеристики, как плавучесть, влагоемкость, нефтеемкость, определяют то, насколько эффективными являются сорбенты.

Каждый вид обладает своей поглотительной способностью. При выборе сорбента для очистки воды, земли руководствуются, как правило, степенью его эффективности и стоимостью материала. Но что, если сместить акценты и рассмотреть данный вопрос, руководствуясь экологической целесообразностью? Ведь задача сорбента заключается в как можно более эффективном очищении окружающей среды. И просто замечательно, если высокая степень эффективности будет «совмещаться» с экономической выгодностью применения сорбента.

В плане экологии, самыми важными характеристиками сорбентов является то, насколько чистым после них становится загрязненное место, «умеют» ли они биоразлагать углеводороды внутри себя; не менее важна также их неабразивность, отсутствие десорбции. При этом такой параметр, как нефтеемкость, весьма относителен. Так, к примеру, возьмем материал, на 1 кг своего вещества сорбирующий большое количество углеводородов: он имеет больший объем, но в объемной доле материал сорбирует меньшее количество нефти. На практике материалы-сорбенты, имеющие значительную нефтеемкость, показывают себя не так хорошо, как в теории. Кроме того, у них небольшой удельный вес, потому они становятся еще менее эффективными при ветреной погоде.

Рассмотрим для примера характеристики вспененного графита. Он может похвастаться значительной нефтеемкостью – один его килограмм сорбирует около пятидесяти пяти килограммов нефти. Однако даже маленький ветер способен его «унести»; также данный показатель может стать реальностью лишь при условии использования определенной технологии. Таким образом, высокая нефтеемкость – это одновременно и «хорошо», и «плохо».

Согласно современным экологическим законам, допускается применение только такого сорбирующего материала, который не представляет опасности для окружающей среды; также он должен биоразлагать сорбируемые углеводороды, выполнять качественную очистку воды, земли; не допускается абразивность, наличие десорбции; необходимо, чтобы материалом было удобно пользоваться.

С помощью материалов, имеющих подобные характеристики, можно очищать места, в которые не проедет оборудование, имеющее большие размеры и вес. В этом случае данный метод очистки из вспомогательного может превратиться в основной. После обработки загрязненного места разлив нефти локализируется, устраняется ее запах, видимость, происходит процесс ее биоразложения (при «подходящей» температуре воздуха).

К достоинствам сорбирующего материала, «умеющего» биоразгалать нефть, относятся рекультивация загрязненного места, «бюждетность» мер, направленных на устранение разлива.

Очистка воды от нефти

Очистка нефти от металлов и серы сочетает в себе набор технологических решений с реализацией различных вариантов организации экстракционного процесса, в том числе с использованием вращающихся спиральных колонок, центробежных экстракторов и установок сверхкритической экстракции. Данные технологические решения обеспечивают сокращение капитальных затрат на переработку нефти.

Очистка нефти от металлов и серы сегодня является актуальной задачей. Ряд элементов, находящихся в нефти , являются каталитическими ядами, быстро дезактивирующими дорогостоящие промышленные катализаторы нефтепереработки, что приводит к повышенному образованию газа и кокса, уменьшает общий объем получаемого топлива, снижает качество товарных нефтепродуктов, выводит из строя аппаратуру (за счет коррозии). Поэтому очистка нефти и ее отдельных фракций от микропримесей металлов и серы актуальна для нефтепереработки и нефтедобычи .

На сегодняшний день металлы, входящие в состав нефти , в основном безвозвратно теряются, нанося при этом большой экологический вред (ванадий и никель относятся к 1-му классу токсикологической опасности) или накапливаются в отходах производства — тяжелых нефтяных остатках. Поэтому выделение металлов из нефти актуально для снижения экологической напряженности в нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих районах.

Запасы разведанных руд ванадия и никеля истощаются. Подсчеты, основанные на сведениях об общей ежегодной добычи нефти и содержания в ней ванадия и никеля, показывают, что только в год наша страна безвозвратно теряет около 20 тыс. тонн никеля и 60 тыс. тонн ванадия. В связи с этим получение дополнительного сырья металлов актуально для металлургии.

Очистка нефти от металлов и серы сочетает в себе набор технологических решений с реализацией различных вариантов организации экстракционного процесса, в том числе с использованием вращающихся спиральных колонок, центробежных экстракторов и установок сверхкритической экстракции.

Уникальность разрабатываемого технического решения заключается в реализации особенностей процесса многоступенчатой экстракции в нефтепереработке — контактирование нефти с растворами (или парами) неорганических кислот, что позволяет лишь за счет изменения коэффициентов распределения неорганических компонентов выделять их из нефти ( органической фазы) в другую фазу без изменения физико-химических свойств и структурного состава нефти, поступающей на переработку .

Разработка конструкции экстрактора основана на том, что при применении центробежного экстрактора нефть (на рисунке обозначена желтым цветом) и несмешивающийся растворитель (на рисунке указан синим цветом) подаются в камеру смешения внизу корпуса. Вращающийся смесительный диск смешивает растворы в дисперсию (на рисунке выделено зеленым цветом). Эффективное смешение фаз обеспечивает максимальный массообмен между растворами. Затем фазы отделяется под действием гравитации или центробежной силы, в зависимости от вида выбранного экстрактора. Смесительная и сепаративная работа представляет собой одну фазу экстракции.

— сокращение капитальных затрат на переработку нефти. Уменьшение затрат на катализаторы нефтепереработки за счет увеличение их срока жизни (до 70%),

возможность очистки нефти от серы и металлов с низкими энергозатратами за счет отсутствия необходимости применения высоких температур и дополнительного ввода водорода,

— получение товарной нефти и готовой продукции с улучшенными свойствами (свободные от металлов и серы),

получение улучшенного сырья (вакуумного газойля) для производства игольчатого кокса,

— применение экстракционной технологии очистки нефти от металлов и серы на стадии добычи (особенно в режиме сверхкритической экстракции), что существенно сократит затраты на транспортировку нефти за счет снижения коррозии трубопроводов,

проведение очистки нефти от металлов одновременно с обезвоживанием,

— побочный продукт – сырье для производства востребованных на рынке металлов (ванадия, никеля и других).

Комплекс технологических решений по выделению металлов (деметаллизация) и серы из нефти и нефтепродуктов включает:

способ концентрирования микроэлементов в системе нефть – водная фаза в центробежном поле,

способ применения центробежного поля для удерживания систем нефть – водная фаза в разделительной колонне,

способ создания условий, препятствующих образованию эмульсий на межфазной границе в системах нефть – водная фаза,

способ оптимизации состава водной фазы для выделения металлов из нефти и нефтепродуктов в центробежном поле,

способ оптимизации условий выделения редкоземельных элементов из нефти в центробежном поле,

способ получения выделенных из нефти концентратов металлов для металлургической промышленности,

способ оптимизации гидродинамических условий и кинетики массопереноса при проведении экстракционного процесса в центробежном поле для количественного извлечения элементов из нефти,

способ извлечения металлов с коррозионными свойствами из нефти перед ее транспортировкой,

способ экстракционного выделения металлов из тяжелых нефтяных остатков.

Источники:
Нефтяные загрязнения
Нефтяные загрязнения. Очистка бактериальными препаратами Проблема охраны окружающей природной среды приобретает особую остроту в связи с загрязнением водоемов и почв нефтью и нефтепродуктами.
http://kontinentusa.com/neftyanye-zagryazneniya-ochistka-bakterialnymi-preparatami/
Очистка воды от нефти
На территории России нефть попадает в гидросферу преимущественно из трубопроводов.
http://zeleneet.com/ochistka-vody-ot-nefti-pri-pomoshhi-ekologichnyx-sorbentov/33110/
Очистка нефти от металлов и серы
Очистка нефти металлов и серы. Ряд элементов, находящихся в нефти, быстро дезактивируют дорогостоящие промышленные катализаторы нефтепереработки.
http://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/ochistka-nefti-ot-metallov-i-sery/

COMMENTS