Повышение экологической безопасности очистных сооружений НПЗ ОАО «Новойл»

Реферат

Дипломный проект содержит ___ страниц, 11 таблиц, 2 рисунков, 27 источников литературы.

СТОЧНЫЕ ВОДЫ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ, ОАО «НОВОЙЛ» .

Целью дипломного проекта является повышение экологической безопасности очистных сооружений НПЗ ОАО «Новойл» .

Проведена оценка значимости основных экологических аспектов. Предложен способ снижения нагрузки на окружающую среду путем внедрения оборотного водоснабжения, с помощью доочистки сточных вод.

Даны рекомендации по электробезопасности, молниезащите, пожаробезопасности и обеспечению безопасных условий работы при ликвидации аварийных ситуаций.

Разработана программа на языке Turbo Pascal, предназначенная для облегчения технологических расчетов.

Произведен расчет платы выбросов вредных веществ в водные объекты.

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ В дипломном проекте были использованы следующие нормативные документы:

ГОСТ 12.1.003−83 «Шум. Общие требования безопасности»

ГОСТ 12.1.018−93 (2001)" Пожаробезопасность статического электричества. Общие требования"

ГОСТ 12.1.029−80 «Средства и методы защиты от шума»

ГОСТ 12.1.030−81 (2010)" Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление"

НПБ 105−03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»

СНиП II-4−79 — приведение естественного и искусственного освещения на рабочих местах;

СН 2.2.4/2.1.8.562−96 «Шум на рабочих местах, в жилых помещениях, общественных зданиях и на территориях жилой застройки»

СанПиН 2.2.4.548−96 «Гигиенические требования к микроклимату в производственных помещениях»

СНиП 23.05−95 «Естественное и искусственное освещение»

СНиП 2.04.01−85 «Внутренний водопровод и канализация зданий»

СНиП 2.04.02−84 «Водоснабжение, наружные сети и сооружения»

СНиП 2.04.02−85 «Канализация, наружные сети и сооружения»

СО 153−34.21.122−03 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций»

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ХПК — Химическое потребление кислорода БПК — Биохимическое потребление кислорода МОС — Механические очистные сооружения БОС — биологические очистные сооружения ОС — очистные сооружения;

ПК — подземная емкость ПО — полочный отстойник КНС — канализационная насосная станция ПДК — предельно-допустимая концентрация ПАВ — поверхностно-активное вещество СНиП — строительные нормы и правила СИЗ — средства индивидуальной защиты ЧС — чрезвычайная ситуация

• Введение
• 1. Обзор литературы
• 1.1 Источники загрязнения внутренних водоемов
• 1.2 Нормирование водопотребления на предприятиях
• 1.3 Нормирование вредных веществ, сбрасываемых со сточными водами
• 1.4 Сокращение водопотребления
• 1.5 Организация водооборотных циклов
• 1.6 Методы очистки сточных вод
• 1.6.1 Механические методы очистки сточных вод
• 1.6.2 Биологические методы очистки
• 1.6.3 Физико-химические методы очистки
• 2. Технологический раздел
• 2.1 Краткая характеристика ОАО «Новойл»
• 2.2 Краткая характеристика участка очистных сооружений и существующих систем канализации ОАО «Новойл»
• 2.3 Масляное производство
• 2.4 Технологическая схема механической очистки стоков
• 2.5 Принципиальная схема системы механической очистки сточных вод масляного производства
• 2.6 Расчет оборудования очистного сооружения
• 2.7 Расчет горизонтальной песколовки
• 2.8 Расчет нефтеловушки
• 2.9 Материальный баланс механической очистки
• 3. Экономический раздел
• 3.1 Определение стоимости необходимого оборудования
• 3.2 Расчет годовых амортизационных отчислений
• 3.3 Расчет потребности в энергетических ресурсах
• 3.4 Расчет предотвращенного экологического ущерба от загрязнения водных ресурсов
• 3.5 Определение экономической эффективности, окупаемости и рентабельности разработанной технологии
• 4. Моделирование и оптимизация проекта
• 4.1 Описание формул
• 4.2 Таблица констант и неизвестных параметров
• 4.3 Блок схема программы
• 4.4 Текст программы
• 4.5 Результаты расчета
• 5. Безопасность и экологичность проекта
• 5.1 Характеристика технологического процесса
• 5.2 Пожарная безопасность
• 5.3 Электробезопасность
• 5.3.1 Защита от электрического тока
• 5.3.2 Защита от статического электричества
• 5.3.3 Молниезащита
• 5.4 Вентиляция
• 5.5 Защита от шума и вибрации
• 5.6 Освещение
• 5.7 Индивидуальные средства защиты
• 5.8 Средства коллективной защиты работающих
• 5.9 Охрана окружающей среды
• 5.10 Защита в чрезвычайных ситуациях
• Заключение
• Список используемой литературы

Последние десятилетия высокими темпами развивается нефтехимическая промышленность, которая связана с различными технологическими процессами. Так как производство не совершенно, то случается, что многие процессы, использующие водные ресурсы, проходят с выбросом каких-либо загрязняющих веществ, которые попадая в воду ухудшают ее качество. Поэтому в настоящее время вопросы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов для предприятий нефтехимической промышленности приобретают исключительное значение. Бурное развитие промышленности вызывает необходимость предотвращения отрицательного воздействия производственных сточных вод на водоемы.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются, недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий. Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик и т. д.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества.

Самым распространенным загрязняющим веществом гидросферы является нефть и нефтепродукты. Около 80% проб природных вод в той или иной концентрации содержат нефтепродукты.

очистное сооружение экологическая безопасность В связи с этим целью данного дипломного проекта является анализ экологического состояния механических очистных сооружений ОАО «Новойл» .

В зависимости от степени их загрязнённости и наличия средств применяют различные методы очистки сточных вод.

В результате процессов биологической очистки сточная вода может быть очищена от многих органических и некоторых неорганических примесей.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1) рассмотреть технологию очистки сточных вод и технологическую схему МОС;

предложить рекомендации по совершенствованию технологии механической очистки сточных вод при реконструкции действующих МОС;

проанализировать опасные факторы МОС с точки зрения охраны труда и производственной безопасности и предложить мероприятия по обеспечению безопасных условий работы МОС;

разработать программу Turbo Pascal, предназначенную для облегчения технологических расчетов.

произвести расчет платы за выбросы вредных веществ в атмосферный воздух и сбросы вредных веществ в водные объекты.

1. Обзор литературы

Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300−3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т. д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т. д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т. ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т. д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды. Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды. Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде, нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т. д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Выбросы загрязняющих веществ нефтеперерабатывающих заводов приводят к загрязнению атмосферы, гидросферы и литосферы. Решить эту проблему можно следующим образом: создать водонезагрязняющие технологические аппараты, разработать и внедрить экологически чистые методы очистки сточных вод. К числу последних следует отнести механические, биологические методы очистки стоков.

1.1 Источники загрязнения внутренних водоемов

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое — повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое — наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое — наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное — присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое — выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т. д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т. д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т. ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т. д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т. д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме — беспозвоночных — неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют «тепловое загрязнение», которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей — так называемого «цветения воды». Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

1.2 Нормирование водопотребления на предприятиях

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность относится к водоемким отраслям народного хозяйства. Большую часть воды используют для охлаждения и конденсации продуктовых потоков. В значительной части технологических процессов воду потребляют как растворитель или реагент, вводят в виде пара. Вода, пройдя тот или иной производственный цикл, претерпевают различные изменения либо безвозвратно теряется. Образующиеся сточные воды содержат растворимые и нерастворимые органические и неорганические вещества, включая токсичные.

Сточные воды — это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц. В среднем 1 м³ недостаточно очищенных сточных вод промышленного производства делает не пригодными к использованию 10 — 50 м³ воды производственных источников.

Количество сточных вод определяют в зависимости от мощности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения. Норма водопотребления — целесообразное количество воды, необходимое для производственного процесса и установленное на основании научно обоснованного расчета или передового опыта. Норма водоотведения — количество сточных вод, отводимых от промышленного предприятия в водоем, при целесообразной норме водопотребления.

Укрупненная норма водоотведения для различных отраслей промышленности колеблется в широких пределах: при добыче 1 т нефти — 0,4 м³ сточных вод; выплавке 1 т стали — 0,1 м³, производстве 1 т вискозного волокна — 230 м³, 1 т хлеба — 3 м³, выпуске одного автобуса — 80 м³ и т. д.

Норма водоотведения бытовых сточных вод от населенных пунктов и городов зависит от степени благоустройства районов жилой застройки и колеблется в пределах 125−350 л/сут. на одного жителя.

Промышленные сточные воды разделяют на загрязненные, непосредственно контактировавшие с химическими веществами, и на условно чистые, применяемые в основном для целей охлаждения или нагревания в теплообменной аппаратуре.

Четкая классификация промышленных стоков затруднена из-за разнообразия загрязнений в них. На химических предприятиях стоки даже одинаковых цехов нередко отличаются по составу. В соответствии с одной из классификаций выделяют две основные группы сточных вод: содержащие органические вещества; содержащие неорганические примеси.

К первой группе относятся сточные воды нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, предприятий органического синтеза и синтетического каучука, коксохимических, газосланцевых и др. Они содержат нефть и нефтепродукты, нафтеновые кислоты, спирты, кетоны, альдегиды, ПАВ, фенолы, смолы, аммиак, сероводород и др.

Ко второй группе относятся сточные воды содовых, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд, шахт и рудников, катализаторных фабрик и др. Они содержат кислоты, щелочи, соли, сернистые соединения, ионы тяжелых металлов, взвешенные минеральные вещества и др.

Для нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности характерны сточные воды обеих групп.

Нефть и нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных загрязняющих веществ природных вод. Помимо углеводородов в них находятся кислород-, серо — и азотсодержащие соединения. Малосернистые нефти содержат до 0,5% серы, высокосернистые — свыше 2%. Содержание азота и кислорода колеблется от десятых долей 1,2 — 1,8%. В нефтях обнаружено свыше 20 различных элементов (V, Ni, Са, Mg, Fe, Al, Si, Na и др.).

Поступившая в воду нефть образует слой сначала на поверхности, при этом легкие углеводороды начинают испаряться. В водный раствор переходят жирные, карбоновые и нафтеновые кислоты, а также фенолы, крезолы. Через несколько суток после поступления нефтепродуктов в воду и результате химического и биохимического разложения образуют другие растворимые соединения — окисленные углеводороды, токсичность которых значительно выше, чем неокисленных углеводородов. Часть содержащейся в воде нефти и продуктов её разложения сорбируют донные отложения, причем наибольшей сорбционной способностью обладают глинистые илы. Оседающие на дно отмершие водоросли сорбируют растворенные в воде металлы, прежде всего цинк. При разложении растительных остатков в придонных слоях воды образуется сероводород, вступающий в соединение с металлами. В результате в донных отложениях появляются плохорастворимые сульфиды металлов.

Промышленные сточные воды классифицируют также по дисперсионному составу загрязняющего вещества. В соответствии с этой классификацией выделяют четыре группы сточных вод:

1. содержащие нерастворимые в воде примеси с величиной частиц 10−5 — 10−4 м и более;

2. представляющие собой коллоидные растворы;

3. содержащие растворенные газы и молекулярно — растворимые органические вещества;

4. содержащие вещества, диссоциирующие на ионы.

Такая классификация позволяет предложить для каждой группы определенные методы очистки сточных вод.

Основные принципы выбора системы сбора и очистки сточных вод — необходимость максимального уменьшения количества сточных вод и снижения содержания в них примесей; возможность извлечения из сточных вод ценных примесей и их последующей утилизации; повторное использование сточных вод (исходных, очищенных) в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения.

Сокращение потребления воды и уменьшение загрязнения водоемов возможно при создании технологических систем, обеспечивающих многократное использование воды без сброса загрязненных сточных вод в водоемы (добавление исходной воды вызвано только технологической необходимостью и естественными потерями). Организация производства с минимальными отходами предполагает разработку новых технологических процессов с сокращенным потреблением исходной воды и образованием сточных вод либо с исключением воды из технологических операций; локальную обработку сточных вод с утилизацией ценных компонентов и подготовкой воды для повторного использования; создание системы оборотного водоснабжения, включающей использование паводковых вод и атмосферных осадков, отводимых с территории предприятия.

1.3 Нормирование вредных веществ, сбрасываемых со сточными водами

Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря загрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем, хотя водоемы и способны к самоочищению путем биохимического распада органических веществ под действием микроорганизмов. Самоочищающая способность реки зависит от запаса растворенного кислорода, а также от скорости речного потока, химического состава воды, ее температуры, массы взвешенных веществ, донного осадка и др. Под воздействием природных факторов могут образовываться вторичные продукты распада загрязнений, отрицательно влияющие на качество воды. Поэтому сточные воды, а также их смеси перед спуском в водоем должны быть очищены до такой степени, чтобы они не оказали на него вредного влияния.

Для нормального протекания процесса самоочищения, прежде всего необходимо наличие в водоеме после спуска в него сточных вод запаса растворенного кислорода. Химическое или бактериальное окисление органических веществ, содержащихся в сточных водах, приводит к снижению концентрации растворенного в воде кислорода (1 л воды содержится всего 8−9 мл растворенного кислорода, в 1 л воздуха — 210 мл кислорода). Влияние дезоксигенизирующих (снижающих содержание кислорода) агентов выражается в замене нормальной флоры и фауны водоема примитивной, приспособленной к существованию в анаэробных условиях. Органические вещества, взаимодействуя с растворенным кислородом, окисляются до углекислого газа и воды, потребляя различное количество кислорода. Поэтому введен обобщенный показатель, позволяющий оценить суммарное количество загрязнений в воде по поглощению кислорода.

Таким показателем является биохимической потребление кислорода (БПК), равное количеству кислорода, поглощаемого при окислении конкретного вещества в определенный отрезок времени. БПК выражается в миллиграммах потребного кислорода на 1 г окисляемого вещества (мг О2/г), а в растворах — в миллиграммах потребного кислорода на 1 л раствора (мг О2/л). Наряду с БПК установлен показатель химического (бихроматного) потребления кислорода (ХПК), т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, которую также выражают в мг О2 на 1 мг вещества [12]

В зависимости от времени, за которое определяется БПК, различают БПК5 (пятидневное), БПК20 (двадцатидневное), БПКполн (полное, когда окисление заканчивается). По нормам БПКполн не должно превышать в водоемах первой категории (воды нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, предприятии органического синтеза и. т.д.) — 3 мг О2/л, второй (воды содовых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, никелевых руд и. т.д.) — 6 мг О2/л. БПК промышленных стоков в зависимости от производства и состава стоков составляет 200 — 3000 мг О2/л. Это значит, что при сбросе таких стоков содержание кислорода в водоеме значительно уменьшается либо он потребляется полностью. Это вызывает гибель планктона, бентоса, рыбы и других организмов, живущих в водоеме и нуждающихся в кислороде. Одновременно усиленно развиваются анаэробные микроорганизмы, биологическое равновесие нарушается, возникает загнивание водоема. Следовательно, необходимо очистка стоков до такой степени, чтобы при сбросе их в водоемы и смешении с водой водоема БПК соответствовало норме, установленной санитарными правилами.

Для нормирования содержания вредных веществ в воде водоема применяют три лимитирующих показателя вредного действия (пороговые концентрации, мг/л). Санитарно — токсикологический показатель лимитирует токсическое действие данного вещества на людей и животных; общесанитарный — нормирует влияние этого вещества на природные свойства водоема и его способность обезвреживать органические вещества; органолептический — характеризует вкус, запах, цвет воды водоема после смешения со сточными водами.

Предельно допустимой концентрацией (ПДК) вредного вещества в воде водоемов, используемой для питьевых и культурно-бытовых целей, считается максимальная концентрация, которая не оказывает прямого или опосредованного влияние на здоровье настоящего и последующих поколений, выявляемого современными методами исследования, при воздействии на организм человека в течение всей жизни и не ухудшает гигиенические условия водопользования.

ПДК вещества в воде водоемов устанавливается по тому показателю вредного действия (санитарно-токсикологическому, общесанитарному, органолептическому), которому соответствует наименьшая пороговая или подпороговая (для санитарно-токсикологического) концентрация (таблица 1.2). Этот показатель определяет наиболее вероятное неблагоприятное действие наименьших концентраций загрязняющего вещества и называется лимитирующим показателем вредного действия. Нормирование веществ по одному из таких показателей создает известный запас надежности по двум другим показателям.

* Нормируется по органолептическому показателю вредного действия.

** То же, по санитарно-токсикологическому (на организм животных).

*** То же, по общесанитарному.

Со сточными водами в водоем обычно сбрасывается не одно, а несколько вредных веществ. В этом случае при нормировании учитывают совместно действие вредных веществ, для которых уже разработаны и обоснованы ПДК.

В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения» качество воды водоема после сброса в него сточных вод должно соответствовать следующим основным требованиям: количество растворенного в воде кислорода — не менее 4 мг/л; БПКполн при 20 0С — не выше 3 мг/л; содержание взвешенных веществ в воде после сброса сточных вод не должно увеличиваться более чем на 0,25 и 0,75 мг/л для водоемов соответственно первой и второй категории; минеральный осадок — не более 1000 мг/л, в том числе хлориды — 350, сульфаты — 500 мг/л; запахи и привкусы воды должны отсутствовать, кислотность воды — 6,5? рН? 8,5; на поверхности воды не должно быть плавающих примесей, пленок, пятен масел, нефтепродуктов; в воде не должны содержаться ядовитые вещества в концентрациях, оказывающих вредное действие на людей и животных. Категорически запрещается сбрасывать в водоемы радиоактивные сточные воды. Выполнение этих требований обязательно для проектировщиков, строителей и эксплуатационников. За их соблюдением установлен надзор, и виновные в их нарушении наказываются по закону. Правила ориентируют на преимущественное сокращение объемов сточных вод с вредными примесями путем внедрения прогрессивных технологий и водооборотных циклов.

1.4 Сокращение водопотребления

Производства органических веществ из углеводородов нефти и газа (нефтехимическая и химическая промышленность) и производства топлив, масел, углеводородного сырья химических процессов (нефтеперерабатывающая промышленность) относятся к водоемким. Большую часть воды расходуют для охлаждения и конденсации продуктовых потоков. В значительной части технологических процессов воду используют как растворитель или вводят в виде пара. Воду применяют и как реагент химических реакций.

На современных отечественных предприятиях удельный расход свежей и количество сточных вод соответствует показателям, достигнутым на аналогичных зарубежных заводах. На НПЗ Канады норма образования сточных вод составляет, например, 0,8 — 1,58 м3/т. В Западной Европе на заводах топливного профиля достигнут, весьма низкий расход свежей воды — 0,07 — 0,13 м3/т, количество сточных вод — 0,12 — 0,15 м3/т. Однако эти показатели существенно различны для однотипных предприятий. Расход оборотной воды также колеблется в широких пределах: от 0,88 до 28,8 м3/т в Канаде и от 0,14 до 36,8 м3/т в Западной Европе. Средний удельный расход свежей воды на отечественных заводах топливного и топливно-масляного профиля — 1,03 — 1,3 м3/т, для новых предприятий расход планируется на уровне лучших действующих заводов — 0,12 м³ на 1 т нефти. Основные пути улучшения водообеспечения промышленных предприятий следующие:

разработка новых технологий, характеризующихся сокращением потребляемой воды и образующихся загрязненных стоков либо полным исключением воды из технологических операций;

создание локальных систем обезвреживания стоков отдельных производств, включающих извлечение из них и утилизацию ценных компонентов, подготовку очищенной воды к повторному использованию;

организация замкнутых водооборотных систем, включая сбор и использование очищенных сточных вод, паводковых вод и атмосферных осадков с территории предприятия.

Существенное снижение водопотребления достигается при замене водяного охлаждения воздушным. Действующими в отрасли нормами технологического проектирования водяное охлаждение допускается лишь в тех случаях, когда по каким-либо причинам воздушное охлаждение невозможно. Аппараты воздушного охлаждения могут быть использованы вместо градирен для отвода избыточного тепла воды. Градирни открытого типа сложны в эксплуатации, в обычных условиях унос капельной влаги из градирен достигает 0,3% и более, при этом в районе градирен загрязняются воздушный бассейн и почва. Особенно эффективны закрытые оборотные системы с аппаратами воздушного охлаждения высокозастывающих продуктов.

Воздушное охлаждение позволяет сократить потребность в охлаждающей воде на действующих предприятиях на 60 — 75% и следовательно, объем сточных вод — на 25 — 45%. Соответственно снижаются потери сырья, основных и побочных продуктов, уменьшаются капитальные затраты и эксплуатационные расходы на водопотребление и водоотведение (канализацию).

Водопотребление снижается также при замене барометрических конденсаторов смешения (для создания вакуума) поверхностными аппаратами. Расход охлаждающей воды при этом сокращается в 3 — 4 раза, экономится энергия на перекачку воды, уменьшаются газовые выбросы в атмосферу.

Экономии воды способствует комбинирование процессов, так как жесткие связи по сырью между блоками установок позволяют устранить промежуточное охлаждение продуктовых потоков, а избыточное тепло на одном блоке утилизировать на других.

Расход воды снижается при повторном — последовательном использовании охлаждающей воды как на отдельных технологических установках, так и на смежных установках и некоторых объектах общезаводского хозяйства. Особенно эффективно оно в случае предварительной стабилизации свежей и оборотной воды против выпадения и разложения солей жесткости или специальной химической водоочистке свежей воды. Воду при этом можно нагревать до более высоких температур, так как накипь на трубах не образуется, а перед поступлением на градирню предварительно охлаждать с утилизацией тепла для отопления помещений, теплиц или производства холода. При такой схеме расход воды уменьшается в несколько раз.

Различный качественный и количественный состав загрязнений, поступающих в воду, не позволяет создать универсальный метод очистки сточных вод. При разработке мало — и безотходных технологий необходимо решать задачу и создания бессточных производств, т. е. замкнутых водооборотных циклов. Основу замкнутых систем водного хозяйства составляют локальные замкнутые системы технического водоснабжения. С созданием крупнокомбинированных установок на нефтеперерабатывающих заводах, крупных комплексов на нефтехимических предприятиях сооружение локальных систем оборотного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод экономически выгодно. В этом случае снижаются затраты на биологическую очистку сточных вод, улучшается контроль за их качеством, сокращаются потери продуктов, уменьшается загрязненность окружающей среды. Экономически целесообразна децентрализация оборотного водоснабжения на действующих заводах с подключением к оборотным системам ограниченного числа технологических установок. При рассредоточении оборотного водоснабжения и уменьшении объема циркулирующей воды можно использовать герметизированные напорные системы водооборота и канализации сточных вод.

На ряде предприятий США и Западной Европы предусмотрены раздельные системы канализации: ливневая, хозяйственно-фекальная, условно чистая для ливневых вод и несколько производственных. Это позволяет распределять сточные воды с учетом степени их загрязненности, качества и свойств загрязнителей, выбирать наиболее оптимальные и дешевые методы очистки для возвращения в оборотные системы. Некоторые типы вод, например слабощелочные и слабокислые, целесообразно отводить в одну систему для их взаимной нейтрализации и экономии реагентов.

Сточные воды, содержащие нефтепродукты, не следует смешивать со сточными водами, содержащими вещества, способные образовывать трудно разрушаемые эмульсии, стойкую пену или увеличивать потери от испарения.

Оптимальное решение проблемы предотвращения загрязнения водоемов и уменьшения дефицита воды — создание экономически рациональных замкнутых систем водного хозяйства предприятий.

1.5 Организация водооборотных циклов

Основной путь уменьшения сброса в водоемы загрязненных и условно чистых вод — повторное их использование, т. е. организация оборотного водообеспечения.

Незагрязненные нагретые сточные воды поступают на охладительные установки (градирни, охладительные пруды), а затем возвращаются в оборотную систему водообеспечения. Загрязненные сточные воды поступают на очистные сооружения. После очистки часть отработанных сточных вод подают в систему оборотного водообеспечения, если их состав удовлетворяет нормативным требованиям.

Для возвращения в производство всех отработанных вод предприятия разрабатывают замкнутые системы водообеспечення. В каждой отрасли эту задачу решают по-разному с учетом специфики производств, однако основные принципы формирования замкнутых систем водообеспечения для всех отраслей общие. Это учет технологических особенностей предприятий, имеющихся источников свежей воды и ее качества, наличия источников загрязнения и возможных потребителей отходов производства, а также климатических, рельефных и других особенностей промышленного региона в целом.

Исходя из существующего технического уровня отраслей, повторно используется 92−98% воды. В отдельных производствах этот показатель достиг 100%, т. е. воду используют многократно без сброса загрязненных стоков в водоемы. Так, на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности оборотные системы обеспечивают 91% производственных потребностей в воде. На Мажейкском, Кременчугском, Лисичанском нефтеперерабатывающих заводах использование оборотной воды приближается к 100%. Замкнутые системы на действующих предприятиях внедряют постадийно с постепенным увеличением оборотного водообеспечения.

Однако переход от частичных оборотных систем к полностью замкнутым оборотным системам связан не только с капитальными дополнительными затратами на строительство соответствующих очистных сооружений, но и с решением двух основных задач: устранение минерализации и покрытие потерь оборотной воды.

При циркуляции в системе часть воды испаряется в градирнях, с поверхности открытых прудов и очистных сооружений, при удалении шламов и осадков, теряется в результате участия в химических реакциях, подвергается различным физико-химическим воздействиям, в том числе упариванию, в результате чего в ней увеличивается концентрация солей и накипеобразующих соединений. При многократном использовании в воде накапливаются механические взвеси, различные коррозионно-агрессивные соединения и микроорганизмы. Все это вызывает интенсивное отложение накипи и коррозию конденсационно-холодильного оборудования, ухудшает теплопередачу. Из-за увеличения содержания в воде солей, в том числе солей кальция и магния, других примесей требуются вывод части воды и замена ее свежей. С этой целью осуществляют так называемую подпитку, или продувку системы. Взамен сброшенной из водоема забирают, свежую воду. Покрыть потери оборотной воды можно за счет бытовых сточных вод, а также дождевых и паводковых вод после предварительной их подготовки.

1.6 Методы очистки сточных вод

Методы очистки сточных вод можно разделить на три группы: механические, физико-химические, биохимические и др.

В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки вод включают сооружения физико-химической или биохимической очистки, а при более высоких требованиях — глубокой очистки. Очищенные сточные воды направляют в оборотные системы водообеспечения или сбрасывают в водоем. Обработанный осадок утилизируют, уничтожают или складируют.

1.6.1 Механические методы очистки сточных вод

Механические методы очистки промышленных сточных вод применяют для выделения нерастворимых минеральных и органических примесей — взвешенных частиц размером более 5 — 10 мкм. Для удаления более легких частиц необходимо их предварительное укрупнение.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации, гидроциклонами и в центрифугах удаляются механические примеси.

Способом отстаивания из производственных сточных вод выделяют нерастворенные и частично коллоидальные загрязнения минерального и органического происхождения.

Для очистки вод от нерастворенных примесей используют отстойники (горизонтальные и радиальные) специального назначения: шламоотстойники, нефтеловушки, смолоуловители, сгустители и др.

На рисунке 1.2 изображен радиальный отстойник.

Радиальный отстойник: 1 — центральная труба; 2 — приямок для осадка; 3 — вращающийся механизм для сгребания осадка; 4 — сборный периферийный лоток; 5 — полочные блоки; I — сточные воды; II — осадок; III — осветленные сточные воды

Рисунок 1.2 — Принципиальная схема радиального отстойника (обозначения в тексте)

Способом фильтрования задерживают нерастворенные примеси, не осевшие при отстаивании. Для этой цели используют песчаные, диатомитовые и сетчатые фильтры с фильтрующим слоем. Песчаные фильтры применяют при очистке производственных сточных вод в тех случаях, когда отстаивание не дает нужного эффекта. Иногда используют двухслойные фильтры: в нижнем слое загружается песок, в верхнем — антранцитовая крошка. На предприятиях бумажной промышленности для улавливания волокон применяют сетчатые и вакуумные фильтры.

На рисунке 1.3 изображен напорный двухъярусный фильтр.

Рисунок 1.3 — Напорный двухъярусный фильтр с плавающей загрузкой: I — сточные воды; II — очищенные воды; III — шлам; IV — сжатый воздух; V — промывная вода.

Центрифуги и гидроциклоны используют для осветления производственных сточных вод и сгущения осадка. Гидроциклон представляет собой металлический сосуд конической формы. Под влиянием центробежной силы при вращательном движении частицы взвешенных веществ скапливаются у стенок и сползают вниз.

1.6.2 Биологические методы очистки

Среди методов очистки сточных вод большую роль играет биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки — огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало — активный ил из бактерий и микроскопических животных.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической. Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, производстве искусственного волокна.

1.6.3 Физико-химические методы очистки

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т. д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях — электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

В настоящее время во всём мире, в том числе и в России, остро стоят проблемы различных загрязнений воздуха, почвы, воды. Ни один город и ни одно предприятие не может обойтись без потребления воды. Зачастую воды использованные на различные нужды становятся не пригодными для дальнейшего использования, то есть загрязняются. Таким образом, образуются бытовые, производственные и атмосферные сточные воды.

Наиболее сложны по составу сточные воды промышленных предприятий. На формирование производственных сточных вод влияет вид перерабатываемого сырья, технологический процесс производства, применяемые реагенты, промежуточные изделия и продукты, состав исходной воды, местные условия и др.

Для повторного использования, а так же для выпуска в водоёмы, сточные воды всё больше подвергают очистке. В зависимости от степени их загрязнённости и наличия средств применяют различные методы очистки сточных вод.

Наиболее простая и относительно не дорогостоящая — механическая очистка сточных вод, которая обычно предшествует биологической или физико-химической очистке.

В настоящее время во всём мире, в том числе и в России, остро стоят проблемы различных загрязнений воздуха, почвы, воды. Ни один город и ни одно предприятие не может обойтись без потребления воды. Зачастую воды использованные на различные нужды становятся не пригодными для дальнейшего использования, то есть загрязняются. Таким образом, образуются бытовые, производственные и атмосферные сточные воды.

Наиболее сложны по составу сточные воды промышленных предприятий. На формирование производственных сточных вод влияет вид перерабатываемого сырья, технологический процесс производства, применяемые реагенты, промежуточные изделия и продукты, состав исходной воды, местные условия и др.

Для повторного использования, а так же для выпуска в водоёмы, сточные воды всё больше подвергают очистке. В зависимости от степени их загрязнённости и наличия средств применяют различные методы очистки сточных вод.

Наиболее простая и относительно не дорогостоящая — механическая очистка сточных вод, которая обычно предшествует биологической или физико-химической очистке.

2. Технологический раздел

Самым распространенным загрязняющим веществом гидросферы является нефть и нефтепродукты. Около 80% проб природных вод в той или иной концентрации содержат нефтепродукты.

Сточные воды служат источником загрязнения и поднятия уровня грунтовых вод из-за негерметичности ОС (очистных сооружений) и стоков труб сетей общезаводской канализации. Отсутствие дренажа вокруг территории предприятия и организованного отвода с неё грунтовых вод, особенно при наклонном рельефе местности способствует распространению загрязнений на большие расстояния. При этом существует опасность загрязнения подземных и поверхностных водоисточников, размещенная не только в зоне деятельности предприятия, но и за её пределами.

Отходы НПЗ (нефтепродукты, механические примеси), попадая в водные объекты, отрицательно влияет на качество воды и санитарные условия жизни и водопользования населения, нанося этим и экономический ущерб. Это связано со свойствами веществ, сбрасываемых со сточными водами в водоемы.

2.1 Краткая характеристика ОАО «Новойл»

НПЗ расположено на одной промплощадке в северной промышленной зоне г. Уфы. Северная промзона находится в междуречье рек Белой и Уфы, в которой компактной группой расположен ряд разнопрофильных предприятий. Наиболее крупные из них — нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, в том числе НПЗ.

Местность в районе размещения ОАО «Новойл» слабо изрезана оврагами. Почвы черноземные, суглинистые. Уровень грунтовых вод находится на глубине около 2 м. Преобладающее направление ветра в течение года южное и юго-западное.

НПЗ расположен на высоком правом берегу реки Белой. Вплотную к его территории примыкает ТЭЦ-3. С восточной стороны от завода на расстоянии 0,5 км расположено ОАО «Уфаоргсинтез». К югу от заводу на расстоянии 4 км расположена селитебная зона (Калининский и Орджоникидзевский районы г. Уфы). Между НПЗ и селитебной зоной находятся ОАО «Уфимский нефтеперерабатывающий завод» и ряд разнопрофильных промышленных предприятий. На расстоянии 3 км к востоку расположен п. Степановка, в 6 км к северу — д. Ст. Турбаслы, в 4 км к северо-востоку — нефтебаза Черкассы, на расстоянии 0,8 км к северо-западу — ОАО «Уфанефтехим» .

На правом берегу реки Белой между НПЗ и ОАО «Уфанефтехим» расположен п. Ново-Александровка.

ОАО «Новойл» связано с городом электрифицированной железнодорожной и автотранспортной магистралью (западная дорога и Бирский тракт). Последний проходит между ОАО «Уфаоргсинтез» и ОАО «Новойл» .

2.2 Краткая характеристика участка очистных сооружений и существующих систем канализации ОАО «Новойл»