Загрязнение водных ресурсов нефтесодержащими соединениями представляет собой острую экологическую проблему, требующую результативных решений. Очистка сточных вод от нефтепродуктов – это совокупность технологических операций, направленных на извлечение данных загрязнителей, формирующихся в ходе деятельности различных предприятий. Действенное удаление продуктов переработки нефти позволяет минимизировать негативное влияние на окружающую среду и повторно использовать очищенную воду в производственных целях.

Источники многообразны и взаимосвязаны с различными секторами промышленности и хозяйства. К основным из них относятся:

• Нефтеперерабатывающие заводы: В ходе переработки нефти формируются нефтяные сточные воды с высокой концентрацией. Сбросы с НПЗ могут включать широкий спектр нефтесодержащих фракций, начиная от легкокипящих бензинов и заканчивая тяжелыми мазутами, что обуславливает необходимость применения многоступенчатых комплексов.
• Автозаправочные станции (АЗС): Протечки топлива и промывные воды с территории АЗС также выступают значимым источником нефтесодержащих веществ. На АЗС особенно значимо использование локальных очистных установок для предотвращения попадания нефти в почву и воду.
• Предприятия машиностроения и металлообработки: Применение смазочных материалов и охлаждающих жидкостей приводит к формированию нефтяных загрязнений. Для таких предприятий актуальна задача по утилизации и регенерации отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в целях сокращения объемов стоков.
• Транспортные предприятия: Смыв с дорожных покрытий и территорий депо, а также аварийные разливы горючего приводят к загрязнению стоков. На автотранспортных предприятиях следует предусматривать комплексы сбора и очистки дождевых и талых вод с территории.
• Предприятия химической промышленности: Производство различных химических веществ может сопровождаться формированием стоков, содержащих нефтяные соединения. Состав стоков химических предприятий может быть достаточно сложным, что требует индивидуального выбора технологии очистки.
• Бытовые стоки: В меньшей степени, но жилые здания также являются источниками нефтяных загрязнений (например, масла после жарки пищи). Несмотря на относительно невысокие концентрации, их вклад в общее загрязнение водных объектов может быть значительным.

Для контроля результативности очистки сточных вод от нефти и соблюдения нормативных требований нужно регулярно определять содержание нефтепродуктов в сточных водах. Существуют различные методы анализа, позволяющие установить концентрацию нефтепродуктов в сточных водах:

• Гравиметрический метод: Основан на экстрагировании нефтяных соединений из жидкости органическим растворителем и последующем взвешивании остатка после удаления растворителя. Этот метод отличается простотой исполнения, однако не позволяет определить состав загрязнений и может давать завышенные показатели из-за присутствия других экстрагируемых веществ.
• Спектрофотометрический метод: Базируется на измерении оптической плотности нефтесодержащего раствора в органическом растворителе при определенной длине волны. Метод более чувствителен, чем гравиметрический, и позволяет осуществлять анализ быстрее. Вместе с тем, он также не предоставляет информации о составе загрязнений.
• Газовая хроматография: Дает возможность разделить и идентифицировать отдельные компоненты нефтяных соединений в стоке, что предоставляет более детальную информацию об их составе. Это наиболее точный и информативный метод, но он требует дорогостоящего оборудования и квалифицированного персонала. Газовая хроматография часто применяется для установления источников загрязнения.

Выбор методики анализа зависит от требуемой точности и чувствительности, а также от наличия необходимого оборудования. Также важно учитывать нормативные требования к содержанию нефтесодержащих соединений в сбрасываемых стоках.

Загрязнения природных водных объектов представлены в различных формах:

• Свободные нефтепродукты: Находятся на поверхности воды в виде пленки или отдельных капель. Легко удаляются механическим способом. Сбор свободной нефтепродукции является первым шагом очистки и позволяет значительно снизить нагрузку на дальнейшие ступени.
• Эмульгированные нефтепродукты: смесь нефтесодержащих соединений и воды в виде устойчивой эмульсии требует применения более сложных методов: коагуляции и флотации. Устойчивость эмульсий зависит от типа загрязнений, присутствия эмульгаторов (поверхностно-активных веществ) и других факторов.
• Растворенные нефтепродукты: растворены в воде и удаляются сорбцией или путем биоочистки. Такие загрязнения сложнее всего удалить, поскольку они не образуют отдельных фаз.

Соотношение различных форм загрязнений зависит от типа источника и условий сброса стоков. К примеру, при аварийных разливах преобладают свободные нефтесодержащие вещества, а при сбросе стоков с предприятий – эмульгированные и растворенные.

Методы выбираются на основе концентрации нефтепродуктов в стоке и необходимой степени очистки. Как правило, используется комбинация различных способов, включающая механические, физико-химические и биологические подходы. Рассмотрим главные из них.

Механическая очистка – это подготовительный этап, направленный на удаление крупных загрязнений и свободных нефтесодержащих соединений. Она состоит из следующих процессов:

• Отстаивание:

Отстаивание – это простой и результативный способ очистки от загрязнений, основанный на разделении фаз под действием гравитации. Нефтепродукция, обладающая меньшей плотностью, чем вода, всплывает на поверхность, где ее собирают с помощью специализированных устройств – нефтесборщиков. Отстойники могут быть как горизонтальными, так и вертикальными. Результативность отстаивания зависит от продолжительности отстаивания, температуры жидкости и размера нефтесодержащих частиц. Для повышения результативности отстаивания могут применяться тонкослойные отстойники, в которых используются наклонные пластины с целью увеличения площади разделения фаз.

• Центрифугирование:

Центрифугирование – это более результативный способ разделения эмульсий, чем отстаивание. Центробежная силы способствует ускоренному отделению нефтяных соединений от жидкости. Центрифугирование применяют для очистки от стойких эмульсий нефтепродуктов. При выборе центрифуги нужно учитывать особенности и состав сточных вод, а также требуемую степень очистки.

• Фильтрация:

Фильтрация – это применение фильтрующего материала (песок, щебень, ткани) с целью удалить взвешенные частиц и частично эмульгированные нефтепродукты. Фильтры бывают однослойными или многослойными. Результативность фильтрации обусловлена размером пор фильтрующего материала и скоростью фильтрации. Для повышения результативности фильтрации используют фильтры из антрацита и керамзита либо мембранные фильтры.

Биологическая очистка сточных вод от нефтепродуктов – это способ, основанный на использовании микроорганизмов, которые расщепляют нефтяные загрязнения на безвредные вещества - углекислый газ и воду. 

Биоочистка осуществляется в биореакторах - аэротенках (с подачей воздуха) или метанотенках (без доступа воздуха). Для высокой эффективности нужно обеспечить оптимальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов: температуру, pH, питательные вещества. Биологический подход имеет высокую эффективность при удалении из стоков растворенных нефтяных веществ. 

Аэротенки – наиболее распространенный тип биореакторов, в которых микроорганизмы находятся во взвешенном состоянии и окисляют нефтяные соединения в присутствии кислорода. Метантенки используются для анаэробной биоочистки - нефтепродукты разлагаются в отсутствие кислорода с образованием метана.

Оценка результативности является важным этапом контроля качества очистки сточных вод. Она охватывает:

• Регулярный отбор проб стоков до и после очистных мероприятий для определения концентрации нефтепродуктов.
• Сопоставление полученных результатов с нормативными требованиями.
• Оценку степени чистоты и определение результативности работы очистных сооружений. Важно также оценивать стабильность функционирования очистных сооружений и выявлять причины отклонений от нормальных показателей.

На основании результатов оценки результативности принимаются решения о необходимости корректировки технологического процесса или модернизации оборудования. При выборе технологии необходимо учитывать все факторы, включая состав стоков, требуемую степень чистоты, экономические и экологические аспекты. Также необходимо принимать во внимание возможность образования побочных продуктов, таких как осадки, которые также требуют утилизации.

Для повышения результативности и экологичности очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, используются различные дополнительные способы и современные технологии.

• Применение сорбентов: Использование различных сорбентов, как естественных (к примеру, торф, цеолит), так и синтетических, позволяет результативно извлекать нефтяные соединения из стоков. Сорбенты могут применяться как для предварительной очистки, так и для доочистки стоков после основных этапов. Значимым фактором является регенерация или утилизация отработанных сорбентов.
• Интегрированные системы: Комбинирование различных способов в единую систему позволяет достичь максимальной результативности. К примеру, схема может включать в себя механические, физико-химические (флотацию или коагуляцию) и биологические методы.
• Автоматизация процессов: Внедрение систем автоматизированного контроля и управления позволяет оптимизировать функционирование очистных сооружений, снизить затраты на эксплуатацию и повысить надежность.
• Применение альтернативных источников энергии: Для сокращения энергозатрат при эксплуатации очистных сооружений могут применяться возобновляемые источники энергии, такие как солнечные панели или ветрогенераторы.
• Технология доочистки с применением растительных систем (фиторемедиация): Использование специально подобранных растений для удаления остаточных нефтяных загрязнений. Фиторемедиация является экологически чистым и экономически выгодным способом.

Для физико-химического метода очистки широко применяют современное оборудование: Флотационную установку HYDRO F. Оборудование является: Высокоэффективным, Экономичным, Компактным – занимает меньше места по сравнению с отстойниками. Более подробно об этом оборудование можно узнать тут: ”Флотационные установки HYDRO F“

Корректный выбор технологии и комплексный подход к очистке сточных вод от нефтепродуктов позволяют не только защитить окружающую среду, но и обеспечить экономическую рентабельность предприятия.