Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Научная статья _ Степанов С.В. и Ал.С

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.03.2016

Размер:

279.58 Кб

Скачать

☆

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

УДК 628.35

Биологическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающего завода в биосорбционно-мембранном реакторе

С. В. СТЕПАНОВ1, Л. А. ГАБИДУЛЛИНА2, А. С. СТЕПАНОВ3, О. В. ДУБОВ4

1Степанов Сергей Валериевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Водоснабжение и водоотведение», Самарский государственный архитектурно-строительный университет

443001, Россия, г. Самара, Молодогвардейская ул., 194, тел.: (846) 242-37-63, e-mail: stepanovsv3@yandex.ru

2Габидуллина Людмила Андреевна, аспирант кафедры «Водоснабжение и водоотведение», Самарский государственный архитектурно-строительный университет

443001, Россия, г. Самара, Молодогвардейская ул., 194, тел.: (846) 339-14-11, e-mail: ludmila.blink@yandex.ru

3Степанов Александр Сергеевич, кандидат технических наук, генеральный директор ООО ГК «Эколос» 443036, Россия, г. Самара, ул. Набережная реки Самары, 1, тел.: (846) 205-99-55, e-mail: alstepanov@ecolos.ru

4Дубов Олег Владимирович, начальник отдела новой техники, ЗАО НПП «Биотехпрогресс»

196084, Россия, Санкт-Петербург, Ломаная ул., 11, тел.: (812) 331-33-63, доб. 158, e-mail: dubov@biotechprogress.ru

Представлены основные технологические и кинетические	реакторах. Установлено, что удельные скорости окисления
закономерности биомембранной и биосорбционно-мемб-	в биосорбционно-мембранном реакторе превышают ана-
ранной очистки сточных вод нефтеперерабатывающих за-	логичные показатели мембранного биореактора только для
водов топливно-масляного профиля. Предложена интенси-	хорошо сорбируемых веществ – нефтепродуктов и органи-
фикация процесса денитрификации путем снижения кон-	ческих загрязнений, оцениваемых по БПКполн. Вакуумиро-
центрации растворенного кислорода в потоке циркулирую-	вание циркулирующего активного ила в течение 5 минут с
щего активного ила за счет его вакуумирования. По итогам	давлением минус 90 кПа в мембранном биореакторе позво-
работы пилотной установки вакуумирования показана бо-	лило вдвое снизить концентрацию растворенного кислоро-
лее высокая эффективность применения биосорбционно-	да, улучшить седиментационные свойства активного ила
мембранной технологии по сравнению с биомембранным	(по сравнению со схемой без вакуумной обработки) и обес-
методом. Однократное введение порошкового активиро-	печить концентрацию растворенного кислорода в аноксид-
ванного угля в количестве 1 г/л иловой смеси позволило	ной зоне мембранного биореактора не выше 0,5 мг/л.
снизить среднемесячную концентрацию загрязнений в
пермеате: по ХПК – с 68 до 49 мг/л, по БПКполн – с 6 до	Ключевые слова: нефтеперерабатывающий завод, сточные
3,5 мг/л, по нефтепродуктам – с 0,65 до 0,21 мг/л. Определе-	воды, мембранный биореактор, биосорбционно-мембран-
ны кинетические константы процессов удаления основных	ный реактор, активный ил, нитрификация, денитрифика-
загрязнений в мембранном и биосорбционно-мембранном	ция, активированный уголь, кинетическая константа.

Российская нефтеперерабатывающая промыш-	большое количество мини-заводов общей про-
ленность является одной из крупнейших в мире.	изводительностью 11,3 млн т/год [1]. С 2000-х го-
По общему объему переработки нефти Россия	дов объем нефтепереработки в Российской Фе-
уступает только США и Китаю. По состоянию	дерации ежегодно растет.
на 2012 г., в России действуют 32 крупных неф-	В настоящее время нефтяные компании реа-
теперерабатывающих завода (НПЗ) с мощно-	лизуют масштабные программы модернизации,
стью единичных установок более 1 млн т/год при	предполагающие значительное увеличение глу-
общей переработке нефти 262,65 млн т, а также	бины переработки нефти и улучшение качества

24	ВОДОСНАБЖЕНИЕ И САНИТАРНАЯ ТЕХНИКА. 2015. № 12

85 лет СГАСУ

производимых нефтепродуктов. Так, в компании «Роснефть» реконструируются и строятся установки риформинга, изомеризации, алкилирования, каталитического крекинга, гидрокрекинга, гидроочистки. В результате реализации более 30 проектов строительства (реконструкции) установок вторичной переработки производительностью более 40 млн т/год глубина переработки нефти возрастет с 66% (в 2013 г.) до 81% (в 2018 г.) [2].

Нефтеперерабатывающие заводы являются одними из крупнейших загрязнителей окружающей среды. Например, в Башкирии на долю предприятий топливно-энергетического, нефтехимического и химического комплексов приходится 50% общего объема сточных вод и свыше 89% общей массы загрязняющих веществ, поступающих в водоемы со сточными водами, поскольку на очистных сооружениях, как правило, не удается достичь необходимой эффективности очистки стоков [3].

Применение биомембранных установок в качестве основной ступени биологической очистки сточных вод НПЗ является наиболее перспективным направлением, позволяющим увеличить дозу ила в аэротенках в 2–3 раза и повысить глубину очистки по сравнению с традиционными технологиями. Однако, как показывают результаты исследований, качество пермеата мембранного биореактора (МБР) по содержанию нефтепродуктов и фенолов не соответствует ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения [4; 5]. Процесс денитрификации при очистке сточных вод НПЗ осложняется недостатком легкоокисляемых органических веществ. При этом обеспечить концентрацию растворенного кислорода в аноксидной зоне менее допустимой величины 0,5 мг/л из-за его поступления с циркуляционным потоком иловой смеси весьма проблематично [6].

Цель работы состояла в изучении основных технологических и кинетических закономерностей биомембранной и биосорбционно-мемб- ранной очистки сточных вод НПЗ топливномасляного профиля от органических веществ и интенсификации процесса денитрификации путем снижения концентрации растворенного кислорода в потоке циркулирующего активного ила за счет его вакуумирования.

Исследования по вакуумированию иловой смеси были проведены первоначально на лабораторной установке в статических условиях. Иловую смесь аэротенков второй ступени Новокуйбышевского НПЗ отбирали в конце аэробной зоны. Датчик оксиметра Oxi 3310 помещали

в стакан с иловой смесью объемом 100 мл при атмосферных условиях и в автоматическом режиме регистрировали изменение концентрации растворенного кислорода. Одновременно второй такой же стакан помещали под вакуумный колпак и откачивали воздух. В момент достижения заданной величины разряжения вакуум-насос отключали (проба при этом контактировала с атмосферным воздухом) и тем же прибором измеряли концентрацию растворенного кислорода.

Лабораторные исследования были проведены при величине вакуума 40–90 кПа и концентрации активного ила 0,45–0,59 г/л, характерной для аэротенков второй ступени очистных сооружений НПЗ (согласно ВУТП-97 «Ведомственные указания по технологическому проектированию производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности»). Температура иловой смеси во время опытов составляла 24,2–26,8 °С. Вскипание жидкости при данной температуре было отмечено только при вакууме 90 кПа. И только в этом случае различие конечных концентраций растворенного кислорода при атмосферном и вакуумном процессах было заметным: исходная концентрация растворенного кислорода в иловой смеси 6,4–7,2 мг/л без вакуума снижалась на 1,5–1,9 мг/л, под вакуумом 40–60 кПа – на 1,9–2,1 мг/л, а под вакуумом 90 кПа – на 3–4,2 мг/л.

В ходе эксперимента измерялась только концентрация растворенного кислорода. Газообразный кислород, находящийся в виде пузырьков на поверхности и внутри хлопьев ила, не мог быть определен данным методом. Поэтому можно предположить, что суммарный эффект от вакуумирования иловой смеси выше, чем определено в исследовании.

Для проверки жизнеспособности микроорганизмов после воздействия отрицательного давления было проведено микроскопирование исходной пробы активного ила и пробы, находившейся под вакуумом, возраставшим в течение 27 минут от 0 до 90 кПа. Результаты оценки состояния индикаторных микроорганизмов (простейших) показали отсутствие негативного влияния вакуума на активный ил. Таким образом, лабораторные исследования позволили установить величину вакуума 90 кПа для продолжения эксперимента в динамических условиях.

Дальнейшие исследования по биологической очистке сточных вод Новокуйбышевского НПЗ были проведены на пилотном мембранном биореакторе номинальной производительностью 5 м3/сут, предоставленном компанией «Эколос».

WATER SUPPLY AND SANITARY TECHNIQUE. 2015. No. 12

85 лет СГАСУ

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки

1 – насос исходной воды; 2 – аноксидная зона; 3 – аэробная зона; 4 – насос циркуляции иловой смеси; 5 – мембранный резервуар; 6 – мембранный модуль; 7 – воздуходувка биореактора; 8 – воздуходувка мембранного блока; 9 – насос пермеата (обратной промывки); 10 – резервуар обратной промывки; 11 – очищенная вода; 12, 13 – активный ил до и после вакуумирования; 14 – иловая камера; 15 – камера вакуумирования; 16 – вакуум-насос; 17 – промежуточный бак; 18 – приемная емкость; 19 – емкость вакуумированного ила

В ходе эксперимента по снижению концент-	Подача циркулирующего активного ила в
рации растворенного кислорода из иловой	устройство вакуумирования активного ила осу-
смеси к мембранному биореактору подключа-	ществлялась из мембранного резервуара в про-
лось устройство вакуумирования активного ила	межуточный бак, откуда ил перекачивался по-
«Аэроклин-био» [7] производства НПП «Биотех-	гружным насосом в приемную емкость. В камере
прогресс». Общая схема комплексной установки	вакуумирования, поднятой на высоту 9 м, ваку-
биологической очистки сточных вод представле-	ум-насосом создавалось давление минус 90 кПа.
на на рис. 1 [8].	На пилотную установку подавались сточные
В состав установки МБР входят: аноксид-	воды (средний расход 90 л/ч), предварительно
но-аэробный реактор, мембранный резервуар,	прошедшие сооружения механической и физи-
иловая камера, бак обратной промывки, а также	ко-химической очистки Новокуйбышевского
насосы и воздуходувки. Исходные сточные во-	НПЗ. Объем иловой смеси в связи с колебания-
ды, предварительно прошедшие заводские соо-	ми уровня изменялся от 1,5 до 2 м3. Средняя про-
ружения механической и физико-химической	должительность пребывания сточных вод в анок-
очистки, самотеком подавались в аноксидную	сидной зоне за период эксперимента составила
зону биореактора. Пермеат отбирался из поло-	3 ч, в аэробной зоне – 15 ч. Производительность
волоконного погружного мембранного модуля	по пермеату задавалась так, чтобы она превыша-
площадью 12,5 м2 реверсивным насосом с регу-	ла расход исходной сточной воды и составляла в
лируемой производительностью, предназначен-	среднем 120 л/ч. При снижении уровня иловой
ным также для обратной промывки.	смеси в реакторе до минимального насос пер-

26	ВОДОСНАБЖЕНИЕ И САНИТАРНАЯ ТЕХНИКА. 2015. № 12

85 лет СГАСУ

Рис. 2. Динамика изменения концентрации нефтепродуктов в процессе очистки

1 – исходная вода; 2 – пермеат

меата выключался; пермеат не откачивался, по-	достигнута к концу второго этапа испытаний в
ка реактор не наполнялся до заданной отметки.	БСМР, что доказывает его большую эффектив-
Подача насоса циркуляции иловой смеси была	ность по сравнению с МБР.
установлена на уровне 400 л/ч.	В ходе эксперимента проводился сравнитель-
Исследования проводились в течение трех ме-	ный гидробиологический анализ активного ила
сяцев (с 30 июля по 31 октября 2014 г.). На первом	действующих очистных сооружений Новокуй-
этапе эксперимента продолжительностью 76 су-	бышевского НПЗ и экспериментальной уста-
ток была отработана технология биомембранной	новки. Наибольший интерес представляют дан-
очистки сточных вод с нитри-денитрификацией.	ные, полученные в середине первого этапа ис-
На втором этапе в течение 18 суток была иссле-	следований, когда содержание нефтепродуктов,
дована работа биосорбционно-мембранного ре-	сульфидов, аммонийного азота в исходных сточ-
актора (БСМР). Для этого в иловую смесь еди-	ных водах значительно превысило среднестати-
новременно добавили порошковый активиро-	стические значения и составило соответственно
ванный уголь Norit SAE SUPER (концентрация	30, 40 и 45 мг/л. Это вызвало заметное угнетение
1 г/л иловой смеси), обладающий универсальны-	активного ила промышленных сооружений и
ми свойствами по сорбции как низкомолекуляр-	биореактора пилотной установки, что вырази-
ных, так и высокомолекулярных веществ.	лось в значительном уменьшении видового раз-
Соотношение БПКполн/N2 в очищаемых сточ-	нообразия простейших. Ил был загрязнен раз-
ных водах, как правило, превышало минималь-	личными включениями темного цвета. В резуль-
но допустимую величину, равную 4. Однако,	тате развития нитчатых бактерий произошло
как было установлено ранее, скорость денитри-	вспухание активного ила действующих очист-
фикации при очистке сточных вод НПЗ можно	ных сооружений, а его концентрация в аэротен-
значительно увеличить за счет введения допол-	ках второй ступени снизилась до 0,13 г/л. В этот
нительного субстрата [4]. Поэтому на 32-й день	же период МБР продолжал функционировать в
эксперимента в исходную сточную воду начали	стабильном режиме, что свидетельствует о боль-
вводить этанол дозой 33 мг/л.	шей надежности биомембранной технологии
На рис. 2 представлена динамика измене-	по сравнению с традиционной биологической
ния концентрации нефтепродуктов в процессе	очисткой.
очистки. Устойчивое удаление нефтепродуктов	Сравнение качества очистки сточных вод в
было отмечено через пять недель эксплуатации	биомембранном и биосорбционно-мембранном
пилотной установки, что соответствует заверше-	реакторах по средним значениям за период их
нию периода адаптации по данному показателю.	устойчивой работы представлено в табл. 1. Из
Содержание нефтепродуктов в пермеате к этому	представленных данных видно, что применение
времени достигло примерно 0,5 мг/л и продол-	БСМР позволило достичь значительно лучших
жало снижаться в среднем до 0,4 мг/л (к концу	показателей по БПК, ХПК и нефтепродуктам.
первого этапа эксперимента), что значительно	Исследования по деаэрации иловой смеси на
лучше, чем на действующих очистных сооруже-	установке вакуумирования активного ила были
ниях. Более глубокая очистка (до 0,15 мг/л) была	проведены первоначально при циркуляционном

WATER SUPPLY AND SANITARY TECHNIQUE. 2015. No. 12	27

85 лет СГАСУ

					Т а б л и ц а 1

Показатель, мг/л	Исходная вода		Очищенная вода		Норматив

	МБР	БСМР	МБР	БСМР
	МБР	БСМР	МБР	БСМР

рН, ед.	8,4	8,5	6,5	7,4	–

ХПК	203,1*	153,7*	68,2	48,5	–

БПКполн	109*	88*	6	3,5	3
Азот аммонийный	17,5	16,6	0,41	0,24	0,39

Азот нитритов	–	–	0,11	0,16	0,02

Азот нитратов	–	–	6	3,4	8,06

Нефтепродукты	18,6	16,4	0,65	0,21	0,05

Взвешенные вещества	5,6	9,4	0,13	0,24	12,3

Фенолы	1,8	1,5	0,009	0,006	0,001

Сульфиды	13,6	6,2		Отсутствуют

* Без учета дозирования этанола.

расходе 700 л/ч, что соответствовало длитель-

т. е. на 48%. При этом концентрация растворен-

ности вакуумирования 5 минут. Концентрация

ного кислорода в аноксидной зоне МБР не пре-

растворенного кислорода в аэробной зоне МБР

вышала 0,5 мг/л.

составляла 4,2–5,9 мг/л.

В дальнейшем расход рециркулирующего ак-

Динамика уплотнения активного ила была

тивного ила был увеличен до 2000 л/ч, что со-

определена в лабораторных цилиндрах (объем

кратило продолжительность вакуумирования до

1 л, диаметр 64 мм). В результате воздействия ва-

1,75 минуты. При этом содержание растворенного

куума 90 кПа в течение 5 минут продолжитель-

кислорода в вакуумированной иловой смеси, по

ность уплотнения активного ила до предельного

сравнению с исходной иловой смесью, снижа-

значения объемной концентрации 100–130 мл/л

лось незначительно – с 5,1–5,2 до 3,9–4,1 мг/л,

сократилась с 15 до 9 минут, т. е. в 1,7 раза. Этот

т. е. в среднем на 21%. Заметных различий в ско-

факт можно объяснить удалением газов, сорби-

рости осаждения исходного и вакуумированного

рованных на хлопьях ила (рис. 3).

в течение 2 минут ила не наблюдалось.

При тех же условиях вакуумирования окси-

На основании проведенных исследований по

метром Oxi 3310 были проведены замеры содер-

вакуумной обработке циркулирующего активно-

жания растворенного кислорода в десяти пробах

го ила МБР при очистке сточных вод НПЗ для

исходного и вакуумированного активного ила.

расчета установки вакуумирования активного

Полученные данные показали, что во всех опы-

ила может быть рекомендована продолжитель-

тах произошло значительное снижение концент-

ность обработки 5 минут и величина вакуума

рации растворенного кислорода с 4,2–5,9 мг/л

90 кПа.

(в среднем 5,2 мг/л) в исходной пробе до 2,15–

Расчет сооружений биологической очистки

3,3 мг/л (в среднем 2,7 мг/л) в вакуумированной,

сточных вод должен проводиться на основе экс-

периментально полученных кинетических кон-

стант и коэффициентов процессов окисления

органических веществ, нитрификации и денит-

рификации по каждому лимитирующему пока-

зателю в зависимости от требований, предъяв-

ляемых к качеству очистки [9]. Используя дан-

ные за период устойчивой работы установки,

по убыли субстрата были определены удельные

скорости окисления органических загрязнений,

нитрификации и денитрификации для режимов

Рис. 3. Динамика уплотнения исходного и вакуумиро-

работы МБР и БСМР.

В этих расчетах сделано допущение, что в

ванного (90 кПа, экспозиция 5 минут) активного ила

процессах ассимиляции использовался азот ор-

исходный ил (проба 1); исходный ил (проба 2);

ганических соединений, присутствующий в ис-

вакуумированный ил (проба 1); вакуумированный ил

(проба 2)

ходном стоке в довольно низких концентрациях.

28	ВОДОСНАБЖЕНИЕ И САНИТАРНАЯ ТЕХНИКА. 2015. № 12

85 лет СГАСУ

Рис. 4. Кинетика окисления органических загрязне-

ний, оцениваемых по БПКполн

1 – МБР; 2 – БСМР

Рис. 8. Кинетика нитрификации

МБР; БСМР

Рис. 5. Кинетика окисления нефтепродуктов

1 – МБР; 2 – БСМР

Рис. 6. Кинетика окисления фенолов

МБР; БСМР

Рис. 7. Кинетика денитрификации

МБР; БСМР

Полученные значения приведены к расчетной концентрации активного ила ai = 3 г/л с использованием отношений 1/(1 + ai ), вычисленных для текущей и расчетной концентрации ила ( – коэффициент ингибирования продуктами метаболизма активного ила). В соответствии с ранее выполненными исследованиями, для сточных вод Новокуйбышевского НПЗ был принят = 0,86 л/г [10].

Определено, что кинетические зависимости процессов окисления органических загрязнений, оцениваемых по БПКполн, нефтепродуктам и фенолам, и денитрификации описываются уравнением Михаэлиса-Ментен (рис. 4–7), а кинетика нитрификации – уравнением с торможением субстратом (рис. 8). Максимальные скорости окисления и константы Михаэлиса были получены методом линеаризации уравнения Михаэлиса-Ментен в системе обратных величин концентрации субстрата и скорости окисления. Константа торможения процесса нитрификации определена графоаналитическим методом в системе координат «концентрация субстрата – обратная величина скорости окисления». Найденные значения кинетических констант приведены в табл. 2.

Оказалось, что удельные скорости окисления органических загрязнений (БПКполн) и нефтепродуктов в БСМР выше, чем в МБР (рис. 4, 5). В то же время кинетические кривые процессов окисления фенолов, нитрификации и денитрификации для мембранной и биосорбционно-мемб- ранной технологий совпали (рис. 6–8). Ранее было определено, что эффективность сорбции фенолов активированными углями из биологически очищенных сточных вод НПЗ составляет не более 28–50% [5]. Таким образом, скорость окисления в БСМР превышает аналогичные показатели МБР только для хорошо сорбируемых загрязнений.

WATER SUPPLY AND SANITARY TECHNIQUE. 2015. No. 12

85 лет СГАСУ
						Т а б л и ц а	2
Окисляемое		Максимальная	Константа			Константа
Окисляемое	Установка	скорость окисления	Константа			Константа
вещество/процесс	Установка	скорость окисления	Михаэлиса K	M	, мг/л	торможения
		max, мг/(г·ч)		M
		max, мг/(г·ч)
БПКполн, мг/л	МБР	8	3			–
БПКполн, мг/л	БСМР	8,5	2			–
	БСМР	8,5	2			–
Нефтепродукты, мг/л	МБР	1,5	0,4			–
Нефтепродукты, мг/л	БСМР	1,6	0,3			–
	БСМР	1,6	0,3			–
Фенолы, мг/л	МБР, БСМР	0,17	0,0095			–
Денитрификация	МБР, БСМР	4,3	5			–
Нитрификация	МБР, БСМР	3,4	0,4			2,5


Выводы	2.	Программа модернизации НПЗ. http://www.rosneft.ru/
1. Биосорбционно-мембранная технология		Downstream/refining/Modernization_Program (дата об-
очистки сточных вод нефтеперерабатывающих		ращения 6.11.2015).
заводов топливно-масляного профиля с при-	3.	А б д р а х и м о в Ю. Р., Ш а р а ф у т д и н о в а Г. М.,
менением порошкового активированного угля		Х а н г и л ь д и н Р. И., Х а н г и л ь д и н а А. Р. Анализ
концентрацией 1 г/л иловой смеси позволила		химико-технологических водных систем нефтеперера-
снизить (по сравнению с биомембранной тех-		батывающих и нефтехимических предприятий. http://
нологией) среднемесячные концентрации за-		ogbus.ru/article/analiz-ximiko-texnologicheskix-vodnyx-
грязнений в пермеате: ХПК – с 68 до 49 мг/л;		sistem-neftepererabatyvayushhix-i-nefteximicheskix-
БПКполн – с 6 до 3,5 мг/л; нефтепродуктов – с		predpriyatij (дата обращения 6.11.2015).
0,65 до 0,21 мг/л.	4.	С т е п а н о в С. В., Б а у м г а р т е н С., Ш е р е н ь Й.,
2. Удельные скорости окисления в БСМР превы-		Х а р ь к и н а О. В. Очистка сточных вод Сызранского
шают аналогичные показатели МБР для хорошо		НПЗ в мембранном биореакторе // Водоснабжение и
сорбируемых веществ – нефтепродуктов и орга-		санитарная техника. 2012. № 3. С. 66–72.
нических загрязнений, оцениваемых по БПКполн.	5.	С т е п а н о в С. В., Сташок Ю. Е., С т р е л к о в А. К.,
Кинетические зависимости процессов окисле-		П а т а к и А. Очистка сточных вод нефтеперерабатываю-
ния органических веществ (БПКполн), нефтепро-		щего завода с использованием мембранной и биомембран-
дуктов, фенолов и денитрификации описывают-		ной технологий // Вода Magazine. 2010. № 12. С. 44–47.
ся уравнением Михаэлиса-Ментен, а кинетика	6.	С т е п а н о в С. В., С т р е л к о в А. К.,		Б л и н к о -
нитрификации – уравнением с торможением		в а Л. А., М о р о з о в а К. М., Б е л я к о в		А. В. Ис-
субстратом. Полученные значения кинетических		следование процессов одноступенчатой биологиче-
констант биологических процессов позволяют		ской очистки сточных вод нефтеперерабатывающих
рассчитать МБР и БСМР для заданной степени		заводов // Водоснабжение и санитарная техника. 2013.
очистки сточных вод нефтеперерабатывающих		№ 10. С. 38–44.
заводов топливно-масляного профиля.	7.	Пат. 72691, РФ. МПК C 02 F3/02. Устройство
3. Вакуумирование циркулирующей иловой сме-		«аэроклин-био» для дегазации активного ила / М а р ь -
си (продолжительность 5 минут, давление минус		я м я к и Т., М а к а р о в В. Л., В о л к о в М. В., П е т -
90 кПа) при очистке нефтесодержащих сточных		р о в С. В. // Изобретения. Полезные модели. 2014. № 15.
вод в МБР позволило вдвое снизить концентра-	8.	Пат. 141341, РФ. МПК C 02 F3/30. Установка для био-
цию растворенного кислорода и улучшить седи-		логической очистки сточных вод / М а к а р о в В. Л.,
ментационные свойства активного ила по срав-		В о л к о в	М. В., П е т р о в Д. С., С т е п а н о в С. В.,
нению со схемой без вакуумной обработки. Это		П е т р о в	С. В. // Изобретения. Полезные модели.
обеспечило поддержание концентрации раство-		2014. № 15.
ренного кислорода в аноксидной зоне МБР не	9.	Ш в е ц о в В. Н., М о р о з о в а К. М. Расчет сооруже-
более допустимого значения 0,5 мг/л.		ний биологической очистки сточных вод с удалением
С П И С О К Л И Т Е РАТ У Р Ы		биогенных элементов // Водоснабжение и санитарная
С П И С О К Л И Т Е РАТ У Р Ы		техника. 2013. № 11. С. 42–47.
		техника. 2013. № 11. С. 42–47.
1. Нефтеперерабатывающая промышленность России.	10.	С т е п а н о в С. В., С т р е л к о в А. К., Б л и н к о -
http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E5%F4%F2%E5%E		в а Л. А., М о р о з о в а К. М., Б е л я к о в А. В. Опреде-
F%E5%F0%E5%F0%E0%E1%E0%F2%FB%E2%E0%F		ление кинетических констант для процессов биохими-
E%F9%E0%FF_%EF%F0%EE%EC%FB%F8%EB%E5		ческой очистки сточных вод нефтеперерабатывающих
%ED%ED%EE%F1%F2%FC_%D0%EE%F1%F1%E8		заводов // Водоснабжение и санитарная техника. 2013.
%E8 (дата обращения 6.11.2015).		№ 2. С. 46–50.

30	ВОДОСНАБЖЕНИЕ И САНИТАРНАЯ ТЕХНИКА. 2015. № 12

85 лет СГАСУ

WASTEWATER TREATMENT

Biological treatment of oil refinery wastewater in a biosorption membrane reactor

S. V. STEPANOV1, L. A. GABIDULLINA2, A. S. STEPANOV3, O. V. DUBOV4

1Stepanov Sergei Valerievich, Doctor of Engineering, Professor, Department of Water Supply and Wastewater Disposal, Samara State University of Architecture and Civil Engineering

194 Molodogvardeiskaia str., 443001, Samara, Russian Federation, tel.: +7 (846) 242-37-63, e-mail: stepanovsv3@yandex.ru

2Gabidullina Liudmila Andreevna, Ph. D. Candidate, Department of Water Supply and Wastewater Disposal, Samara State University of Architecture and Civil Engineering

194 Molodogvardeiskaia str., 443001, Samara, Russian Federation, tel.: +7 (846) 339-14-11, e-mail: ludmila.blink@yandex.ru

3Stepanov Aleksandr Sergeevich, Ph. D. (Engineering), General Director, «Ecolos» LLC State-Owned Company

1 Samara River emb., 443036, Samara, Russian Federation, tel.: +7 (846) 205-99-55, e-mail: alstepanov@ecolos.ru 4 Dubov Oleg Vladimirovich, Chief of Emerging Technology Department, «Biotechprogress» CJSC SPE

11Lomanaia str., 196084, Saint-Petersburg, Russian Federation, tel.: +7 (812) 331-33-63, ext. 158, e-mail: dubov@biotechprogress.ru

The basic process and kinetic regularities of biomembrane and biosorption membrane treatment of fuel and lube refinery wastewater are presented. The enhancement of denitrification process is suggested by reducing the dissolved oxygen concentration in the circulating flow of activated sludge by vacuum treatment. Summarizing the results of operating a pilot vacuumizing unit the more efficient use of biosorption membrane technology compared to the biomembrane method is shown. Single dosing of 1 g of powdered activated carbon per 1 liter of mixed liquor provided for reducing the mean monthly concentration of pollutants in permeate: in COD – from 68

to 49 mg/l; in BODfull – from 6 to 3.5 mg/l; in oil products – from 0.65 to 0.21 mg/l. The kinetic constants of the processes of eliminating the basic pollutants in membrane and biosorption membrane reactors were determined. It was stated that the specific oxidation

rate in biosorption membrane reactors exceeded the similar indicators of membrane bioreactors only for easily sorbed substances – oil products and organic pollutants evaluated in BODfull. Vacuum treatment of circulating activated sludge during 5 minutes at minus 90 kPa pressure in a membrane bioreactor provided for 2-fold reduction of the dissolved oxygen concentration, improvement of the sedimentation properties of activated sludge (compared to the flow scheme without vacuum treatment) and the dissolved oxygen concentration less than 0.5 mg/l in the anoxic zone of the membrane bioreactor.

Key words: oil refinery, wastewater, membrane bioreactor, biosorption membrane reactor, activated sludge, nitrification, denitrification, activated sludge, kinetic constant.

R E F E R E N C E S

1.Neftepererabatyvaiushchaia promyshlennost’ Rossii [Oil refining industry in Russia]. http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E5%F4 %F2%E5%EF%E5%F0%E5%F0%E0%E1%E0%F2%FB%E2%E0%FE%F9%E0%FF_%EF%F0%EE%EC%FB%F8%EB% E5%ED%ED%EE%F1%F2%FC_%D0%EE%F1%F1%E8%E8 (accessed 6.11.2015). (In Russian).

2.A b d r a k h i m o v Iu. R., S h a r a f u t d i n o v a G. M., K h a n g i l’d i n R. I., K h a n g i l’d i n a A. R. [The program of refinery modernization]. http://www.rosneft.ru/Downstream/refining/Modernization_Program (accessed 6.11.2015). (In Russian).

3.A b d r a k h i m o v Iu. R., S h a r a f u t d i n o v a G. M., K h a n g i l’d i n R. I., K h a n g i l’d i n a A. R. [Analysis of chemical and process water systems of oil refineries and petrochemical plants]. http://ogbus.ru/article/analiz-ximiko-texnologicheskix- vodnyx-sistem-neftepererabatyvayushhix-i-nefteximicheskix-predpriyatij (accessed 6.11.2015). (In Russian).

4.S t e p a n o v S. V., B a u m g a r t e n S., S h e r e n’ I., K h a r’k i n a O. V. [Treatment of Syzran oil refinery industrial wastewater in membrane bioreactor]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2012, no. 3, pp. 66–72. (In Russian).

5.S t e p a n o v S. V., S t a s h o k Iu. E., S t r e l k o v A. K., P a t a k i A. [Treatment of oil refinery industrial wastewater with the use of membrane and biomembrane technologies]. Voda Magazine, 2010, no. 12, pp. 44–47. (In Russian).

6.S t e p a n o v S. V., S t r e l k o v A. K., B l i n k o v a L. A., M o r o z o v a K. M., B e l i a k o v A. V. [Investigating single-stage biological treatment of oil refinery wastewater]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2013, no. 10, pp. 38–44. (In Russian).

7. M a r’i a m i a k i T., M a k a r o v V. L., Vo l k o v M. V., P e t r o v S. V. [Pat. 72691, RF. IPC C 02 F3/02. «Aeroclin-Bio» units for activated sludge degassing]. Izobreteniia. Poleznye Modeli, 2014, no. 15. (In Russian).

8.M a k a r o v V. L., Vo l k o v M. V., P e t r o v D. S., S t e p a n o v S. V., P e t r o v S. V. [Pat. 141341, RF. IPC C 02 F3/30. Wastewater biological treatment unit]. Izobreteniia. Poleznye Modeli, 2014, no. 15. (In Russian).

9.S h v e t s o v V. N., M o r o z o v a K. M. [Procedure of designing wastewater biological treatment facilities with nutrients removal]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2013, no. 11, pp. 42–47. (In Russian).

10.S t e p a n o v S. V., S t r e l k o v A. K., B l i n k o v a L. A., M o r o z o v a K. M., B e l i a k o v A. V. [Estimating kinetic constants for the process of biochemical treatment of oil refinery wastewater]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2013, no. 2, pp. 46–50. (In Russian).

WATER SUPPLY AND SANITARY TECHNIQUE. 2015. No. 12

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
12.03.2016243.2 Кб35МУ по Орг. повед Кн 2003.doc
#
29.03.2015150.53 Кб11МУ ПО ПРАКТИККЕ.doc
#
08.11.20181.04 Mб6МУ Произв. мен. РИО.doc
#
17.09.2019871.42 Кб12МУ реконстр посл (1).doc
#
29.03.2015870.4 Кб34МУ.к КР1 заочн.2.doc
#
12.03.2016279.58 Кб38Научная статья _ Степанов С.В. и Ал.С..pdf
#
14.09.2019848.38 Кб6ОиР.doc
#
29.03.201510.1 Mб105ОиФ.doc
#
29.03.20151.83 Mб70ОПАД вопрос ответ.docx
#
19.09.20191.23 Mб11опад.docx
#
19.09.201996.94 Кб33ОПАД.docx