Вопрос 31 сточные воды нефтегазовой и химической отраслей

Сточные воды предприятий нефтегазовой отрасли по условиям образования подразделяются на хозяйственно-бытовые, ливневые (дождевые), попутные пластовые (подтоварные) воды, рассолы от размыва технической водой подземных емкостей (полостей), созданные в толще каменной соли (строительные рассолы).

Для отдельных предприятий нефтегазовой отрасли характерны малые (50 м³/сут или 15...20 тыс.м³/год) и средние (50...300 м³/сут или 20...100 тыс.м³/год) объемы сточных вод. Для крупных нефтегазовых комплексов с большим числом предприятий характерны большие суммарные объемы сточных вод (1000...4000 м³/сут или 365...1500 тыс.м³/год и более).

Спецификой нефтегазовых предприятий является наличие несбалансированных сточных вод, которые образуются в результате отделения высокоминерализованных пластовых вод от добываемой пластовой смеси, что значительно увеличивает объемы водоотведения добывающих и транспортных предприятий. По минерализации сточные воды подразделяются на солоноватые (плотный остаток 1...6 г/л), соленые (6...150 г/л), рассольные (150...250 г/л), по солевому составу на жесткие (хлоркальциево-магниевые) и щелочные (гидрокарбонатно-натриевые).

Производственные загрязненные сточные воды представляют собой конденсационно-пластовые сточные воды, выделяющиеся в первичных сепараторах предприятий добычи и транспорта нефти и газа; подтоварные воды из резервуарных парков; рефлюксные воды с установок регенерации раствора гликоля; кубовые жидкости колонн регенерации метанола; технические воды, образующиеся после промывки оборудования; сточные воды с установок водоподготовки; сточные воды продувок котлов и систем оборотного водоснабжения; воды от прямоточных схем охлаждения различного оборудования; воды от вспомогательного производства (гараж).

На добывающих предприятиях большую часть составляют минерализованные сточные воды (пластовые), на транспортных предприятиях – хозяйственно-бытовые сточные воды, на перерабатывающих предприятиях – воды от систем охлаждения оборудования.

Пластовые воды составляют до 80...95% общего объема сточных вод. С помощью заводнения добывают более 86% всей нефти. Для поддержания пластового давления в пласт закачивают более 1 млрд м³ воды. В стоках нефтепромыслов содержится капельная и пленочная нефть в количестве 350...2700 мг/л, эмульгированная нефть – 50...350 мг/л. После отделения нефти в стоках нефтепромыслов содержатся различные механические примеси (оксиды кремния, железа, кальция, магния, обломков кварцевых зерен, доломитов, карбоната), нефть, соли органических кислот (нафтеновых, жирных), химические реагенты, используемые при заводнении, бактерициды, используемые для борьбы с бактериальным заражением стоков (в пласт закачивают сильноминерализованные воды с добавлением в них бактерицидов – химических реагентов, ядовитых для сульфатвосстанавливающих бактерий, или используют для заводнения пластов воды, не благоприятные для жизнедеятельности бактерий) / 2, 5 /.

Состав производственных сточных вод зависит от природного состава пластовых вод (они содержат нефть, песок, глину, двухвалентное железо, сероводород, углекислый газ) и применяемых при добыче, подготовке и переработке нефти и газа реагентов.

На территории предприятий в пределах обвалования скапливается атмосферная влага, выпавшая в виде дождя и снега, ливневые стоки поступают в заводскую канализацию. Производственные сточные воды поступают от технологических площадок, насосных станций, котельных, лабораторий, гаражей, установок пропарки бочек, цистерн, потери (утечки) загрязненной воды и нефтепродуктов из технологического оборудования.

На нефтебазах, магистральных перекачивающих станциях в составе сточных вод в промышленную канализацию сбрасывается значительное количество нефти и нефтепродуктов (400...1500 мг/л) и механических примесей (100...600 мг/л). Дождевые воды, стекающие с загрязненных нефтью площадок резервуарных парков или сливно-наливных пунктов, содержат 40...100 мг/л эмульгированной нефти и 300...3000 мг/л механических примесей (взвешенных частиц).

Нефтеналивные суда, танкеры очищаются промывочной водой, заполняются балластной водой. Сегодня в мире более 3000 танкеров заняты перевозкой нефтепродуктов. В 2000 г объем танкерных перевозок сырой нефти и нефтепродуктов водным путем достиг 1 млрд т/год. Аварии во время перевозок нефти сильно загрязняют водную среду. При перевозках нефти в морях и океанах, а также в портах теряется около 2 млн т/год.

Активное освоение нефтяных месторождений шельфа (прибрежно-морской зоны) связано с сильным загрязнением морской воды нефтью. Всего в мире пробурено 65000 морских скважин преимущественно на шельфе. Потери при разработке нефти на шельфе составляют 0,1 млн т/год.

На предприятиях газовой промышленности основными загрязнителями природных вод являются производственные, бытовые и ливневые сточные воды. Экологически опасными являются сильнозагрязненные стоки сероочистки и осушки газа, содержащие амины, гликоли, сероводород.

Сточные воды нефтехимии содержат хлориды, сульфаты, взвешенные вещества, азот общий, азот аммонийный, нитраты, нитриты, фосфор общий, цианиды, роданиды, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фурфурол, фенолы, СПАВ, карбамид, пестициды и другие соединения. Многочисленные накопители предприятий отрасли остаются источниками загрязнения подземных вод кадмием, никелем, цинком, свинцом, метанолом, фенолом, аммонием на площадях в десятки квадратных километров.

Четкая классификация промышленных стоков нефтепереработки и нефтехимии затруднена из-за разнообразия загрязнения. На химических предприятиях стоки одинаковых цехов отличаются по составу. В соответствии с одной из классификаций выделяют две основные группы сточных вод: содержащие органические вещества и содержащие неорганические примеси.

Первая группа представлена сточными водами нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, предприятий органического синтеза и синтетического каучука, коксохимии, газосланцевых предприятий и др., которые загрязнены нефтью, нефтепродуктами, нафтеновыми кислотами, углеводородами, спиртами, альдегидами, кетонами, поверхностно-активными веществами, фенолами, смолами, аммиаком, меркаптанами, сероводородом и другими.

Вторая группа представлена сточными водами содовых, сернокислотных, азотнотуковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд, шахт, рудников, катализаторных фабрик и др., которые содержат кислоты, щелочи, соли, сернистые соединения, ионы тяжелых металлов, взвешенные минеральные вещества и другие.

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. Кроме углеводородов в нефти содержатся кислород-, серо-, азотсодержащие соединения, а также свыше 20 различных элементов: ванадий, никель, кальций, магний, железо, алюминий, кремний, натрий и др. Малосернистые нефти содержат до 0,5% серы, высокосернистые – свыше 2%. Содержание азота и кислорода колеблется от десятых долей до 1,2...1,8%.

В среднем 1 м³ недостаточно очищенных сточных вод промышленного производства делает не пригодным к использованию 10...50 м³ воды поверхностных источников. Поэтому, когда в середине 90-х годов общий объем сточных вод, сбрасываемых главным образом в реки и озера, приблизился к уровню 2 тыс. км³, а глобальные ресурсы пресной воды составляют 41 тыс. км³, то экологи забили тревогу: так как для разбавления сточных вод до приемлемого к их вторичному употреблению уровня на единицу объема требуется от 10 до 100 (иногда до 200) единиц чистой воды.