СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ

АННОТАЦИЯ

В настоящее время значительная часть сточных вод, содержащих нефтепродукты, попадает в канализацию. Нефтепродукты отрицательно влияют на режим работы биологических станций систем водоочистки. Многолетняя практика работы, станций аэрации показывает, что значительные трудности в эксплуатации очистных сооружений возникают из-за периодических поступлений со сточными, водами больших количеств, нефтепродуктов и жиров. Традиционная технология подготовки питьевой воды, используемая в настоящее время, не обеспечивает качественного обеззараживания. В связи с этим, разработка научно-обоснованных и экономически целесообразных методов очистки сточных вод является актуальной задачей, решение которой связано с поиском недефицитных природных материалов и изучением возможностей их модифицирования.

ABSTRACT

At present, a significant part of wastewater containing oil products enters the city sewerage system. Petroleum products adversely affect the operation of biological stations of water treatment systems. Long-term practice of operation of aeration stations shows that significant difficulties in the operation of treatment facilities arise due to periodic inflows of large quantities of oil products and fats with sewage, water. The traditional drinking water treatment technology currently used does not provide high-quality disinfection. In this regard, the development of science-based and economically viable methods of wastewater treatment is an urgent task, the solution of which is associated with the search for non-deficient natural materials and the study of the possibilities of modifying them.

Ключевые слова: сточные воды, нефтепродукты, биологические станции, системы водоочистки, аэрация, очистные сооружения, фильтрация, обеззараживание, модификация, техногенные источники, тяжелые металлы, общетоксичные эффекты, эмбриотропные эффекты, мутагенные эффекты.

Keywords: waste water, oil products, biological stations, water treatment systems, aeration, treatment facilities, filtration, disinfection, modification, man-made sources, heavy metals, general toxic effects, embryotropic effects, mutagenic effects.

С каждым годом во всем мире наблюдается усиление антропогенной нагрузки на различные природные объекты окружающей среды. Происходит загрязнение воздуха и почвы, увеличивается количество различных загряз­няющих компонентов, сбрасываемых в природные водные объекты со сточ­ными водами и как следствие, проблемы, здоровья населения становятся все более актуальными. Среди большого числа факторов, формирующих здо­ровье человека, важную роль играют факторы окружающей среды.

Большое значение имеет вопрос качества питьевой, природной, технологической и сточных вод. В условиях дефицита пресной воды уже сейчас живут 1,1 млрд, человек, по прогнозам ученых, к 2025 году их число в мире превысит 3 млрд. [1].

Для Республики Узбекистан, также как и для множества других стран количество питьевой воды и достижение ее нормативного качества является основной проблемой водоснабжения. В соответствии с Указом Президента Республики Узбекистан от 26 ноября 2019 года «О мерах по совершенствованию управления водными ресурсами Республики Узбекистан для повышения уровня обеспеченности населения питьевой водой и улучшения ее качества​»,  Постановлением Президента Республики Узбекистан от 24 мая 2022 года №ПП-257 «О дополнительных мерах по повышению уровня обеспеченности населения питьевым водоснабжением и услугами канализации» и другими правительственными документами за последние годы в стране последовательно реализуются реформы в сфере водоснабжения и водоотведения, с принятием комплексных мер по рациональному использованию воды, обеспечению ее качества и безопасности, а также внедрению современных инновационных систем учета водопотребления.

Однако в связи с глобальными климатическими изменениями в республике увеличивается продолжительность засушливых сезонов, снижаются площади запасов снега в горах, повышается повторяемость маловодья, что приводит к увеличению риска возникновения дефицита воды и ухудшение ее качества.

От качества воды во многом зависит здоровье человека. Среди важ­нейших задач этой программы можно отметить следующие: защита природ­ной воды от попадания в нее загрязняющих химических веществ; предотвращение неконтролируемых сбросов сточных вод в водные объекты; осуществление превентивных мер по защите природной воды на основе примене­ния эффективных технологий очистки [2].

Промышленная деятельность человека привела к загрязнению водоемов вредными веществами: металлами в ионной форме, нефтепродуктами, токсическими синтетическими веществами и другими загрязнителями [3,4].

В последние годы особое значение приобрело загрязнение гидросферы группой поллютантов, получивших общее название «тяжелые металлы». Их главным природным источником являются породы (магматические и осадоч­ные) и породообразующие минералы. Техногенными источниками тяжелых металлов являются горнодобывающая промышленность, черная и цветная металлургия, цементное производство, машиностроительные, металлообрабатывающие, приборостроительные и другие предприятия [1,5]. В настоящее время различными предприятиями, осуществляющими гальванические покрытия и травление металлов, ежегодно выбрасываются в окружающую среду тысячи тонн высокотоксичных тяжелых металлов, таких как хром, никель, свинец, медь, кадмий, цинк, олово и пр. К металлам, наиболее часто обна­руживаемым в природной воде, относится железо [6].

Общетоксичные, эмбриотропные и мутагенные эффекты тяжелых металлов хорошо изучены. Известно, что длительное их поступление в организм с водой и пищей в относительно низких дозах может привести к задержке и накоплению металлов в органах и тканях, а впоследствии к разви­тию интоксикаций, сопровождающихся нарушением функционирования цен­тральной нервной системы, внутренних органов, изменением активности ряда ферментов, блокированием ОН-групп белковых молекул и другими изменениями. В ряде случаев было отмечено, что неблагоприятные последствия на организм эти элементы оказывают уже в концентрациях, близких к естественным условиям в пресноводных и морских водоемах.

Тяжелые металлы, попадая в бессточные водоемы, накапливаются в водах и донных отложениях и губительно действуют на водные организмы.

К основным загрязнителям окружающей среды относятся также нефть и нефтепродукты. Они попадают в природную среду при добыче, переработке, транспортировке, хранении и использовании [7, 8]. На предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной, химической, металлургической, электротехнической, судостроительной, пищевой и других отраслей промышленности, потребляющих нефтепродукты и растворители в виде топлива, смазочных масел, консистентных смазок, промывочных жидкостей, образуется большое количество нефтесодержащих отходов, а также сточных вод, содержащих нефтепродукты [9].

Загрязнение природной воды нефтью и нефтепродуктами имеет ряд от­рицательных экологических последствий. Гидрофобная нефть на поверхности водоемов образует тонкую пленку, которая препятствует нормальному газо- и теплообмену между атмосферой и гидросферой. Эти нарушения способны вызвать изменение климата планеты. Нефть и нефтепродукты могут вызывать серьезные нарушения жизнедеятельности гидробионтов.

В общей массе отходов промышленного производства значительную часть составляют жиры. Отходы животных жиров образуются на мясокомбинатах, шерстомойных фабриках и т.п. Производственные стоки мясокомбинатов являются сложными по физико-химическому составу: они содержат в большом количестве жир, белки, частицы мяса и костей, шерсть, поваренную соль и другие органические и неорганические вещества в виде макровзвеси, коллоидных и растворенных примесей [10].

Промышленные и бытовые стоки зачастую сбрасываются в водоемы практически необеззараженными и не очищенными от вредных примесей.

Значительная часть сточных вод, содержащих нефтепродукты, попадает в городскую канализацию. Нефтепродукты отрицательно влияют на режим работы биологических станций систем водоочистки. Многолетняя практика работы, станций аэрации показывает, что значительные трудности в эксплуатации очистных сооружений возникают из-за периодических поступлений со сточными, водами больших количеств, нефтепродуктов и жиров.

Традиционная технология подготовки питьевой воды (фильтрация и об­работка ее экологически опасным хлором), используемая в настоящее время, не обеспечивает качественного обеззараживания и не производит очистку от тяжелых и радиоактивных металлов, нитритов, нитратов, нефтепродуктов. Как следствие, по ряду санитарно-химических показателей содержание вредных примесей в природных водах превышает предельно допустимый коэффициент [11].

В настоящее время, когда очистка воды стала одним из самых распро­страненных технологических процессов, вопросы ее усовершенствования особенно актуальны. Для очистки воды все большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения. Использование таких сорбентов обусловлено достаточно высокой емко­стью, избирательностью и катионообменными свойствами некоторых из них [12]. Практика работы систем водоочистки показывает, что сорбционная обработка целесообразна как «финишная» операция после механической и других более дешевых видов очистки воды от грубодисперсных, коллоидных и части растворенных примесей [13]. Обычная оптимальная последовательность процессов физико-химической очистки: аэрация - коагуляция — отстаивание (флотация) — фильтрование — сорбция [14].

Известные сорбенты, которые получают на основе материалов естественного и искусственного происхождения, являются эффективными для очистки воды от нефтепродуктов и других органических веществ, однако они являются малоэффективными при очистке воды от тяжелых металлов. Однако, сорбенты, которые позволяют получать необходимой степень очистки воды от тяжелых металлов, не дают желаемого результата в отношении органических веществ. В связи с этим разработка сорбента для комплексной очистки воды от тяжелых металлов и органических веществ является актуальной проблемой.

Широко распространенными, экологически безвредными являются адсорбенты на углеродной основе, силикагели, природные и искусственные це­олиты, а также различные силикаты слоистой и ленточной структуры [15]. Сочетая сорбционные свойства этих адсорбентов и различные способы обработки их поверхности, можно достичь максимального извлечения различных загрязняющих веществ. Такое применение глин возможно благодаря их высокой сорбционной и ионообменной активности. На этих свойствах основана способность глин поглощать тяжелые металлы Zn, Си, Pb, Ni, Hg, Cd и других в ионной форме [16].

Таким образом, разработка научно-обоснованных и экономически целесообразных методов очистки сточных вод является очень актуальной задачей, решение которой связано с поиском недефицитных природных материалов и изучением возможностей их модифицирования. Большой интерес при этом вызывает применение глинистых материалов, способных сорбировать примеси органического и неорганического происхождения. Республика Узбекистан располагает достаточными минеральными ресурсами, представлен­ными монтмориллонито - гидрослюдистой глиной, перспективным в качестве исходного сырья для производства сорбционно-активного материала. Изучение сырьевых ресурсов Узбекистана для создания на их основе принципиально новых высокоэффективных наносорбентов с целью повышения эффективности очистки сточных вод имеет важное теоретическое и прикладное значение.

Список литературы:

1. Пути решения дефицита пресной воды. http://www.cawater-info.net/all_about_water/
2. Проблема пресной воды. http://ecology.cbs-tag.ru/index.php/polzovatelyu/ekologicheskie-problemy.
3. Акимова А.С., Филиппова Л.С. Последствия загрязнения поверхностных и сточных вод нефтью и нефтепродуктами. Международный научно-исследовательский журнал. № 11 (125). Ноябрь
4. Шамраев A.В. Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды [The influence of oil and petroleum products on various components of the environment]. / A.В. Шамраев, Т.С. Шорина // Вестник Оренбургского государственного университета [Bulletin of the Orenburg State University]. – 2009. – № 6(100). – с. 642-645.
5. Лебедь-Шарлевич Я.И. Опасностъ загрязнения водных объектов нефтъю с учетом растворения и стратификации ее компонентов [The danger of contamination of water bodies with oil, taking into account the dissolution and stratification of its components]. / Я.И. Лебедь-Шарлевич, З.И. Жолдакова, Р.A. Мамонов и др. // Российский журнал прикладной экологии [Russian Journal of Applied Ecology]. – 2020. – 3 (23). – с. 46-52. (accessed: 22.10.22).
6. Aлберс П.Х. Северная паcифика [Northern Pacific] [Electronic source] / P.X. Albers // Oil spills and living organisms. – 1999. – URL: http://www.npacific.ru/np/sovproblem/ oil_sea/vozdeistvie/razliv/public1.htm. (accessed:22.10.22)
7. Патин С.A. Нефть и экология континентального шельфа. 2-е изд. переработанное и дополненное [Oil and ecology of the continental shelf. 2nd ed. revised and supplemented] Offshore oil and gas complex: state, prospects, impact factors: in 2 vol.; / S.A. Patin – M.: VNIRO, 2017. – 1 vol.
8. Григорьев A.Ю. Люди, нефтъ, птицы. Обзор мирового опыта спасения птиц при нефтяном загрязнении [People, oil, birds. Review of the world experience of bird rescue in oil pollution] / A.Yu. Grigor'ev, A.Yu. Knizhnikov, P.A. Paxorukova – M.: WWF, 2014. – 57 с.
9. Саркова О.М. Практическое пособие для добровольцев по ликвидации разливов нефти [Practical guide for volunteers on oil spill response] / О.М. Саркова, В.Г. Краснопольский – Мурманск: Всемирный фонд дикой природы (WWФ), Ноябрь -2018. – 107 с. Международный научно-исследовательский журнал. № 11 (125) .
10. Карнатов A.Н. Коэффициенты уязвимости морских млекопитающих от нефти на примере Кольского залива [Coefficients of vulnerability of marine mammals from oil on the example of the Kola Bay]. / A.N. Karnatov // Trudy' Kol'skogo nauchnogo centra RAN [Proceedings of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. – 2020. – № 5-8. – с. 81-92.
11. Aхмадова Х.Х. Проблема техногенных залежей в российских регионах [The problem of technogenic deposits in Russian regions]/ Х.Х. Aхмадова, Е.У. Идрисова, М.A. Такаева // Международный научно-исследовательский журнал [International Research Journal]. — 2013. — № 8(15). — Часть 4. — с. 69-73.
12. Ревич Б.A. К оценке влияния деятельности ТЭК на качество окружающей среды и здоровье населения [To assess the impact of fuel and energy sector activities on environmental quality and public health]. / Б.A. Ревич // Проблемы прогнозирования [Problems of forecasting]. – 2010. – № 4. – с. 87-99.
13. Оруджев Р.A. Особенности токсического действия углеводородов нефти на организм человека [Features of the toxic effect of petroleum hydrocarbons on the human body]. / Р.A. Оруджев, Р.Э. Джафарова // Вестник Витебского государственного медицинского университета [Bulletin of the Vitebsk State Medical University]. – 2017. – № 4. – с. 8-15.
14. Л.П. Сидорова Методы очистки промышленных и сточных вод. Учебное электронное текстовое издание. Часть I. tudy.urfu.ru/Aid/Publication/11787/1/Sidorova_i_dr.pdf.
15. Везенцев А.И.,Кормош Е.В., Здоренко Н.М., Голдовская-Перистая Л.Ф. Адсорбционные свойства продуктов обогащения природных монтмориллонитсодержащих глин. Текст научной статьи по специальности «Химические технологии». Научные ведомости. Серия «Естественные науки», 2011. №9(104) выпуск №15. С. 103-107.
16. Костина Л. В., Куюкина М. С., Ившина И. Б. Методы очистки загрязненных тяжелыми металлами почв с использованием (био)сурфактантов (обзор). Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии». https://cyberleninka.ru/article/n/metody-ochistki-zagryaznennyh-tyazhelymi-metallami-pochv-s-ispolzovaniem-bio-surfaktantov-obzor/viewer.