3 Расчёты, описание, обсуждение результатов опытов, выводы

Таблица 1 – Сводная таблица результатов опытов

Номер пробы	Объем талого снега, мл	Масса пыли, г		Величина поглощения органических примесей D364	Жесткость талого снега, мг-экв/л	Содержание сульфат-инов, мг/л	Содержание ионов хлора, мг/л	Содержание нитратов, мг/л	Содержание СО, мг/м3
		в пробе	в 1 л

В выводах по проведенной работе должно быть отражено:

1) определение наибольшего экологического риска в одной из точек исследования;

2) объяснение, откуда появилось загрязнение в том или ином пункте отбора проб сульфатами, ионами хлора, органическими веществами, ионами кальция и магния, нитратами;

3) выявление наиболее экологически благоприятных зон.

4 Контрольные вопросы

1 Почему фильтрование осуществляют через складчатый фильтр?

2 Почему надо пересчитывать результаты на 1 л талого снега, почему нельзя сравнивать исходные данные?

3 В чем заключается принцип комплексонометрического определения жёсткости воды?

4 Каковы характерные реакции на ионы хлора и суьфат-ионы?

5 На чем основан метод турбидиметрического анализа сульфат-ионов?

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕРОВОДОРОДА

В СТОЧНЫХ ВОДАХ

1 Теоретическая часть

Сера – биогенный элемент, необходимый для живых организмов (сера, как и азот, является необходимым элементом для формирования белков) и обязательный элемент питания растений. Для серы наиболее характерны степени окисления -2 и +6. Это обусловливает существенную роль окислительно-восстановительных реакций и разнообразие процессов миграции. Восстановленные формы серы (S⁰, H₂S, сульфиды) легко окисляются до сульфатов как микробиологическим путём, так и абиотически. Темпы окисления зависят от растворимости сульфидов.

В настоящее время значительным источником серы стали техногенные выбросы предприятий металлургической, нефтяной и других отраслей промышленности.

Реакции окисления восстановленных соединений серы протекают довольно быстро при доступе атмосферного воздуха. Сульфиды и элементарная сера постепенно окисляются даже кислородом воздуха; в аэробных условиях в окислении принимают участие различные группы тионовых и серобактерий. Окисление серы происходит ступенчато, причём конечным продуктом является серная кислота или сульфаты:

S^2- → S⁰ → S₂O₃^2- → S₄O₆^2- → SO₃^2- → SO₄^2-

сульфид сера тиосульфат тетратионат сульфит сульфат

Основным источником загрязнения водного бассейна являются промышленные стоки.

В сточной воде сероводород встречается в виде газа, растворенного в воде, средних и кислых солей сероводородной кислоты.

Сульфиды не должны присутствовать в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК – отсутствие). Сероводород при попадании в водоём сообщает воде неприятный привкус и запах.

Серусодержащие соединения нефти

Сера является наиболее распространённым гетероэлементом в нефтях и нефтепродуктах. Интерес к серусодержащим соединениям нефти возрос в связи с проблемой переработки высокосернистых нефтей. В пластовых нефтях содержится от 0,01 до 14 % масс. серы. Низким содержанием серы характеризуются нефти Белоруссии, Азербайджана, значительным количеством серусодержащих соединений – нефти Урало-Поволжья и Сибири. Количество серы в арланской нефти достигает до 3% масс., а в усть-балыкской – до 1,8% масс. Из зарубежных наиболее высоким содержанием серы отличаются нефти месторождений: Эбано-Панук (Мексика, 5,4% масс.), Роузл-Пойнт (США, до 14% масс.). В нефтях содержатся гомологи меркаптанов (тиолов), обладающие кислотными свойствами и коррозионной активностью. Кроме того, в значительных количествах содержатся органические сульфиды, полисульфиды и гомологи тиофена.

Одними из основных загрязнителей сточных вод сероводородом являются установки очистки технологического конденсата, сернисто-щелочных стоков (СЩС) и Г-43-107 (≈80%), а также установки ЭЛОУ и первичной перегонки нефти (≈20%). Сероводородсодержащие сточные воды поступают в основном от барометрических конденсаторов смешения установок АВТ, каталитического крекинга, замедленного коксования, гидроочистки и гидрокрекинга.

Характеристики сточных вод типового завода топливно-нефтехимического профиля приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики сточных вод типового НПЗ

Виды сточных вод	Концентрация сульфидов, мг/л
Солесодержащие (стоки ЭЛОУ)	30000-40000
Сернисто-щелочные	30000-50000
Сероводородсодержащие	300-500

Таблица 2 - Усреднённые данные по загрязнению сточных вод

Загрязнитель сточных вод	Концентрация, мг/л
	После очистки на НПЗ	Норма для биоочистки	Норма для водоёмов
Сероводород	3,2	отсутствие	отсутствие

Технологии очистки стоков

Для предприятий топливно-нефтехимического профиля существует достаточно большое количество методов по обезвреживанию стоков установок ТК (термокрекинга) и СЩС. К ним относятся:

- жидкофазное окисление кислородом в отсутствие и в присутствии катализаторов;

- гетерогенно-каталитическое обезвреживание в отсутствие окислителя;

- озонирование;

- окисление с помощью пероксида водорода;

- хлорирование.

Предложена технология концентрирования СЩС и стоков ТК (термокрекинга) щёлочью с получением пастообразных или жидкотекучих полупродуктов со значительно меньшим выходом, что обеспечивает возможность долгосрочного складирования и снижения расходов при транспортировке.

Наиболее перспективным считается метод локального окислительно-каталитического обезвреживания (процесс ЛОКОС). Процесс ЛОКОС основан на жидкофазном гетерогенно-каталитическом окислении кислородом воздуха токсичных сульфида и меркаптида натрия в более безопасные тиосульфат и сульфонат натрия по реакциям:

2Na₂S + 2O₂ + H₂O = Na₂S₂O₃ + 2NaOH

2CH₃SNa + 3O₂ = CH₃SO₃Na

Одним из перспективных методов удаления фенолов, сернистых соединений и аммонийного азота из технологического конденсата является применение озонной технологии.

Другим способом очистки стоков СЩС установок АВТ и ПП (получения полипропилена) является микробиологическая технология. В качестве окислителя используется специальная культура тиобактерий, выращенная и адаптированная к очищаемым стокам. Биологическая очистка воды осуществляется путём сорбции и окисления загрязнителей в предварительно сформированном слое активного ила. Биологическая система сероочистки сточных вод направлена на переработку сточных вод с высоким содержанием нефтепродуктов (до 150 мг/л) и позволяет проводить более глубокую очистку не только от сероводорода, но и от фенолов и меркаптанов.

Таким образом, перспективны новые каталитические технологии и биотехнологии очистки стоков предприятий нефтеперерабатывающего и нефтехимического профиля.