Состав нефтесодержащих сточных вод, ПДК в воде водоемов

Среди многочисленных вредных веществ антропогенного происхождения, попадающих в окружающую среду (воздух, вода, почва, растительность и др.), нефтепродуктам принадлежит одно из первых мест. Работа автотранспорта и предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, газообразные выбросы и сточные воды промышленных предприятий приводят к загрязнению воздуха, воды и почвы значительными количествами сырой нефти и продуктов её переработки и создают серьёзную угрозу экологии регионов России.

Состав нефтесодержащих сточных вод характеризуется сложностью, большим разнообрази­ем и зависит от вида, назначения, технологии производства.

Сама по себе нефть и ее производные - исключительно сложная смесь различных химических соединений, среди которых наиболее многочисленными являются углеводороды (50 - 98% от общего состава ).

Состав нефтезагрязнений в сточных водах конкретных предприятий (нефтебазы, станции техобслуживания автомобилей и других предприятий) определяется главным образом то­варными нефтепродуктами. Это автомобильное (бензины, лигроины, керосин, газойли, со­ляровые дистилляты), дизельное (смесь керосиновых и соляровых фракций крекинга нефти, каталитический газойль), котельное топливо (мазуты) и смазочные материалы. Кроме того, моторные топлива содержат антидетонационные присадки (до 2%) - тетраэтилсвинец или тетракарбонилжелезо.

Основная особенность нефтезагрязнений в стоках - меньшая плотность по сравнению с водой (бензин 0,7 - 0,76 г/см³, дизельное топливо 0,8 - 0,9, реактивное топливо 0,8 - 0,85, мазут 0,94 - 1 г/см³) и низкая растворимость в воде. Для мелких фракций нефти (бензинов) она не превышает 20-30 мг/л, для керосинов - 70-90 мг/л, а для тяжелых фракций - практически равна нулю.

В сточных водах нефтепродукты по дисперсному составу могут быть в свободном, эмульгированном и растворенном состоянии.

В основной массе нефтепродукты в стоках находятся в свободном (грубодисперсном) со­стоянии, образуя плавающую пленку или слой. Меньшая часть может оказаться в тонкодис­персном состоянии, образуя эмульсию "нефть в воде". Устойчивость эмульсии обусловлена поверхностным натяжением, кинетической устойчивостью частиц, небольшой их концен­трацией. Стабилизаторами эмульсии могут быть механические примеси, покрывающие ка­пельки нефти.

Существуют общепринятые показатели, которые не только представляют ориентировоч­ный состав нефтесодержащих стоков, но позволяют судить о степени загрязненно­сти стоков, и также выбирать наиболее эффективный способ очистки.

Объемы нефтесодержащих стоков зависят от мощности предприятий (например, станций техобслуживания автомобилей, машиннотракторных станций, нефтебаз и т.д.). Сточные воды включают: отстойные воды (мытье бо­чек из-под нефтепродуктов, площадей производств, сливо-наливных эстакад, загрязненный конденсат от пароподогревательных установок) и воду от оборудования (уплотнения саль­ников, охлаждение подшипников нефтяных насосов). Кроме того, в стоки включаются бал­ластные воды в связи с перевозкой нефти и нефтепродуктов (цистернами, танкерами), льяльные воды (воды осадочной части судна) и подсланевые (стоки машинного отделения).

Объемы стоков могут быть показаны на другом примере - типовых спецавтоцентрах ВАЗа (САЦ), рассчитанных на обслуживание 11000 автомобилей в год. Такие центры имеют неполную оборотную систему водоснабжения и потребляют 948 м³/сут. пресной воды, из них 494 м³/сут. из городского водопровода и 454 м³/сут. оборотной. В технологических про­цессах безвозвратно теряется 36 м³/сут. На очистные сооружения поступает 912 м³/сут., а в городскую канализацию сбрасывается 458 м³/сут. воды.

Подобные предприятия, использующие нефть и нефтепродукты, образуют суммарно зна­чительное трудноучитываемое количество неочищенных нефтесодержащих стоков.

Сброс неочищенных нефтесодержащих стоков в водоемы опасен не только тем, что, не­смотря на многократное разбавление, делает воду непригодной для бытового использования, но и тем, что рыба с ее кормовыми объектами (планктоном и бентосом) испытывает сильное токсическое действие нефтепродуктов. Для обоснования ПДК для водоемов каждого в отдельно­сти и комплекса разных компонентов вредных веществ при сбросе в канализацию и водоемы нужно тщательное гигиеническое и токсикологическое исследование. Должны быть изучены следующие факторы:

а) влияние на очистные сооружения канализации;

б) влияние на органолептические свойства воды;

в) влияние на вкус и запах мяса рыб как в сыром виде, так и в вареном;

г) влияние на организм теплокровных животных, пользующихся питьевой водой (токсическое, канцерогенное, мутагенное, тератогенное, аллергенное);

д) влияние на жизне­деятельность рыб и мелких водных организмов, участвующих в процессе самоочищения во­доемов и обеспечивающих ее нормальный санитарный режим;

е) опасность аккумуляции вредных веществ тканями рыб, используемых в пищу;

ж) возможность аккумуляции вред­ных веществ донными осадками и токсического действия на бентосные организмы - кормо­вые ресурсы рыб;

з) влияние на физико-химические и бактериологические свойства воды и другие показатели, в т.ч. возможность использования воды водоемов для орошения огоро­дов, а рыбных запасов для пищевой промышленности".

Тетраэтилсвинец, попадающий в сточные воды вместе с нефтепродуктами, ввиду высо­кой токсичности наиболее опасен. В воде он нерастворим, хорошо растворяется в углеводо­родах, спиртах, эфире, ацетоне. При хранении этилированного бензина до 15% тетраэтилсвинца может выпасть в осадок на дно резервуара, при мытье которого в дальнейшем все ко­личество осадочного тетраэтилсвинца переходит в сточные воды.

Нефтепродукты в воде в большей степени влияют на органолептические показатели воды. Результаты исследований показывают, что в воде, загрязненной нефтью и нефтепродуктами, мясо рыб приобретает привкус нефти при 0,5 мг/л через сутки, 0,2 мг/л - 3 суток, 0,1 мг/л через 10 суток.

Следует отметить, что рыбы по сравнению с человеком и теплокровными животными бо­лее чувствительны к поступлению в организм токсических веществ, так как для ассимиля­ции необходимого количества кислорода из внешней среды рыбы вынуждены пропускать через жабры и вводить в организм больше токсического вещества, чем человек и теплокров­ные животные пропускают через легкие.

В водоемах нашей страны содержание токсических веществ лимитируется "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами", причем к водоемам санитарно-бытового водопользования предъявляются довольно высокие требования, так как на станциях водоподготовки из сырой воды не извлекаются токсические и дурнопахнущие вещества.

Допустимая концентрация вредных веществ в водоемах не должна пре­вышать 1/10 концентрации, переносимой испытуемыми водными организмами за 48 ч пре­бывания в воде.

Нефтезагрязнения сточных вод влияют не только на поверхностные воды водоемов. С поверхности земли при непосредственной инфильтрации сточных вод нефтепродукты могут поступать и в водоносный слой подземных вод, ухудшая их состав и физические свойства. В связи с этим в подземных водах обнаруживаются ароматические углеводороды, нефтепро­дукты, фенолы и другие токсиканты.

Борьба с нефтяными загрязнениями, попавшими в во­доносный слой, является сложной и дорогостоящей задачей, практически часто труднореализуемой. При значительном накоплении в пласте загрязняющих веществ и малой их десорбируемости, а также при низких фильтрационных свойствах пород для полного извлечения загрязнений из пород и подземных вод нужны десятки лет. Грунтовые воды, не имеющие водоупорной кровли, менее защищены, чем глубокие подземные воды и воспринимают ос­новную часть загрязнений, поступающих с поверхности. В горизонты грунтовых вод по­верхностные стоки обычно проникают за сравнительно короткое время, не превышающее десятков суток или нескольких месяцев, а процессы самоочищения, аналогичные протекающим в поверхностных водах с помощью кислорода, света, микроорганизмов, повышенной температуры, имеют иной характер, заключающийся, в основном, в сорбции токсиканта и физико-химическом взаимодействии его с вмещающей породой.

Для охраны поверхностных и подземных вод необходим комплекс мер, включающий не только снижение на предприятиях используемого водопотока, но и применение эффектив­ных способов очистки стоков, сопровождаемое необходимым контролем состава сбрасывае­мых стоков, как это рекомендует ВОЗ, несмотря на то, что контролируемые стандарты на выпуски в водоем довольно трудно установить из-за многих источников загрязнения водо­емов и особенностей разбавления стоков в них.

Тем не менее существуют ПДК вредных веществ в водоемах и контроль качества воды водоемов ниже сброса стоков и выше на расстоянии 1 км от ближайшего населенного пунк­та; при сбросе в черте города требования к составу и свойствам воды должны относиться к самим сточным водам без учета разбавления и самоочищения