Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Изобретение относится к способам сорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов и может быть использовано при охране окружающей среды, в частности при очистке сточных вод тепловых электрических станций (ТЭС).

В качестве сорбентов для очистки сточных вод от нефтепродуктов известно применение множества материалов естественного и искусственного происхождения: кварцевый песок, глина, керамзит, торф, древесные опилки, прокаленная окись алюминия, активированные угли, полистирол, химические волокна и др. Наибольшей сорбционной способностью обладают активированные угли (Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. - С.101-105). Однако только определенные сорта активированных углей позволяют снизить содержание нефтепродуктов в очищенной воде до допустимых норм. Недостатком использования активированных углей является их высокая стоимость и необходимость последующей регенерации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ очистки сточных вод от нефтепродуктов по патенту РФ №2010008, МПК C02F 1/28, 30.03.1994, включающий механическую очистку и доочистку фильтрованием через слой неподвижного сорбента, при этом в качестве сорбента используют измельченный природный апатит.

Способ очистки сточных вод с применением в качестве сорбента измельченного природного минерала апатита заключается в том, что нефтесодержащие сточные воды подвергают предварительной механической очистке, а доочистку проводят в фильтровальных колонках диаметром 25 мм, загруженных сорбентом с диаметром зерен 1-2 мм. Высота слоя загрузки составляет от 200 до 400 мм.

Известный способ сорбционной очистки обеспечивает снижение концентрации нефтепродуктов в среднем до 0,04 мг/дм³.

Недостатком указанного способа является недостаточно высокая эффективность очистки.

Кроме этого, природный минерал апатит необходимо добывать, производить его измельчение на специальном оборудовании, осуществлять транспортировку к месту очистки и его складирование, при этом значительно возрастает стоимость сорбента, что приводит к удорожанию способа очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа очистки сточных вод от нефтепродуктов для достижения предельно допустимой концентрации нефтепродуктов при сбросе очищенной воды в рыбохозяйственные водоемы и удешевление способа очистки.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод от нефтепродуктов, включающем механическую очистку и доочистку фильтрованием через слой неподвижного сорбента, согласно предлагаемому изобретению в качестве сорбента используют карбонатный шлам с влажностью 3,0-20,0% осветлителей тепловых электрических станций химического состава CaCO₃+MgO+Mg(OH)₂+SiO₂+Fe(OH)₃+Al(ОН)₃, образующийся при совместной коагуляции семиводным сульфатом железа и известковании насыщенным раствором известкового молока природной воды на водоподготовительной установке.

На фиг.1 представлена зависимость изменения сорбционной емкости карбонатного шлама осветлителей ТЭС от времени.

На фиг.2 представлена зависимость изменения остаточной концентрации нефтепродуктов в фильтрате от высоты слоя карбонатного шлама осветлителей ТЭС.

Пример конкретного выполнения.

Карбонатный шлам осветлителей тепловых электрических станций образуется на стадии предварительной очистки воды при совместной коагуляции семиводным сульфатом железа и известковании насыщенным раствором известкового молока природной воды на водоподготовительной установке.

Предварительная очистка осуществляется на основе методов, в результате реализации которых при дозировке специальных реагентов некоторые примеси выделяются из воды в виде шлама. Основными технологическими процессами предварительной очистки воды являются коагуляция коллоидных примесей и известкование, которые обычно проводятся одновременно в одном аппарате - осветлителе - в целях улучшения суммарного технологического эффекта и снижения денежных затрат.

Коагуляция семиводным сульфатом железа (FeSO₄·7H₂O) - физико-химический процесс слипания коллоидных частиц под действием сил молекулярного притяжения с образованием шлама и последующим выделением его из воды. При этом снижается содержание взвешенных веществ и коллоидных примесей, окисляемость.

Известкование реализуется при обработке исходной воды насыщенным раствором известкового молока - суспензией гашеной извести Са(ОН)₂. При известковании снижается щелочность обрабатываемой воды, жесткость, солесодержание, кремнийсодержание, железосодержание и одновременно из воды удаляются грубодисперсные примеси. Процесс известкования основан на том, что при вводе гашеной извести Са(ОН)₂, получаемой на водоподготовительной установке при взаимодействии СаО и H₂O, достигается повышение рН обрабатываемой воды до 10,1÷10,3, при котором и CO₂ переходят в . С учетом присутствия в обрабатываемой воде Са²⁺, Mg²⁺ и образовавшихся , избытка ОН^- из воды выделяется шлам.

Образующийся осадок, содержащий 97-99% влаги, обезвоживается в цехе термоосушки до влажности 3,0-20,0%, проходя по транспортной ленте через секции с установленными вентиляторами и систему регулирования расхода пара. Гранулированный карбонатный шлам осветлителей ТЭС с влажностью 3,0-20,0% засыпается в закрепленные на транспортной ленте перфорированные лотки и затем подается в бункер запаса, рассчитанный на сменный объем выработки. Из бункера запаса винтовым конвейером гранулированный карбонатный шлам подается в установку тонкого растирания, где размалывается до размеров не более 1,4 мм и подается на фасовку.

Компонентный состав карбонатного шлама осветлителей ТЭС представлен в таблице 1.

Таблица 1 Концентрация веществ, мас.% Катионы Са2+ Fe3+ Mg2+ Cu2+ Ni2+ Zn2+ Mn2+ Cr3+ Pb2+ Al3+ Hg2+ 87±11,3 0,44±0,15 11±2,2 0,05±0,014 0,009±0,003 0,038±0,013 1,2±0,407 0,001±0,0003 0,002±0,0003 0,26±0,08 следы Анионы OH- 81,5±10,6 6,5±0,85 11,4±3,61 0,6±0,11 Отсутствуют

Сорбционные свойства карбонатного шлама осветлителей ТЭС объясняются наличием сильнополярных функциональных групп гуминовых веществ природной воды. Анализ образца карбонатного шлама осветлителей ТЭС методом газовой хромато-масс-спектроскопии выявил наличие функциональных групп гуминовых веществ: -ОН, -NH, -СН₃, -СН₂, ароматических С=С - связей, С-О - карбоксильных групп и ОН - спиртовых групп.

Результаты исследования сорбционных свойств карбонатного шлама осветлителей ТЭС по отношению к чистым нефтепродуктам, наиболее распространенным в сточных водах ТЭС, показали (см. фиг.1), что сорбционная способность карбонатного шлама реализуется в течение первых минут контакта со сточной водой и через 25 минут достигает 0,5-0,7 г/г по турбинному маслу, дизельному топливу и бензину, 1,4 г/г по мазуту, что составляет 56-78% и 150% соответственно.

Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов осуществляют следующим образом.

Доочистке подвергают сточные воды мазутного хозяйства ТЭС после предварительной механической очистки, которые содержали различные органические примеси, в частности нефтепродукты, в количестве 0,27 мг/дм³. Доочистку сточных вод фильтрованием через слой неподвижного сорбента - карбонатного шлама, с влажностью от 3,0% до 20,0% и диаметром зерен 0,09-1,4 мм, осветлителей тепловых электрических станций химического состава CaCO₃+MgO+Mg(OH)₂+SiO₂+Fe(OH)₃+Al(ОН)₃, образующегося при совместной коагуляции семиводным сульфатом железа и известковании насыщенным раствором известкового молока природной воды на водоподготовительной установке и являющегося отходом тепловых электрических станций - осуществляют при комнатной температуре и атмосферном давлении в стеклянной фильтровальной колонке диаметром 30 мм.

Общий объем колонки составляет 500 дм³. В ходе эксперимента в фильтровальной колонке изменяется высота слоя карбонатного шлама осветлителей ТЭС от 50 до 350 мм.

При очистке сточных вод от нефтепродуктов через слой карбонатного шлама осветлителей ТЭС высотой от 50 до 350 мм эффективность очистки увеличивалась от 68 до 96%.

Остаточная концентрация нефтепродуктов в фильтрате составляла от 0,085 мг/дм³ при высоте загрузки 50 мм до 0,01 мг/дм³ при высоте загрузки 350 мм.

Был проведен контроль водной вытяжки из карбонатного шлама осветлителей ТЭС на содержание хлоридов, окисляемости, общей жесткости, общей щелочности, содержания железа. Концентрации привнесенных со шламом осветлителей ТЭС веществ в водной вытяжке не превысили нормативных значений.

Показатели качества водной вытяжки из карбонатного шлама осветлителей ТЭС представлены в таблице 2.

Согласно представленным на фиг.2 результатам предлагаемый способ очистки сточных вод от нефтепродуктов обеспечивает снижение остаточной концентрации нефтепродуктов в фильтрате до 0,01 мг/дм³.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает возможность утилизации карбонатного шлама осветлителей тепловых электрических станций химического состава CaCO₃+MgO+Mg(OH)₂+SiO₂+Fe(OH)₃+Al(ОН)₃, образующегося в большом количестве при совместной коагуляции семиводным сульфатом железа и известковании насыщенным раствором известкового молока природной воды, на водоподготовительной установке и являющегося отходом тепловых электрических станций, применяя его в качестве сорбента (после обезвоживания в цехе термоосушки до влажности 3,0-20,0% и размалывания до диаметра зерен 0,09-1,4 мм), при доочистке сточных вод от нефтепродуктов методом фильтрования через слой неподвижного сорбента. При этом повышается эффективность и удешевляется процесс очистки сточных вод от нефтепродуктов для достижения предельно допустимой концентрации нефтепродуктов при сбросе очищенной воды в рыбохозяйственные водоемы.