Результат интеллектуальной деятельности: Способ очистки нефтесодержащих сточных вод

Изобретение относится к способам очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано при очистке нефтесодержащих сточных вод предприятий нефтехимической и теплоэнергетической промышленности.

Известен способ биологической очистки сточных вод (патент РФ №2240291, МПК C02F 3/02, 2004 г.). Способ включает процеживание воды, отстаивание, обработку стоков микроорганизмами и последующее обеззараживание очищенных стоков. Биологическую очистку осуществляют с использованием трехиловой системы.

Недостатком данного способа является многостадийность и сравнительно большие объемы емкостных сооружений. Кроме того, способ не обеспечивает удовлетворительную степень очистки от нефтепродуктов.

Известен также способ очистки сточных вод, содержащих углеводороды и их производные, включающий аэробную обработку штаммами бактерий (патент РФ №2264988, МПК C02F 1/02, C02F 3/02, C02F 9/14, 2004 г.).

Недостаток известного способа заключается в многостадийности процесса очистки вод, при использовании химических реагентов, что требует дополнительных работ по удалению реагентов перед сбросом очищенных вод, что снижает показатели экономической эффективности очистки.

Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является разработка эффективного способа очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов до уровня, разрешающего сброс очищенных сточных вод в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Техническим результатом, на достижение которого направлен предлагаемый способ, является повышение эффективности процесса очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов и уменьшение эксплуатационных расходов за счет обеспечения непрерывности процесса очистки и упрощения процедуры регенерации.

Технический результат достигается за счет того, что способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий аэробную обработку штаммами бактерий, отличается тем, что очистку осуществляют в фильтре, содержащем корпус со съемными фильтрующими кассетами, установленными параллельно, с образованием соседними фильтрующими кассетами независимых фильтрующих узлов, обеспечивающих скорость фильтрации 0,1-0,3 м/ч, при этом в качестве фильтрующей загрузки используют гранулы вспененного дробленого пенополистирола с крупностью зерен 2-3 мм, с насыпным весом - 17-22 кг/м³, при толщине кассеты 0,3-0,5 м, при этом в объем фильтрующей загрузки вводят в эффективном количестве штамм углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus и/или Pseudomonas и/или Acinetobacter или биопрепарат нефтедеструкор.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.

Признаки «очистку осуществляют в фильтре, содержащем корпус со съемными фильтрующими кассетами» обеспечивают возможность восстановления фильтрующих характеристик фильтрующих кассет.

Признаки, указывающие, что фильтрующие кассеты установлены «параллельно, с образованием соседними фильтрующими кассетами независимых фильтрующих узлов», обеспечивают возможность проведения работ по регенерации части фильтрующих кассет, при сохранении рабочего режима оставшихся.

Признаки, указывающие, что фильтрующие кассеты обеспечивают «скорость фильтрации 0,1-0,3 м/ч», обеспечивают возможность работы фильтра в режиме «медленного фильтра», обеспечивающего максимально благоприятные условия для жизнедеятельности углеводородокисляющей «бактериальной загрузки».

Признаки, указывающие, что «в качестве фильтрующей загрузки используют гранулы вспененного дробленого пенополистирола с крупностью зерен 2-3 мм», обеспечивают как эффективную работу данной фильтрующей загрузки с позиций фильтрации нефтесодержащих сточных вод, так и ее использование в качестве иммобилизатора микроорганизмов, составляющих «бактериальную загрузку».

Признаки, указывающие, что в качестве фильтрующей загрузки используют гранулы вспененного дробленого пенополистирола «с насыпным весом - 17-22 кг/м³», обеспечивают благоприятные условия иммобилизации и метаболизма микроорганизмов при эффективной степени заполнения объема фильтрующих кассет и достаточной проницаемости, кроме того, минимизируется вес фильтрующих кассет, что упрощает конструкцию и обслуживание фильтра.

Признаки, указывающие, что толщина кассеты должна быть в пределах 0,3-0,5 м, обеспечивают необходимое качество очистки воды.

Признаки, указывающие, что «в объем фильтрующей загрузки вводят в эффективном количестве штамм углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus и/или Pseudomonas и/или Acinetobacter или биопрепарат нефтедеструкор», обеспечивают эффективную деструкцию эмульгированных и растворенных углеводородов как сложных органических молекул и тем самым глубину очистки воды от нефтепродуктов.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет добиться более глубокой очистки нефтесодержащих сточных вод, при отсутствии расходования реагентов, без добавления дополнительных объемов емкостных сооружений.

На фиг. 1 схематически показан вертикальный разрез установки, обеспечивающей реализацию способа, на фиг. 2 - вид сверху.

На чертежах показаны корпус 1, подводящий коллектор 2, подводящие патрубки 3, кассеты 4, фильтрующая загрузка 5, водонепроницаемая перегородка 6, кольца 7, уровень максимального наполнения медленного фильтра 8, перфорированный отводящий трубопровод 9, отводящие патрубки 10, отводящий коллектор 11, герметичные днище 12 и крышка 13 кассеты 4.

Корпус 1 содержит съемные фильтрующие кассеты 4, а также снабжен средством подвода воды на очистку и средством отвода очищенной воды. При этом корпус 1 содержит направляющие для установки и извлечения кассет 4.

Кассеты 4 установлены параллельно друг другу с возможностью их вертикального возвратно-поступательного перемещения (при установке и снятии), при этом верхний участок каждой кассеты 4 снабжен герметично связанной с ним водонепроницаемой перегородкой 6, причем нижняя и боковые кромки кассеты 4 и боковые кромки водонепроницаемой перегородки 6 герметично контактируют с соответствующими поверхностями корпуса 1. При этом пары соседних фильтрующих кассет 4 образуют фильтрующие узлы кассетного фильтра.

Кассеты 4 представляют собой двухслойный сетчатый каркас, заполненный фильтрующей загрузкой 5, и снабжены герметичными днищем 12 и крышкой 13.

Водонепроницаемые перегородки 6 имеют, над поверхностью фильтра, кольца 7 для извлечения кассеты и проведения регенерации фильтрующей загрузки 5 вне корпуса фильтра.

Фильтрующая загрузка 5 представляет собой вспененный дробленый пенополистирол с крупностью зерен 2-3 мм и насыпным весом 17-22 кг/м³.

Средство подвода воды на очистку выполнено в виде подводящих патрубков 3, размещенных у верхней кромки корпуса 1 в зазоре между каждой парой фильтрующих кассет 5, образующих фильтрующий узел, при этом все подводящие патрубки 3 сообщены с подводящим коллектором 2.

Средство отвода очищенной воды выполнено в виде перфорированных отводящих трубопроводов 9, размещенных у дна корпуса в зазоре между каждой парой фильтрующих кассет 5, образующих фильтрующий узел, при этом все перфорированные отводящие трубопроводы 9 сообщены с отводящими патрубками 10, размещенными у нижней кромки корпуса, при этом все отводящие патрубки 10 сообщены с отводящим коллектором 11.

Средство подвода воды на очистку и средство отвода очищенной воды оснащены запорно-регулирующей арматурой.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Однократно при первом запуске рабочий раствор штамма углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus и/или Pseudomonas и/или Acinetobacter или биопрепарат нефтедеструкор» наносят на поверхность фронтального слоя фильтрующей загрузки 5, например, путем опрыскивания или полива.

В корпус 1 по подводящему коллектору 2 через подводящие патрубки 3 подают нефтесодержащую сточную воду (с концентрацией до 25 мг/л) при закрытых отводящих патрубках 10. Заполняют корпус 1 до уровня выше крышки 13 кассеты 4.

Затем открывают подводящие патрубки 3, а также отводящие патрубки 10 и устанавливают расход жидкости, обеспечивающий скорость фильтрации 0,1-0,3 м/ч. За счет установившегося градиента напоров очищаемая вода проходит через кассеты 4 с вертикальной фильтрующей поверхностью с фильтрующей загрузкой 5.

Углеводородокисляющие бактерии способствуют деструкции эмульгированных и растворенных углеводородов, как сложных органических молекул. Органическая часть молекул усваивается микроорганизмами, а минерализованная часть задерживается в фильтрующей загрузке 5.

Очищенная вода выходит с противоположной стороны кассет 4 и отводится через перфорированный отводящий трубопровод 9, отводящие патрубки 10 и отводящий коллектор 11.

Регенерация фильтрующей загрузки 5 осуществляется одним из известных способов, например, обратной промывкой, при достижении предельно допустимой кольматации ее фронтального слоя. Об этом свидетельствует достижение уровня максимального наполнения медленного фильтра 8.

Извлечение кассет 4 осуществляют поочередно за кольца 7 при отключенном подводящем патрубке 3, а также отводящем патрубке 10, на которых установлена заменяемая кассета 4, без отключения всего медленного фильтра.

Для пояснения параметров процесса очистки нефтесодержащих сточных вод приводим примеры реализации способа.

Пример 1

Фильтр принимает 115,2 м³/сут нефтесодержащих сточных вод с концентрацией 20 мг/л.

Однократно при первом запуске рабочий раствор штамма углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus erythropolis КР-2160_2 с концентрацией 10¹⁰ кл/мл наносят 5 г/м², например, путем опрыскивания или полива, на поверхность фронтального слоя фильтрующих кассет, толщина которых составила 0,3 м, при этом в качестве фильтрующей загрузки используют гранулы вспененного дробленого пенополистирола с крупностью зерен 2 мм, с насыпным весом 17 кг/м³.

Затем устанавливают расход жидкости 2,4 м³/ч, обеспечивающий скорость фильтрации 0,1 м/ч.

Очищенная вода с концентрацией 0,044 мг/л выходит с противоположной стороны кассет и отводится через перфорированный отводящий трубопровод, отводящие патрубки и отводящий коллектор.

Пример 2

Способ осуществляют так же, как описано в примере 1, но на поверхность фронтального слоя фильтрующей кассеты однократно при первом запуске наносят 10 г/м² рабочего раствора штамма углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas migulae ВКМ B-2761D с концентрацией 10¹⁰ кл/мл. При этом толщина кассеты составила 0,5 м, в качестве фильтрующей загрузки используют гранулы вспененного дробленого пенополистирола с крупностью зерен 3 мм, с насыпным весом 22 кг/м³.

Затем устанавливают расход жидкости 7,2 м³/ч, обеспечивающий скорость фильтрации 0,3 м/ч.

При этом концентрация нефтепродуктов в воде снижается до 0,05 мг/л.

Пример 3

Способ осуществляют так же, как описано в примере 1, но на поверхность фронтального слоя фильтрующей кассеты однократно при первом запуске наносят 50 г/м² рабочего раствора штамма углеводородокисляющих бактерий Acinetobacter sp. ИБ ДТ-5.1/1 с плотностью 1*10⁸ КОЕ/мл. Толщина кассеты составила 0,4 м, при этом в качестве фильтрующей загрузки используют гранулы вспененного дробленого пенополистирола с крупностью зерен 2 мм, с насыпным весом 20 кг/м³.

Затем устанавливают расход жидкости 4,8 м³/ч, обеспечивающий скорость фильтрации 0,2 м/ч.

При этом концентрация нефтепродуктов в воде снижается до 0,048 мг/л.

Пример 4

Способ осуществляют так же, как описано в примере 1, но на поверхность фронтального слоя фильтрующей кассеты однократно при первом запуске наносят 25 г/м² рабочего раствора биопрепарата нефтедеструкора «Нафтокс», описанный в патенте РФ 2053206. Толщина кассеты составила 0,4 м, при этом в качестве фильтрующей загрузки используют гранулы вспененного дробленого пенополистирола с крупностью зерен 2 мм, с насыпным весом 20 кг/м³.

Затем устанавливают расход жидкости 4,8 м³/ч, обеспечивающий скорость фильтрации 0,2 м/ч.

При этом концентрация нефтепродуктов в воде снижается до 0,037 мг/л.