СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ, ПАВ И ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК B01D39/00 B01J20/00 C02F1/28 

Изобретение относится к способам очистки сильнозагрязненной воды от нефтепродуктов и ПАВ, а также других органических и неорганических загрязнений, и может быть использовано для создания очистных сооружений на нефтепромыслах, нефтеперерабатывающих предприятиях и трубопроводном транспорте, предприятиях по снабжению нефтепродуктами, а также для ликвидации последствий аварий, сопровождающихся сильным загрязнением водного бассейна.

Известны разнообразные способы для очистки промышленных сточных вод от органических и неорганических загрязнений, основанные на адсорбционных технологиях с использованием природных и синтетических адсорбентов, а также адсорбентов, полученных переработкой отходов различных отраслей промышленности. Наиболее эффективные адсорбенты, в частности активированные угли и ионообменные смолы, в условиях сильных загрязнений воды нефтепродуктами, как правило, быстро теряют работоспособность и применяются лишь для доочистки, в сочетании с другими адсорбентами, например, в способе и устройстве для очистки воды от нефтепродуктов в аварийных ситуациях (Пат. Австрии N 391124B, кл. C 02 F 1/18, опублик. 27.08.90) предусматривает размещение фильтра с активированным углем после ступеней предварительной очистки загрязненных нефтепродуктами вод.

Известны способы очистки нефтесодержащих сточных вод, основанные на совместном использовании активных углей с термообработанным шунгитом (Авт. св. N 1453901, кл. C 02 F 1/28, опублик. 21.08.86), либо совместно с дополнительным предфильтрующим слоем волокнистого материала (Пат. Великобритании N 8810741.2, кл. B 01 D 46/00; опублик. 08.11.89), в качестве которого может выступать, например, слой гидротермически обработанного полиакрилнитрильного волокна (Авт. св. СССР N 1650601, кл. C 02 F 1/28, опублик. 23.05.91). В общем случае композиции порошкообразных материалов позволяют сочетать преимущества и уменьшать недостатки отдельных компонентов (Фильтрование с применением композиций вспомогательных веществ/Лейчкис И. М.//Хим. технология - 1990. -N 5.-С.52-57).

Известны способы очистки сточных вод от взвешенных и эмульгированных нефтепродуктов с использованием различных синтетических и природных пористых и волокнистых адсорбентов, например использование фильтрующей из олеофильного пенопласта (Авт. св. СССР N 1662625, кл. B 01 D 39/00, опублик. 27.07.91, БИ N 26), фильтрование через асбестосодержащий материал (Авт. св. СССР N 1451099, C 02 F 1/28, опублик. 12.02.87), использование активированной целлюлозы (Пат. США N 306564, кл. B 01 D 13/00; Пат. Франции по заявке N 2657076, кл. C 02 F 1/42, N 9000760, опублик. 19.07.91), базальтового волокна (Авт. св. N 1803388, кл. C 02 F 1/26, опублик. 23.03.93; Авт. св. СССР N 1030319, кл. C 02 F 1/40, опублик. 23.07.83).

Известно использование в качестве адсорбента для очистки воды от органических и неорганических примесей активированного оксида алюминия, например, в сочетании пептизированной и активированной смеси углерода и порошкообразного оксида алюминия (пат. США N 4923843, кл. В 01 J 20/08, опублик. 08.05.90).

Указанные способы и устройства либо громоздки и многостадийны, либо не обеспечивают достаточной степени очистки и быстро теряют эффективность в условиях сильнозагрязненных (до 1 - 2 г/л) нефтепродуктами вод, что характерно для аварийных ситуаций и обычных условий водообеспечения в нефтедобывающих районах России. Кроме того, они, как правило, не обеспечивают комплексной очистки загрязненной нефтепродуктами воды от ПАВ, металлов и других вредных веществ.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ очистки нефтепромысловых сточных вод, основанный на использовании фильтрующего материала из четырех слоев базальтового волокна (Фильтр для очистки воды от нефти /Тутаков О.В., Гаврилюк Н.С., Божко В.И., Шусть Э.А. //Промышленное строительство и инженерные сооружения.- 1991.- N 4-С.34). Первый и второй слой состоят из вязально-поршневого материала из штапелированных базальтовых тонких и супертонких волокон. Третий слой состоит из иглопробивного базальтового материала, а четвертый - из базальтовой жгутовой ткани. Третий и четвертый слои выполняют функцию каркаса, обеспечивающего механическую прочность фильтрующего материала.

Использование тонковолокнистого базальтового волокна в качестве фильтрующей загрузки оправдано его хорошей сорбционной способностью к нефти и нефтепродуктам, высокой коррозионной и химической устойчивостью, позволяющей многократно проводить гидротермическую и химическую регенерацию фильтров без заметной потери эффективности.

Однако, предложенное техническое решение неэффективно для глубокой очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов, особенно при их высокой исходной концентрации, и не обеспечивает комплексную очистку воды от нефтепродуктов и других примесей, а степень очистки недостаточно высока.

Целью предлагаемого изобретения является повышение степени очистки сточных вод от нефтепродуктов и других органических и неорганических загрязнений.

Указанная цель достигается тем, что очистка загрязненной нефтепродуктами сточной воды производится путем последовательного пропускания ее через слои материалов: базальтового волокна в виде тонковолокнистого холста, чередующиеся со слоями высокодисперсного высокоактивного порошка оксида алюминия, полученного в результате гидротермической обработки ультрадисперсного алюминия, получаемого методом электрического взрыва алюминиевых проводников при соотношении компонентов, мас.%:
Высокоактивный оксид алюминия - 95 - 50
Тонковолокнистый базальтовый холст - 5 - 50
Отличительными признаками заявляемого технического решения являются использование в процессе фильтрации сочетания не менее 3-х чередующихся слоев порошкового и волокнистого адсорбентов, причем наружные слои составлены из базальтового тонковолокнистого холста, а внутренние слои - из высокоактивного высокодисперсного оксида алюминия. Другим отличительным признаком является использование для получения высокоактивного оксида алюминия в качестве исходного материала ультрадисперсного алюминия, полученного методом электрического взрыва проводников (Бурцев В. А., Калинин Н.В., Лучинский А.В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. - М.: Энергоатомиздат, 1990.- 288с.).

Пример 1 (по прототипу). Сточную воду, содержащую 50 мг/л нефтепродуктов и 5 мг/л анионактивных ПАВ (АПАВ) пропускают через 4 слоя базальтового волокна, из которых два слоя составлены из матов прошивных, а два других слоя - из тонковолокнистого базальтового холста, каждый слой высотой 25 мм. Соотношение массы пропущенной воды и массы адсорбента 25:1. Содержание нефтепродуктов в фильтрате после однократного пропускания составило 13,9 мг/л, АПАВ - 2,9 мг/л.

Пример 2. Сточную воду, содержащую 50 мг/л нефтепродуктов и 5 мг/л АПАВ пропускают последовательно через три слоя адсорбентов: сначала через слой тонковолокнистого базальтового волокна, затем через слой оксида алюминия, а затем опять через слой базальтового волокна. Соотношение компонентов 95:5 мас.%. Высота слоя оксидного адсорбента 25 мм. Соотношение массы пропущенной воды и массы адсорбента 25:1. Содержание нефтепродуктов в фильтрате после однократного пропускания составило 1,4 мг/л, АПАВ - 0,8 мг/л.

Пример 3. Сточную воду, содержащую 50 мг/л нефтепрдуктов и 5 мг/л анионактивных ПАВ пропускают последовательно через три слоя адсорбентов: базальтовое волокно - оксид алюминия - базальтовое волокно. Соотношение слоев 85: 15 мас. %. Высота слоя оксидного адсорбента 25 мм. Соотношение массы пропущенной воды и массы адсорбента 25:1. Содержание нефтепродуктов в фильтрате после однократного пропускания составило 1,3 мг/л, АПАВ - 0,7 мг/л.

Пример 4. Сточную воду, содержащую 50 мг/л нефтепродуктов и 5 мг/л анионоактивных ПАВ пропускают последовательно через три слоя адсорбентов: сначала через слой тонковолокнистого базальтового волокна, затем через слой оксида алюминия, а затем опять через слой базальтового волокна. Соотношение слоев 50:50 мас.%. Высота слоя оксидного адсорбента 25 мм. Соотношение массы пропущенной воды и массы адсорбента 25:1. Содержание нефтепродуктов в фильтрате после однократного пропускания составило 3,3 мг/л, АПАВ - 2,9 мг/л.

Пример 5. Сточную воду, содержащую 50 мг/л нефтепродуктов и 5 мг/л анионактивных ПАВ пропускают последовательно через пять слоев адсорбентов: базальтовое волокно - оксид алюминия - базальтовое волокно - оксид алюминия - базальтовое волокно. Соотношение слоев 85:15 мас.%. Высота слоя оксидного адсорбента 25 мм. Соотношение массы пропущенной воды и массы адсорбента 25: 1. Содержание нефтепродуктов в фильтрате после однократного пропускания составило 0,5 мг/л, АПАВ - 0,6 мг/л.

Пример 6. Через 5 слоев адсорбентов: базальтовое волокно - оксид алюминия - базальтовое волокно - оксид алюминия - базальтовое волокно при соотношении компонентов 85: 15 мас.% пропускают воду, загрязненную 1,2,7,8-тетрахлордибензодиоксином - 3500•10^-12 мг/л (280 ПДК) и 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксином - 5600•10^-12 мг/л (280 ПДК) в количестве 1 л. Полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД) в фильтрате не обнаружены. Степень очистки 100%.

Пример 7. Через 5 слоев адсорбентов по примеру 5 пропускают воду, загрязненную 0,0056 мг/л 3-хлорфенола и 0,0007 мг/л 2,4,6-тетрахлорфенола (приблизительно 1 ПДК). Содержание в фильтрате 3-хлорфенола - 0,00068 мг/л, 2,4,6-трихлорфенола - 0,00019 мг/л. Степень очистки составила 88 и 72% соответственно.

Пример 8. Через 5 слоев адсорбента по примеру 5 пропускают воду, загрязненную хлорорганическими пестицидами: гексахлорциклогексаном (ГХЦГ) - 0,1047 мг/л (5,2 ПДК) и 2,2,2-трихлор-1,1-бис-n-хлорфенил)этаном (ДДТ) - 0,0242 мг/л (1ПДК). Содержание в фильтрате ГХЦГ - 0,0147 мг/л, ДДТ - 0,0048 мг/л. Степень очистки составила 85 и 80% соответственно.

Пример 9. Через 5 слоев адсорбента по примеру 5 пропускают воду, загрязненную 5 мг/л пропазина (5 ПДК). Содержание пропазина в фильтрате составило 0.9 мг/л. Степень очистки - 82%.

Влияние соотношения между оксидом алюминия и базальтовым волокном на степень очистки воды от нефтепродуктов и ПАВ при пропускании последовательно через три слоя адсорбентов, сначала через слой базальтового волокна, затем через высокоактивный оксид алюминия, затем через базальтовое волокно, приведено в таблицах 1 и 2. Начальная концентрация нефтепродуктов 50 мг/л, АПАВ - 5 мг/л. (Коэффициент очистки - отношение исходной концентрации загрязнения к его концентрации в очищенной воде).

Данные таблиц 1 и 2 показывают, что чередующиеся слои тонковолокнистого базальтового волокна и оксидного адсорбента обеспечивают максимальную степень очистки при соотношении оксида алюминия к базальтовому волокну 85:15 мас. %.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет очищать сточные воды, содержащие не только нефтепродукты, но и ПАВ, при этом степень очистки в несколько раз больше, чем у прототипа.

Использование. Изобретение относится к охране окружающей среды, и может быть использовано для создания очистных сооружений в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, а также для ликвидации последствий аварий, сопровождающихся сильным загрязнением водного бассейна. Сущность. Очистку сточных вод производят путем последовательного фильтрования через слои базальтового волокна и порошкообразного адсорбента - высокоактивного оксида алюминия, полученного методом электрического взрыва алюминиевой проволоки. Адсорбенты используют при следующем соотношении, мас.%: оксид алюминия 50 - 95, базальтовое волокно 5 - 50. 2 табл.

1. Способ очистки сильнозагрязненных сточных вод от нефтепродуктов, ПАВ и органических загрязнителей, включающий их фильтрование через базальтовое волокно, отличающийся тем, что фильтрование ведут через чередующиеся слои тонковолокнистого холста из базальтового волокна и высокоактивного оксида алюминия, при этом внешние слои выполнены из базальтового волокна. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют оксид алюминия, представляющий собой продукт окисления в водной среде ультрадисперсного порошка алюминия, полученного методом электрического взрыва алюминиевой проволоки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрование ведут через слои материалов, взятых при следующем соотношении, мас.%:
Оксид алюминия - 50 - 95
Базальтовое волокно - 5 - 50