СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК C02F1/40 C02F1/46 

Изобретение относится к технологии очистки воды и может быть использовано при очистке промышленных стоков от нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ.

Известен способ очистки нефтесодержащей воды путем насыщения воздухом, электрокоагуляции, сбора сфлотированного шлама и фильтрования (авт. свид. СССР N 1807010, C 02 F 1/46, 1990).

Известен также способ очистки нефтесодержащих сточных вод путем отстаивания с последующим озонированием и отделением образовавшихся окислов с помощью фильтрования (патент США N 5326460, C 02 F 1/78, 1995).

Недостатком данных способов является низкая степень очистки воды и ограничение по исходной концентрации загрязнений.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ очистки сточных вод, включающий осветление стока электрокоагуляцией с последующим пропусканием воды через сорбент из шунгита (патент РФ N 2060959, C 02 F 1/463, 1993).

Это способ эффективен лишь в отношении освобождения стоков от поверхностно-активных веществ, но малоэффективен при очистке промышленных стоков от нефтепродуктов из-за низкой степени освобождения от загрязнений на стадии осветления из-за недостаточной емкости сорбционного фильтра, работающего в данных условиях, что требует частой замены фильтра, снижая тем самым производительность очистной системы в процессе эксплуатации.

Целью предлагаемого способа является расширение сферы применения прототипа применительно к тонкой очистке нефтесодержащих стоков. Решаемая при этом техническая задача состоит в повышении длительности сохранения требуемой степени очистки целевого продукта в процессе эксплуатации способа.

Решение указанной задачи заключается в том, что в способе, включающем операцию электрокоагуляции сточных вод с последующим пропусканием через сорбент, процесс ведут под вакуумом при абсолютном давлении над поверхностью воды от 10 до 50 кПа, а в качестве сорбента используют полиакриламидное волокно.

Причинно-следственная связь между внесенными изменениями и достигаемым положительным эффектом заключается в следующем:
При проведении электрокоагуляции нефтепродуктов под вакуумом повышается степень дестабилизации коллоидной системы за счет изменения парциального давления паров нефтепродуктов. При этом снижается растворимость нефтепродуктов в воде, что облегчает их флотационное выделение в удаляемый слой пены и уменьшает высоту этого слоя. В известных же способах очистку воды от нефтепродуктов ведут при атмосферном или избыточном давлении (см., например, Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков. - Харьков, Вища школа, изд-во при Харьковском университете, 1983; патенты ФРГ N 4235833, США N 5271814, C 02 F 1/463).

Последующая операция сорбционной очистки также проводится под вакуумом для исключения вторичного растворения оставшихся нефтепродуктов.

Использование полиакриламидного волокна в качестве сорбента обеспечивает одновременное выполнение фильтром функций фильтрования и коалесцирования оставшихся нефтепродуктов. Такое объединение функций в коалесцирующем фильтре известно, однако в известных коалесцирующих фильтрах используют иные сорбенты: шунгит (прототипный способ), активированный уголь (патент США N 5207895, C 02 F 1/410), шарики из нержавеющей стали, кокс (патент РСТ по заявке N 94/03401, C 02 F 1/78), гранулированный гидрофобный материал - полиамид или полиэтилен (патент РФ N 2013375, C 02 F 1/40, 1991). В предлагаемом способе используют полиакриламидное волокно, что, по сравнению с известными материалами, более эффективно как в отношении степени очищенности стоков, так и, в еще большей мере, продолжительности работы без регенерации фильтровального материала (табл. 1).

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Стоки воды, загрязненные нефтепродуктами в концентрациях 10 (слабозагрязненный сток) и 2100 мг/л (сильнозагрязненный сток), подвергают очистке на пилотных установках производительностью 2 м³/ч. Загрязненную воду подают вакуумным насосом в электрокоагулятор, выполненный в виде герметичной емкости, в которой установлены электроды. Операцию электрокоагуляции проводят при токе нагрузки 30 А под вакуумом, характеризуемым абсолютным давлением над поверхностью воды 30 кПа. После электрокоагуляции воду подают вакуум-насосом в сорбционный реактор, в рабочем пространстве которого установлен коалесцирующий фильтр из полиакриламидного волокна. Операцию сорбции также проводят под вакуумом из расчета абсолютного давления над поверхностью воды 30 кПа. Содержащиеся в воде скоагулировавшиеся частицы нефтепродуктов сорбируются на поверхности используемого фильтровального материала, т.е. происходит очистка воды путем коалесценции загрязнения.

Для контроля те же стоки очищают прототипным способом при адекватных условиях производительности установки и объема фильтровального материала.

Результаты сравнительных испытаний проведены в табл. 1. Как видно из таблицы, слабозагрязненный сток после электрокоагуляции под вакуумом содержит 1,1 мг/л остаточных нефтепродуктов, тогда как в прототипном способе этот показатель составляет 2,0 мг/л. Наиболее же эффективно осветление электрокоагуляцией под вакуумом для сильнозагрязненного стока, что подтверждается остаточным содержанием нефтепродуктов 1,4 мг/л против 17 мг/л в прототипном способе. После операции сорбции в предлагаемом способе достигается степень очистки, характеризуемая остаточным содержанием нефтепродуктов 0,10-0,30 мг/л. Такая степень очистки сохраняется в течение не менее 10 ч работы установки, в то время как в прототипном способе высокая степень очистки обоих стоков (нефтепродуктов 0,05 мг/л) имеет место только в течение первого часа работы установки, после чего остаток нефтепродуктов на выходе обработанной воды резко увеличивается (до 2-7 мг/л).

Пример 2. Нефтесодержащие стоки очищают предлагаемы способом как в примере 1 при значениях параметра режима вакуума в диапазоне давлений над поверхностью воды в аппаратах электрокоагуляции и сорбции от 5 до 60 кПа. Результаты приведены в табл. 2. Как видно из таблицы, оптимальным является диапазон давлений от 10 до 50 кПа, обеспечивающий очистку обоих типов стоков до конечной концентрации нефтепродуктов не более 0,3 мг/л. При нижнем (5 кПа) и верхнем (60 кПа) запредельных значениях режима вакуума степень очищенности стоков ухудшается.

Пример 3. Нефтесодержащие стоки после очистки предлагаемым способом, описанной в примере 1, подвергают дополнительной очистке озонированием в колонне в режиме противотока. Озоногазовую смесь диспергируют и подают в нижнюю часть колонны в виде пузырьков диаметром 2 мм. Расход озоновоздушной смеси регулируют вентилем из расчета концентрации озона на выходе из колонны 3 г/м³. Для контроля озонируют неочищенные стоки в том же режиме, реализуя тем самым способ очистки по патенту RU N 2057722, C 02 F 1/78, 1993.

Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 3. Как видно из таблицы, дополнительная операция озонирования в составе предлагаемого способа повышает степень очищенности целевого продукта в 2 раза, обеспечивая остаточное содержание нефтепримесей 0,12-0,13 мг/л, тогда как в способе по патенту RU N 2057722 этот показатель составляет 4 и 340 мг/л для слабо- и сильнозагрязненных стоков соответственно.

Из приведенных примеров видно, что использование предлагаемого способа позволяет осуществлять тонкую очистку нефтесодержащих стоков до остаточной концентрации загрязнений 0,12-0,30 мг/л в течение не менее 10 ч непрерывной эксплуатации основанной на данном способе очистной системы, тогда как прототипный способ работоспособен лишь при очистке жиросодержащих стоков мясокомбината. Выполненная в предлагаемом способе замена материала коалесцирующего фильтра в сочетании с внесенными изменениями в режим проведения операций электрокоагуляции и сорбции увеличили в 10 раз время непрерывной работы очистной системы, что имеет следствием повышение производительности процесса очистки нефтесодержащих стоков.

Способ предусматривает осветление нефтесодержащих сточных вод электрокоагуляцией с последующим пропусканием воды через сорбент. Для повышения степени очищенности целевого продукта и производительности способа операции электрокоагуляции и сорбции ведут при абсолютном давлении над поверхностью воды от 10 до 50 кПа, а в качестве сорбента используют полиакриламидное волокно. Наиболее высокая степень очищенности сточной воды достигается при дополнительной очистке пропущенной через сорбент воды с помощью озонирования. Использование способа позволяет очищать промышленные стоки до остаточной концентрации нефтепродуктов 0,1-0,3 мг/л. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий операцию электрокоагуляции с последующим пропусканием воды через сорбент, отличающийся тем, что процесс ведут под вакуумом при абсолютном давлении над поверхностью воды от 10 до 50 кПа, а в качестве сорбента используют полиакриламидное волокно. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пропущенную через сорбент воду подвергают озонированию.