СПОСОБ ОЧИСТКИ СИЛЬНОЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК C02F1/28 B01J20/26 C02F1/28 C02F101/32 

Изобретение относится к области технологии очистки промышленных сточных вод преимущественно в аварийных ситуациях, при авариях на нефтепромыслых, нефтеперерабатывающих предприятиях, трубопроводном транспорте, предприятиях химической промышленности, сопровождающихся мощными загрязнениями водного бассейна, и может быть использовано для создания промышленных стационарных или мобильных очистных установок.

К настоящему времени разработаны многочисленные способы и устройства для очистки воды от органических загрязнений с использованием природных и синтетических адсорберов, наиболее эффективными из которых считаются активированные угли и ионообменные смолы. Известно совместное использование для очистки воды, в том числе промышленной, адсорбентов различных типов (Патент США N 4913808, кл. B 01 D 27/02, 1990).

Указанные способа и устройства либо громоздки и многостадийны, либо не обеспечивают достаточной степени очистки и быстро теряют эффективность в условиях сильнозагрязненных (до 1000 - 2000 мг/л) нефтепродуктами вод, что характерно для аварийных ситуаций и обычных условий водообеспечения в нефтедобывающих районах России.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ очистки сточных вод (Патент РФ N 2063383, кл. C 02 F 1/28, Б.И. N 19, 1996) - прием совместного применения волокнистых и порошкообразных адсорбентов, который сочетает преимущества и уменьшает недостатки отдельных адсорбентов при определенных соотношениях между ними. Данный подход целесообразен в тех случаях, когда необходимо снизить стоимость адсорбента без ухудшения его показателей или требуется увеличить эффективность композиции выше эффективности каждого из компонентов в отдельности. При этом степень очистки сточных вод может быть увеличена в четыре и более раза по сравнению с отдельно взятыми компонентами при общем снижении времени контакта с адсорбентами. Так, смеси 35 - 90% оксида алюминия с 10 - 65% активированной целлюлозы обеспечивают очистку сточных вод от нефтепродуктов в 20 раз, а взятые по отдельности компоненты снижают содержание нефтепродуктов в 2 - 5 раз.

Однако предложенное техническое решение неэффективно для глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов, особенно при высокой их исходной концентрации.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности очистки сильнозагрязненных вод.

Указанная техническая задача решается следующим образом. В способе очистки сильнозагрязненной воды с использованием волокнистого материала и адсорбента, где согласно изобретению в качестве волокнистого материала используют углеродные нанотрубки, а в качестве адсорбента - гранулированный поропласт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеродные нанотрубки - 5 - 30
Поропласт - 70 - 95
Способ осуществляют следующим образом. Сильнозагрязненную воду перемешивают с углеродными нанотрубками и поропластом в емкости с последующей фильтрацией через перфорированное сито.

Углеродные нанотрубки представляют собой продукт термокаталитического пиролиза углеводородного сырья на никелевом катализаторе.

Гранулированный поропласт представляет собой материал, полученный путем спекания измельченного поливинилхлорида.

Синергизм предлагаемой композиции - углеродные нанотрубки в сочетании с поропластом для очистки сточных вод при концентрации нефтепродуктов 200 и 2000 мг/л наглядно показан в таблице 1 при сравнении с отдельно взятыми компонентами. Прелагаемое решение обеспечивает заявляемые решения и соответствует критерию "новизна".

Оптимальное соотношение в композиции углеродных нанотрубок и поропласта является 20: 80 мас.%. Минимальное количество нанотрубок является 5 мас.%, так как меньшее количество не обеспечивает более глубокую степень очистки сильнозагрязненных сточных вод. При концентрациях углеродных нанотрубок свыше 30 мас. % не обеспечивается достаточного синергизма для проведения глубокой очистки сильнозагрязненных стоков, что наглядно показано в таблице 2.

Очистка сильнозагрязненной органическими соединениями воды предложенным способом описана примерами.

Пример 1. Модельную воду, содержащую 200 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов, подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 95:5 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 229,7.

Пример 2. Модельную воду, содержащую 200 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов, подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 80:20 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 400.

Пример 3. Модельную воду, содержащую 200 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 70:30 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 377,4.

Пример 4. Модельную воду, содержащую 2000 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов, подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 80:20 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 380,1.

Пример 5. Модельную воду, содержащую 2000 мг/л поверхностно-активных веществ (ПАВ), подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 80:20 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от ПАВ составил 21621,6.

Сравнение предлагаемого способа очистки воды от нефтепродуктов и прототипа показало, что заявляемый способ обеспечивает более высокую степень очистки от нефтепродуктов, чем способ по прототипу, и может быть использован для создания промышленных стационарных или мобильных очистных установок.

Изобретение относится к области очистки сильнозагрязненной органическими соединениями воды преимущественно в аварийных ситуациях. Сущность изобретения: способ очистки сильнозагрязненной воды осуществляют при перемешивании в присутствии волокнистого материала и адсорбента с последующей фильтрацией через перфорированное сито, причем в качестве волокнистого материала используют углеродные нанотрубки, а в качестве адсорбента - гранулированный поропласт при следующем соотношении компонентов, мас.%: углеродные нанотрубки - 5-30; поропласт - 70-95. Изобретение решает техническую задачу повышения эффективности очистки сильнозагрязненной воды. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ очистки сильнозагрязненной воды с использованием волокнистого материала и адсорбента, отличающийся тем, что в качестве волокнистого материала используют углеродные нанотрубки, а в качестве адсорбента - гранулированный поропласт при следующем соотношении, мас.%:
Углеродные нанотрубки - 5 - 30
Поропласт - 70 - 95
2. Способ очистки сильнозагрязненной воды по п.1, отличающийся тем, что углеродные нанотрубки представляют собой продукт термокаталитического пиролиза углеводородного сырья на никелевом катализаторе. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулированный поропласт представляет собой материал, полученный путем спекания измельченного поливинилхлорида.