СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ БЕНЗИНА Российский патент 2015 года по МПК C02F1/28 B01D15/00 B01J20/02 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к сорбционным способам очистки сточных вод от бензина, путем контактирования последних с природным нанопористым цеолитным сорбентом - клиноптилолитом, активированным в импульсном магнитном поле (ИМП) при величине магнитной индукции 11 мТл в течение 0,5 мин. Степень очистки сточных вод при добавлении сорбента в бензиносодержащие сточные воды колеблется в зависимости от степени загрязнения бензином от 25,19 до 99,90%.

Известен способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов, включающий их обработку сорбентами, в котором в качестве сорбентов используют твердые осадки городских сточных вод, гранулированные и термообработанные при 300-400°C в течение 10-20 мин [RU, патент №2231498, C02F 1/28, B01J 20/30].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится достаточно высока трудоемкость, энергозатратность, длительность процесса активации сорбента и его малая сорбционная емкость.

Еще одним способом, близким по техническому решению к предлагаемому, является способ очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов сорбентом, являющимся продуктом пиролиза твердого осадка бытовых сточных вод. Пиролиз ведут при температуре 600-800 С в течение 2-4 ч [SU, авторское свидетельство №994422, С02F 1/40, 1980]. В указанном способе в качестве сорбента используют многотоннажный отход, образующийся на водоочистных сооружениях при очистке бытовых сточных вод. Однако сорбционная способность указанного сорбента низка, так как при температурах 600-800°C происходит остекловывание поверхности частиц вследствие образования жидкой фазы из оксидов RO и R₂О. При указанных температурах из осадка бытовых сточных вод выделяются газы СО (токсичный газ) и СО₂, загрязняя атмосферу. Использование сорбента в виде порошка затрудняет его дозирование при непрерывном процессе и ограничивает область применения в ветреную погоду и из-за заиливания межзерновых пустот при фильтрации через слой порошка нефтесодержащих промышленных стоков. Процесс получения сорбента энергоемок вследствие большого потребления энергии распылительными сушилками и длителен (2-4 ч), что увеличивает стоимость процесса. Утилизация отработанного сорбента в описании не раскрыта.

1. Аналогичный способ очистки сточных вод включает фильтрование через слой гранулированного сорбента, в качестве которого используют отход водоподготовки и водогазоочистки катионит КУ-1, с последующим выделением его и использованием в виде добавки к топливу, при этом сорбционная способность катионита КУ-1 по нефтепродуктам составляет 0.24-0,27 кг/кг сорбента [RU, патент №2252918, C02F 1/28, C02F 1/28, C02F 101:32]. Недостатком этого способа является малая степень очистки сточных вод от загрязнения.

Наиболее близкий аналог заявленного изобретения раскрыт в работе Е.Е. Сироткиной [Сироткина Е.Е., Новоселова Н.Ю. / Материалы для адсорбционной очистки воды от нефти и нефтепродуктов // Химия в интересах устойчивого развития // №13 (2005), с. 359-377], «Материалы для адсорбционной очистки воды от нефти и нефтепродуктов», Химия в интересах устойчивого развития, 2005, №13, с. 368. Описанный Е.Е. Сироткиной способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов (бензина) включает использование в качестве сорбента природного цеолита - клиноптилолита, однако предлагаемый способ очистки сточных вод от бензина отличается предварительной активацией клиноптилолита в импульсном магнитном поле с величиной магнитной индукции 11 мТл и временем активации 0,5 мин.

Сущность изобретения заключается в удалении бензина из сточных вод путем введения в них активированного в импульсном магнитном поле клиноптилолита.

Новый способ очистки сточных вод от бензина с использованием активированного в ИМП клиноптилолита имеет ряд преимуществ в сравнении с имеющимися:

1. Степень очистки сточных вод достигает 99,9% (при концентрации бензина 0,05 г/ дм³).

2. Малое время активации сорбента - 0,5 мин.

3. Малые энергозатраты.

4. Данный способ является экологически безопасным вследствие безвредности используемого природного экологически чистого цеолита - клиноптилолита и отсутствия негативного воздействия импульсного магнитного поля при данном режиме обработки.

5. Пропускание сточных ввод через слой сорбента заменено введением сорбента в отстойные сооружения на местах расположения предприятия.

Проводили испытания в модельных растворах с содержанием бензина 0,5; 1; 2; 4; 5 г/дм³. Полученные данные сравнивали с результатами адсорбции бензина на природном минерале. Степень очистки определяли по формуле.

где С₀ - исходная концентрация бензина в сточных водах, г/дм³;

C₁ - концентрация бензина в сточных водах после адсорбции, г/дм³.

В сравнении с необработанным минералом емкость сорбента в результате активации в ИМП с величиной магнитной индукции 11 мТл в течение 0,5 минут повышает сорбционную емкость клиноптилолита и, следовательно, степень очистки на 5% при исходной концентрации бензина 0,05 г/дм³ и обеспечивает степень очистки при исходной концентрации бензина 0,05 г/дм³ на 99,9%, что соответствует концентрации бензина 0,09 мг/дм³, т.е. ниже ПДК (ПДК для бензина 0,1 мг/дм³).

Время максимальной очистки сточных вод (99,93%) при исходной концентрации бензина 0,05 г/дм³ - 60 мин.

Таким образом, длительность активации сорбента в небольшой степени влияет на степень поглощения сорбентом бензина. Наибольший эффект достигается при обработке сорбента в течение 0,5 мин.

Степень очистки повышается до 99,9% при увеличении массы вносимого в сточные воды сорбента с 2,5 до 20 г/дм³, большая масса не оказывает существенного влияния на величину степени очистки.

Степень очистки сточных вод определяли через 48 часов после обработки в ИМП, в результате чего было установлено, что эффективность очистки максимальна при предварительной активации клиноптилолита в ИМП с магнитной индукцией 11 мТл.

Для наиболее эффективного способа активации проведены эксперименты для установления уровня десорбции бензина, полученные данные представлены на рисунке.

Таким образом, на основании данных, представленных выше, установлена максимальная степень очистки сточных вод от бензина при времени сорбции 60 мин, времени активации клиноптилолита 0,5 мин, величины магнитной индукции 11 мТл, количества вносимого сорбента 20 г/дм³, концентрации бензина 0,05 г/дм³. При этих условиях содержание бензина снижается до значения 0,9 ПДК.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при сорбционной очистке сточных вод от бензина. Природный цеолит клиноптилолит активируют в импульсном магнитном поле с величиной магнитной индукции 11 мТл и временем активации 0,5 мин и вводят в загрязненную бензином воду. Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод от бензина до 99,9 %, снизить энергозатраты и осуществить экологически безопасный процесс очистки. 1 ил.

Способ очистки сточных вод от бензина, отличающийся введением в загрязненные бензином воды природного цеолита клиноптилолита, активированного в импульсном магнитном поле с величиной магнитной индукции 11 мТл и временем активации 0,5 мин.