WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Очистка нефтесодержащих сточных вод сочетанием экстракционных и адсорбционных методов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Нестеров Алексей Вячеславович

Очистка нефтесодержащих сточных вод сочетанием экстракционных и адсорбционных методов

Специальность 03.00.16 – Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иваново 2008 г.

Работа выполнена на кафедре химии ГОУВПО Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Пашаян Арарат Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, ст.н.с., Невский Александр

Владимирович (г. Иваново)

доктор технических наук, профессор, Разяпов Анвар

Закирович (г. Москва)

Ведущая организация: Московский государственный университет пищевых производств

Защита состоится «_20_» октября 2008 года в 10 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7

e-mail: dissovet@isuct.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет», по адресу: г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10

Автореферат разослан « » 2008 года.

Ученый секретарь, д.т.н., ст.н.с. Гришина Е.П.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

В настоящее время очистку сточных вод (СВ) от нефти и углеводородов (УВ) осуществляют применением механических, физико-химических, химических и биохимических методов очистки. Эти методы имеют ряд существенных недостатков.

Химические методы предполагают введение в очищаемую воду химических реагентов. В результате происходящих химических реакций возможно образование веществ еще более токсичных, чем исходные.

Механические методы очистки удаляют только плавающую нефть и нефтешламы. Эмульгированная и растворенная нефть не извлекается, поэтому такая очистка не эффективна.

Флотационная очистка предполагает введение в очищаемую воду химических реагентов (ПАВ), способствующих укрупнению эмульгированных частиц, поэтому происходит загрязнение очищаемой СВ.

Биологическое окисление применимо только при низкой концентрации нефти в очищаемой СВ, при строгом соблюдении температуры и pH-среды.

Сорбционная очистка сточных вод от нефти позволяет достичь требуемых гигиенических нормативов. Этот метод используется, в основном, на стадии доочистки, в следствии высокой стоимости сорбентов.

Поэтому разработка высокоэффективных и не дорогих способов очистки сточных вод от нефти является актуальной проблемой.

Целью данной работы является разработка эффективных ресурсо- и энергосберегающих экстракционно-сорбционных способов очистки сточных вод от нефтяного загрязнения.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Провести анализ отечественного и зарубежного опыта в области очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов;
  2. Исследовать процесс экстракции нефти из сточных вод;
  3. Изучить оптимальные условия по созданию нефтепоглощающего сорбента
  4. Исследовать параметры работы нефтепоглощающего сорбента в динамических и статических режимах работы;
  5. Разработать принципиальную схему экстракционно-адсорбционной установки для очистки СВ от УВ.

Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность эффективной очистки сточных вод от нефти, сочетанием экстракционных и адсорбционных методов. При этом, впервые разработан способ очистки СВ от нефти и нефтепродуктов с использованием экстрагентов на основе минеральных масел; разработана методика производства нефтепоглощающего сорбента, сочетанием древесных опилок и парафинов, выделенных из резервуарных или пробковых нефтешламов; разработан способ очистки нефтесодержащих сточных вод сочетанием экстракционных и адсорбционных процессов.

Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2332359, и решением РОСПАТЕНТа от 02.04.2008 г., о выдаче патента на изобретение по заявке № 2007101967/15(002101).

Практическая ценность. Разработанные способы очистки загрязненных нефтью вод могут быть эффективно использованы для извлечения нефти из СВ нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих и других производств, деятельность которых сопряжена с образованием нефтесодержащих СВ.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечивалась использованием современных и стандартных методов исследований и обработкой результатов, проверкой их на воспроизводимость, а также отсутствием противоречий с теми сведениями, которые ранее были известны. Методы исследования: гравиметрический, ИК-спектроскопический и флюорографический.

Личный вклад автора. Постановка целей и задач исследований, оформление материалов для публикации научных статей, тезисов докладов и заявок на патенты осуществлены автором, совместно с научным руководителем. Автором лично проведен обобщение литературных данных и их критический анализ, теоретические исследования и их экспериментальное подтверждение, обобщение и обсуждение результатов исследований.



На защиту выносятся: теоретические исследования по выбору эффективных способов очистки СВ от нефти; исследованные параметры процесса экстракции в периодическом и непрерывном режимах очистки; исследованные закономерности нефтепоглотительной способности различных пород древесины; характеристика оптимальных условий процесса гидрофобизации древесных опилок; разработанная методика производства нефтепоглощающих сорбентов из отходов деревообрабатывающей и нефтедобывающей промышленности; принципиальная схема экстракционно-адсорбционной установки для очистки СВ от нефти и нефтепродуктов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на региональных научно-технических конференциях «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику» (Брянск, 2005-2006 гг.); международных научно-технической конференциях: «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2006 г.); “Экологические проблемы регионов Украины” (Одесса, 2007 г.); «Окружающая природная среда – 2007: актуальные проблемы экологии и гидрометеорологии; интеграция образования и науки» (Одесса, 2007 г.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, литературного обзора, теоретического обоснования выбора пути исследования, методической части, экспериментальной части, выводов, заключения и списка литературы. Содержание работы изложено на 167 страницах, из них 167 страниц основного текста, включая 27 рисунков и 32 таблицы, библиография содержит 141 наименование.

Основное содержание работы

В аналитическом обзоре литературы рассмотрены различные способы очистки СВ от нефти и нефтепродуктов. Сделан вывод, что используемые в настоящее время способы очистки малоэффективны, так как предполагают введение дополнительных реагентов в очищаемую воду и/или обладают низкой степенью очистки.

Отмечено, что наиболее часто используемыми способами очистки нефтесодержащих СВ является сочетание механических и физико-химических способов. Недостатком механических способов является их низкая очистная способность. Физико-химические методы характеризуются высокими нормами расхода реагентов и сопровождаются образованием шламовых осадков, что требует дополнительных затрат на мероприятия по утилизации образовавшихся шламов.

Наиболее перспективным, нами признан сорбционный способ очистки. Он позволяет снизить концентрацию УВ в очищаемой СВ до уровня ДК (0,3мг/л). Недостатком является высокая стоимость большинства применяемых сорбентов. Отмечено, что необходимо использовать методы предварительной очистки воды от нефти, перед подачей СВ в узел сорбционной очистки.

На основе анализа литературных данных сформулированы цель и задачи исследований, которые решаются в диссертационной работе.

Теоретические обоснования выбора пути исследования

Выбор подходящего метода очистки воды от УВ необходимо осуществить исходя из качественно-количественных показателей состава загрязненной воды и гигиенических требований. При этом необходимо учесть, что нефть в воде перераспределена и находится в трех разных состояниях: плавающем, эмульгированном и растворенном.

Наибольшую трудность при очистке воды от нефти представляет эмульгированная и растворенная нефть. От эмульгированной нефти СВ очищают флотационными и/или коагуляционными методами, а для извлечения растворенной нефти используют сорбционный и/или биохимический методы.

Сорбционный метод способен уловить все виды нефти в воде. Однако, такой подход требует больших расходов дорогостоящих сорбентов. Нефтяная нагрузка на сорбенты может быть снижена предварительной экстракцией не смешивающимся с водой экстрагентом УВ происхождения. Это позволит удалить подавляющую часть нефти, с дальнейшей её регенерацией. Доочистку СВ можно осуществить применением сорбентов. Такая последовательность позволит осуществить качественную и не дорогую очистку СВ от УВ. Для этого необходимо исследовать экстракционные и сорбционные методы очистки СВ, и разработать непрерывную технологию их осуществления. С другой стороны, для улучшения эколого-экономических показателей процесса очистки, необходимо разработать технологию производства доступных, не дорогих и эффективных нефтепоглощающих сорбентов.

Исследованию упомянутых выше задач и посвящена настоящая работа.

Методика эксперимента

Для определения концентрации УВ нефти использовались флуориметрический (ПНД Ф 14.1:2:4.128-98) и ИК-спектрометрический методы анализа (ГОСТ Р 51797-2001).

Нефтеемкость сорбентов определяли гравиметрическим методом. При этом, общее увеличение массы сорбента, поглощенной нефтью принимается за общую, разницу масс сорбента после его отжима под давлением – за поверхностную нефть, а разность общей и свободной нефти – за связанную.

Математическую обработку полученных экспериментальных данных осуществляли с использованием ЭВМ, с применением программы Microsoft Excel.

Экспериментальная часть

1. Разработка экстракционного метода очистки нефтесодержащих СВ

При выборе оптимального экстрагента были исследованы органические растворители, обладающие: низкой растворимостью в воде, низкой способностью к образованию водных эмульсий, высокой вязкостью и температурой кипения, высокой поглотительной способностью нефти, доступностью и низкой стоимостью.





Исследовали следующие экстрагенты: нефть, солярное масло, минеральные масла марки Luxoil Standart (минеральное); Luxoil Sae 5W30 (полусинтетическое); Luxoil Extra (синтетическое), индустриальное масло И-20А.

Исследования по выявлению фоновой концентрации экстрагента, проводились по следующей методике. Экстрагент с водой интенсивно встряхивали в течение 5 минут. Определяли время, необходимое для расслоения воды и экстрагента. Отделяли нижний слой и определяли содержание в нем УВ. Исследования позволяют заключить, что нефть и солярное масло нецелесообразно использовать в качестве экстрагента. Это связано с высокой фоновой концентрацией: 20мг/л и 40мг/л, соответственно, а так же с длительным временем необходимым для расслоения экстрагента и воды. Масла марок Luxoil обладают фоновой концентрацией 1,8-2,0мг/л, а масло индустриальное И-20А – 1,0 мг/л. Исходя из выше перечисленных свойств в качестве экстрагентов, необходимо использовать фракции нефти, с числом атомов углерода 20 и выше.

При выявлении оптимальных параметров процесса экстракционной очистки СВ в периодическом режиме пропускания использовались различные объемные соотношения между экстрагентом и водой: от 1:25 до 1:3, при начальной концентрации нефти в очищаемой СВ 40мг/л. Концентрация 40мг/л выбрана исходя из литературных данных о концентрации УВ в СВ после очистки механическими очистными сооружениями (20-40мг/л).

При соотношении 1 объема экстрагента к 3 или 6 объемам воды очистка осуществляется до фоновых показателей соответствующих экстрагентов. Эти показатели незначительно ухудшаются при увеличении соотношения объемов экстрагента и подаваемой воды до 1:20 и резко ухудшаются при дальнейшем увеличении соотношений до 1:25.

При соотношении объемов экстрагента и подаваемой воды 1:20 остаточные концентрации УВ в очищенной СВ составляют (мг/л), после экстрагента: Luxoil Standart – 2,9; Luxoil Sae 5W30 – 2,6; Luxoil Extra – 2,3; И-20А – 2,0.

При выявлении оптимальных параметров экстракционной очистки СВ в непрерывном режиме пропускания объемные соотношения экстрагента к буферному объему воды составляли: 1:15, 1:10, 1:6, 1:3 при начальных концентрациях нефти в очищаемой СВ 40 мг/л и 30 мг/л и расходе СВ 1, 2 и 3 л/мин, или 51, 102 и 152 см/мин, соответственно

Объемный расход (Vоб) был переведен в линейный (Vлин) по формуле: , [1]

где Sсеч. – площадь сечения цилиндра, см2.

При скорости пропускания 51 см/мин и соотношении экстрагента к буферному объему воды 1:15 степень очистки СВ, при начальной концентрации УВ в СВ 40 мг/л, составляет 92,75% для экстрагента Luxoil Standart, и 95,5% для Luxoil Extra, а при концентрации нефти 30 мг/л, 90,7% и 94,0%, соответственно.

При скорости 102 см/мин очистка, со степенью 92,75-95,25%, осуществляется при соотношении экстрагента к сточной воде 1:10, а при дальнейшем увеличении скорости до 153 см/мин, только при соотношении экстрагента к воде, равном 1:6.

Исследование влияния кратности экстракции на степень очистки СВ проводилось при линейной скорости пропускания СВ, равной 102 см/мин и 153 см/мин, при соотношении экстрагента к буферному объему воды 1:10 и 1:15, соответственно.

В таблице 1 представлены результаты исследования, при скорости 102 см/мин и соотношении экстрагента к буферному объему воды 1:10.

Таблица 1 – Степень очистки СВ от УВ при кратной экстракции*

Ступень очистки Экстрагент
Масло минеральное Luxoil Standart Масло полусинтетическое Luxoil Sae 5W30 Масло синтетическое Luxoil Extra Масло индустриальное И-20А
Степень очистки, %
1 84,50 (84,50) 85,50 (85,50) 86,00 (86,00) 87,00 (87,00)
2 88,38 (25,00) 89,13 (25,00) 89,50 (25,00) 90,25 (25,00)
3 91,29 (25,00) 91,85 (25,00) 92,13 (25,00) 92,69 (25,00)
4 91,55 (3,00) 92,18 (4,00) 92,45 (4,00) 93,05 (5,00)


Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.