CC BY
54
УДК 66.066.3
А.О. Каширин, Л.Е. Копылова, А.А. Свитцов, О.В. Каширина
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ГИБРИДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДОМАСЛЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ, СОЧЕТАЮЩАЯ КОАЛЕСЦЕНТНУЮ
ФИЛЬТРАЦИЮ И МИКРОФИЛЬТРАЦИЮ
Загрязнение воды нефтью и нефтепродуктами является одной из наиболее актуальных экологических проблем. Одним из путей решения является создание гибридной технологии, сочетающей в себе коалесценцию и мембранный метод разделения. Такая технология может быть использована как финишная стадия очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов (около 2 мг/л), позволяющая достигать ПДК нефтепродуктов в воде (0,05 мг/л).
Water pollution by oil and oil products is one of the most important environmental problems. Solution is to create a hybrid technology that combines coalescence and membrane separation method. This technology can be used as a finishing stage of oily water treatment with low concentrations of oil (about 2 mg / l), which allows up to MPC oil in water (0.05 mg / L).
Одним из основных загрязнителей окружающей среды являются нефтепродукты, входящие в десятку наиболее опасных по данным ЮНЕСКО. Насчитывается огромное количество источников, загрязняющих водные ресурсы нефтью и нефтепродуктами: нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, нефтебазы, предприятие транспортировки и хранения нефтепродуктов [1, 2]. Кроме непосредственного загрязнения водных ресурсов сточными водами данных предприятий, происходит загрязнение ливневыми и талыми стоками с территорий этих предприятий [2].
Несмотря на многообразие методов очистки нефтесодержащих сточных вод, эта проблема до сих пор является не решенной. Основной трудностью при решении данной проблемы является многокомпонентность и многофазность нефтесодержащих сточных вод. Все это показывает необходимость разработки эффективных методов очистки сточных вод от нефтепродуктов [3].
Наиболее значимое практическое применение имеет разработка и создание комбинированного метода очистки воды от малоконцентрированных (до 2 мг/л), тонкоэмульгированных и растворенных нефтепродуктов. Такие нефтепродукты практически всегда находятся в стабилизированном состоянии, за счет присутствия поверхностно - активных веществ.
Данная работа посвящена созданию технологии очистки нефтесодер-жащих сточных вод и исследованию параметров ее работы (производитель-
ности и эффективности разделения). Гибридная технология сочетает в себе два наиболее эффективных и экономически обоснованных метода очистки воды от эмульгированных нефтепродуктов - коалесцирующую фильтрацию [4] и мембранное разделение. Данная технология может быть использована как финишная стадия очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов (около 2 мг/л), например, после нефтеловушек, отстойных прудов и фильтрования. Достоинством данной технологии является возможность достижения ПДК нефтепродуктов в воде (0,05 мг/л).
Фотографии и технологическая схема лабораторной установки, созданной на основе гибридной технологии очистки нефтесодержащих сточных вод, представлены на рисунках 1 и 2.
Рис. 1. Фотографии лабораторной установки для очистки нефтесодержащих сточных вод
сАз
Рис. 2. Технологическая схема лабораторной установки: Е - емкость; Н - насос; МКА -мембранно-коалесцентный аппарат; М - манометр; Вр1-2 - вентиль регулирующий
Основой лабораторной установки является мембранно-коалесцентный аппарат, в котором и происходит процесс разделения. Данный аппарат сочетает в себе два метода разделения водомасляных эмульсий - коалесцирующую
фильтрацию и мембранное разделение (микрофильтрация), за счет этого достигается наиболее полное разделение в одном аппарате.
Исследования проводилось на модельных растворах сточных вод с содержанием нефтепродуктов 2 мг/л при температуре 25°С, рабочем давлении 3 бара. Для сравнения эффективности работы гибридного аппарата были проведены серии экспериментов при использовании для очистки от нефтепродуктов только коалесцирующей фильтрации, только мембранного метода и гибридного метода - коалесцирующей фильтрации и микрофильтрации. Полученные данные приведены на рис. 3 и 4.
Как видно из рисунка 3 производительность установки при различных вариантах работы практически не зависит от времени. Применение гибридной технологии позволяет увеличить производительность установки, по сравнению с производительностью только мембранного разделения.
Экспериментальные данные, представленные на рисунке 4, свидетельствуют о том, что при работе установки только в режиме коалесци-рующей фильтрации или при работе гибридного метода необходимо время выхода на рабочий режим (с постоянным значением остаточной концентрации нефтепродуктов в пермеате). Также установлено, что наилучшая степень очистки достигается при комбинации коалесцирующей фильтрации и мембранного метода (концентрация нефтепродуктов в пермеате не превышает ПДК), тогда как при использовании отдельно методов коалес-цирующей фильтрации или мембранного разделения остаточная концентрация нефтепродуктов превышает ПДК.
Зависимость производительности установки от времени
60
-г 50 г
л
о 40
5 зо
о
а 20
10 0
50 100 150
Время, мин
Коалесценция
Мембранный метод
Коалесценция+мембра нный метод
200
0
Рис. 3. Зависимость производительности установки от времени при исходной концентрации Сисх = 2 мг/л, температуре 25°С и давлении 3 бара
Рис. 4. Зависимость концентрации нефтепродуктов в очищенной воде от времени при исходной концентрации Сисх = 2 мг/л, температуре 25°С и давлении 3 бара
Библиографический список
1. Свиридов В. В. Закономерности очистки воды от масел и нефтепродуктов с помощью сорбционно - коалесцирующих материалов: Авто-реф. дис. канд. тех. наук. - Екатеринбург., 2005. - 18 с.
2. Минаков В.В., Кривенко С.М., Никитина Т.О. Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений// Экология и промышленность России. -май 2002. - с. 7-9.
3. Копылова Л.Е., Свитцов А.А., Лакина Т.А. Каширин А.О. Булатников В.В. Коалесцирующая фильтрация как метод очистки нефтесодер-жащих сточных вод// Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2012, № 12. - с. 33-38.
4. Jabhav A.S., Naniwadekar M.Y., Shinde N.H., Anekar S.V. Study of adsorption of oil from oily water.// International Journal of Advanced Engineering Technology. - 2011, Volume 2, Issue 2. - p. 37-51.
