CC BY
18ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2014. № 12(39). Том I
УДК 574:628.3
Е.С. Аржанкина, Э.Р. Бариева, Е.В. Серазеева
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕРНОВЫХ ОТХОДОВ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ
НЕФТЕПРОДУКТАМИ
В данной работе рассматривается технологическое решение по использованию зерновых отходов агропромышленного комплекса в качестве сорбента для очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами.
Ключевые слова: зерновые отходы, сорбент, адсорбция, фильтрующая загрузка, нефтепродукты, сточные воды.
Агропромышленный комплекс (АПК) один из наиболее отходоемких отраслей экономики. По данным Минсельхоза России в АПК ежегодно производится более 770 млн. т отходов [1]. В связи с ужесточением экологических требований и увеличением платы за загрязнение окружающей среды и размещение отходов, на сегодняшний день проблема утилизации зерновых отходов агропромышленного комплекса особенно актуальна. К зерновым отходам относят отходы от механической очистки и сортировки зерна: соломистые частицы, лузгу, шелуху. Согласно Федеральному классификационному каталогу данному виду отходов присвоен 4-5 класс опасности [2].
Одним из перспективных методов утилизации зерновых отходов является использование их в качестве сорбента для очистки загрязненных вод [3].
Известно, что отходы зерновых культур обладают высокой нефтеемкостью, удерживающей способностью и технологичностью. Так, нефтеемкость рисовой лузги и лузги гречихи - 5 г/г. Следовательно, наиболее целесообразно применять данный сорбент для очистки загрязненных вод нефтепродуктами и нефтью, например, при аварийном разливе загрязнителя. В данном случае, использование сорбента будет очень простым. Для начала необходимо определить толщину нефтяного слоя и его площадь на поверхности водного объекта. Затем рассыпать слой зернового сырья на загрязненный участок воды (из расчета 1,5 мас. ч. на 2 мас. ч. нефтепродукта) и через 30 минут собрать зерноотходы с адсорбированной нефтью. При необходимости, для более лучшей очистки процедуру можно повторить. В зависимости от начальной величины загрязнения водного объекта степень очистки данным методом составляет более 95% [4].
Извлечение нефти из сорбентов может быть произведено компрессионными методами (отжим на фильтрпрессах, в центрифугах) или термическими методами (отгонка летучих фракций нефти путем нагрева сорбентов без доступа воздуха до 250-300°С). Степень отделения нефти из сорбентов определяется качеством нефти, а именно содержанием в ней маловязких и летучих фракций [5]. Далее отработанный сорбент подлежит сжиганию или отжиму нефтепродуктов. Также возможна экстракция нефтепродуктов из сорбента и использование отработанных фильтров в качестве наполнителя при производстве кирпича, древесно-стружечных плит, высоконаполненных полимерных материалов, при производстве асфальтобетона и тротуарной плиты [6].
Нередко ливневые и талые, а также некоторые производственные сточные воды загрязнены нефтепродуктами, поэтому зерновые отходы могут и здесь найти своё применение. С целью снижения содержания загрязняющих веществ и нефтепродуктов на выходе из очистных сооружений, уменьшения платы за загрязнение окружающей среды, а также снижения затрат на установку и эксплуатацию оборудования рекомендуется использовать лузгу пшеницы и ячменя в качестве фильтрующего материала в фильтрах доочистки сточных вод. Для достижения оптимальных сорбционных свойств необходимо подвергнуть зерноотходы термической обработке при Т = 300 °С в течение 20 минут, так как вследствие термического разложения лигнина и
© Аржанкина Е.С., Бариева Э.Р., Серазеева Е.В., 2014.
Вестник магистратуры. 2014. № 12(39). Том I
ISSN 2223-4047
целлюлозы образуется активный углерод, который в свою очередь влияет на эффективность очистки от нерастворимых углеводородов. Так, нефтеемкость модифицированной лузги пшеницы и ячменя составляет 10,45 г/г, что не уступает по свойствам активированному углю, поэтому целесообразно использовать предлагаемый адсорбент в блоках доочистки EuroPEK CFR вместо угля марки АГ-3. Для сорбционного фильтра производительностью 5 л/с потребуется 57 кг модифицированной лузги пшеницы и ячменя. В фильтрах происходит очистка за счет дополнительного фильтрования и отстаивания [7]. Эффективность очистки на выходе из фильтра по взвешенным, коллоидным примесям и нефтепродуктам составляет 98,7%. Отработанные сорбенты могут быть регенерированы или использованы в энергетических установках в качестве топлива [8]. Средняя рыночная стоимость лузги пшеницы и ячменя составляет 10 руб. за кг. Продолжительность эксплуатации данного адсорбента составляет 1-1,5 года.
Заявленный способ получения сорбента решает сразу две экологические проблемы: очистки нефтесодержащих сточных вод и утилизации отходов агропромышленного комплекса [9, 10]. К преимуществам данного метода утилизации зерновых отходов следует отнести: малое капиталовложение в производство сорбентов, доступность и низкая стоимость сорбента, возможность реализации производства во всех регионах России, технологичность, простоту в обращении, высокую степень очистки загрязненных нефтепродуктами сточных вод, экологич-ность дальнейшей утилизации отработанного сорбента [11]. Данный метод может успешно использоваться в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, на машиностроительных и автомобилестроительных предприятиях, при очистке стоков на автомобильных мойках и станциях технического обслуживания.
Биографический список
1. Голубев И.Г., Шванская И.А., Коноваленко Л.Ю., Лопатников М.В. Рециклинг отходов в АПК: справочник. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех» - 2011. - C. 3-4.
2. Федеральный Классификационный Каталог Отходов - 2014
3. http://www.kstu.ru/ft/978-5-7882-XXX-Chikina-LRNINSISNOPIOZK.pdf
4. http://otherreferats.allbest.ru/ecology/00144193_1.html
5. http://cdn. scipeople.com/materials/3 920/W ater_Chem&Ec_01 '08_pp_19-25.pdf
6. Бузаева М.В., Климов Е.С. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод (монография), Ульяновск: УлГТУ - 2011. - С. 27-31.
7. Гимазутдинова Р.Р., Ибрагимова А. Р., Бариева Э.Р., Серазеева Е.В. Усовершенствование системы очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Сборник научных трудов SWorld по материалам международной научно-практической конференции. 2013. Т.37. № 1. С. 51-54.
8. А.Н. Романов, М.В. Куликова. Устройство для очистки малых рек от нефтяных загрязнений с использованием отходов растительного сырья. Ползуновский вестник. 2013. - № 1 - С. 289-290.
9. Собгайда Н.А. Сорбционные материалы для очистки сточных и природных вод от нефтепродуктов. Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2011. - № 52 - С. 120-124.
10. http://geum.ru/aref/metodologiya-ochistki-stochnih-vod-himicheskih-neftehimicheskih-otrasley-promishlennosti-fitosorbentami-modificirovannimi-othodami-agropromishlennogo-kompleksa-ref.htm
11. Собгайда, Н. А. Сорбенты для очистки вод от нефтепродуктов: монография / Н.А. Собгайда, Л.Н. Ольшанская - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т. 2010.-С. 74-75.
АРЖАНКИНА Елизавета Сергеевна - магистрант кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
БАРИЕВА Энза Рафаиловна - кандидат биологических наук, доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
СЕРАЗЕЕВА Елена Владимировна - преподаватель кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
