CC BY
401
Л. Р. Асфандиярова (к.т.н.,доц.)1, Р. Н. Асфандияров (к.х.н.)2,
Р. Н. Фаткуллин (к.т.н.)2, А. Р. Рашидова (асп.)1, К. А. Гвоздева (студ.)1
Очистка нефтесодержащих сточных вод
1 Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамаке, кафедра экологии и рационального использования природных ресурсов 453118, г. Стерлитамак, Пр. Октября, 2; тел. (3473) 242512, e-mail: asfand_lilya@mail.ru
2ОАО «Каустик»
453110, г. Стерлитамак, ул. Техническая, 32; тел. (3473)292365
L. R. Asfandiarova1, R. N Asfandiarov2, R. N. Fatkullin2,
A. R. Rashidova1, K. A. Gvozdeva1
Clearing of petrocontaining sewage
1 Branch of Ufa State Petroleum Technological University in Sterlitamak
2, Pr. October, 453118, Sterlitamak, Russia; ph. (3473) 242512, e-mail: asfand_lilya@mail.ru
2Kaustik OJSC
32, Technical Str, 453110, Sterlitamak, Russia; ph. (3473) 292365
Предложен реагентный метод интенсификации очистки сточных вод от нефтепродуктов на биологических очистных сооружениях с применением смеси реагентов — оксихлорида алюминия (ОХА) и водорастворимого полиэлектролита катионного марки ВПК-402. Метод обеспечивает высокую степень очистки сточных вод от нефтепродуктов — 86—88 %.
It is offered reagents method of an intensification of sewage treatment from oil products on biological treatment facilities with application of a mix of reagents — aluminum oxychloride «OXA» and water-soluble cationic polyelectrolyte «VPK-402». The method provides hight degree of sewage treatment from oil products — 86—88 %.
Ключевые слова: загрязняющие вещества; Key words: polluting substances; coagulant; oil
коагулянт; нефтепродукты; оксихлорид алюми- products; aluminum oxychloride; polyelectrolyte;
ния; полиэлектролит; реагент; сточные воды; reagent; sewage; floculant.
флокулянт.
В современных условиях интенсивного роста промышленного производства одной из важных проблем является защита окружающей среды, и, в частности, водного бассейна, от загрязнений вредными веществами а также рациональное использование водных и минеральных ресурсов.
Несмотря на ужесточение требований к качеству очищенных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы, состояние водных объектов не улучшается. Приоритетными загрязняющими веществами продолжают оставаться нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, сульфаты и хлориды.
Разработка рациональных технологических решений и применение новых, более эффективных коагулянтов и флокулянтов с целью ускорения разделения фаз дисперсных
Дата поступления 17.03.11
систем при минимальном расходе и стоимости реагентов — актуальные и важные проблемы на сегодняшний день '.
Целью данной работы является повышение степени очистки промышленных сточных вод на биологических очистных сооружениях ОАО «Каустик» путем подбора оптимального сочетания реагентов — оксихлорида алюминия (ОХА) и водорастворимого полиэлектролита катионного (ВПК-402); выбор способа, последовательности и оптимальной дозы введения реагента в технологический цикл очистки сточных вод.
Сточные воды от Стерлитамакского промышленного узла и города характеризуются высокой степенью минерализации, разнообразием химического состава загрязняющих компонентов, залповым изменением концентрации
загрязняющих веществ. Эти воды направляются для очистки на биологические очистные сооружения ОАО «Каустик» (БОС). Среди широкого разнообразия применяемых методов очистки сточных вод биологическая очистка
является относительно дешевой, наиболее дос» 2 тупной и надежной в санитарном отношении .
Сточные воды, поступающие на БОС двумя потоками, образуются на предприятиях химической, нефтехимической и строительной отраслей промышленности. Кроме этого, биологические очистные сооружения обрабатывают хозяйственно-фекальные сточные воды города.
Технологический процесс очистки сточных вод состоит из следующих стадий:
— механическая очистка хозяйственнофекальных сточных вод;
— нейтрализация промышленных сточных
вод;
— адсорбционная очистка промышленных сточных вод;
— механическая очистка промышленных сточных вод;
— смешение механически очищенных хоз-фекальных и промышленных стоков;
— биологическая очистка;
— обеззараживание сточных вод.
Состав промышленных сточных вод, поступающих на БОС ОАО «Каустик», приведен в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что приоритетными загрязняющими веществами являются нефтепродукты и хлориды. Содержание нефтепродуктов в очищенных сточных водах, сбрасываемых в реку Белая, не превышает допустимых норм, но при этом сохраняется опасность превышения предельно допустимой концентрации
2
по данному загрязнителю .
Повышенное содержание нефтепродуктов в сточной воде, поступающей на биологическую очистку, может привести к ослаблению деятельности микроорганизмов, что крайне негативно отразится на составе воды, направляющейся далее в поверхностный водоем. Это происходит по причине того, что нефтепродукты плохо удаляются из сточной воды биологической очисткой 3. Решение данной проблемы видится в удалении нефтепродуктов из сточной воды до стадии биологической очистки, для чего предлагается применить реагентный метод очистки.
Высокомолекулярный катионный полиэлектролит марки ВПК-402 производится на ОАО «Каустик» полимеризацией диметил-диаллиламмонийхлорида в водном растворе.
СН2=СН СН=СН2
2 І I 2
СН^ СН2 п 2СГ -
НзС ЧСНэ
СН2 СН СН СН2
22
СН^ ,СН2
2^1\К 2 сг
НзС ЧСНз
п
ВПК-402 используется в питьевой водопод-готовке, а также для очистки промышленных сточных вод различного происхождения 4. Его эмпирическая формула (C8H1бNCl)n. Концентрация активного вещества составляет от 10 до 40% мас., молекулярная масса — от 10 тыс. до 1 млн. Катионный заряд расположен на вторичной цепи .
Таблица 1
Состав очищенных сточных вод, сбрасываемых БОС ОАО «Каустик» в реку Белая
№ п/п Показатели качества сточных вод Допустимая концентрация, мг/дм3 Фактическая концентрация выпуск, мг/дм3
1. ХПК - 34
2. Хлорид-анион 300.0 450
3. Сульфид-ион 0.003 0
4. Аммоний-ион 0.50 0.45
5. Фосфаты (по фосфору) 0.2 0.17
6. Хром трехвалентный 0.07 0
7. Хром шестивалентный 0.02 0
8. Ртуть 0.00001 0
9. Амины 0 0
10. Фенол ы 0.001 0
11. Нефтепродукты 0.05 0.05
Дополнительно рН 6.5-8.5 6.8
На очистных сооружениях ОАО «Каустик» ВПК-402 применяется для ускорения (улучшения) процесса осаждения мелкодисперсных частиц в потоках первичных отстойников.
Предлагается применить на данном этапе очистки также другой неорганический коагулянт — оксихлорид алюминия (ОХА).
Известно, что ОХА является высокоэффективным коагулянтом, не содержащим органических примесей, и может производиться из химически чистого сырья — 99.9%-ного хлорида алюминия, чем выгодно отличается от выпускаемых в России аналогов 4,5. Важным моментом является возможность получения оксихлорида алюминия из отходов действующего на предприятии производства хлорида алюминия, что позволяет решить актуальную проблему их утилизации.
Методика эксперимента
Лабораторные эксперименты проводились на приборе — флокуляторе марки «ПЭ-8800». Установка предназначена для проведения пробного коагулирования при очистке природных и сточных вод. Для определения содержания нефтепродуктов в очищенных стоках использован прибор АН-1 (анализатор нефтепродуктов), предназначенный для измерения массовой концентрации нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии.
Введение коагулянтов производилось двумя способами:
— совместное введение ОХА и ВПК-402 в различных соотношениях;
— последовательное дозирование коагулянтов.
При раздельном введении в первую очередь добавляли коагулянт ОХА (1%), после чего производили интенсивное перемешивание при скорости 250 об/мин в течение 30 мин, в результате чего происходил процесс гидролиза реагента и образование первичных, так называемых «микрохлопьев». Затем дозировали расчетное количество флокулянта ВПК-402 (0.5%). Полученную массу также перемешивали при скорости 50 об/мин в течение 10 мин. Обороты уменьшали, для того чтобы структура образовавшихся «микрохлопьев» при сильном перемешивании не разрушалась.
При совместном введении смешивали расчетное количество реагентов, после чего добавляли в стоки и проводили интенсивное перемешивание при скорости 250 об/мин в течение 30 мин.
Затем в течение 30 мин проводили отстаивание стока, смешавшегося с реагентами. Визуально оценивали осевшие флоккулы, а над-осадочный слой пробы анализировали на содержание нефтепродуктов.
При очистке сточных вод предположительно происходит сорбция нефтепродуктов на поверхности хлопьев, образованных ОХА, а дальнейшее введение полиэлектролита ВПК-402 позволяет интенсифицировать процесс очистки и ускорить процесс укрупнения и осаждения хлопьев 6. Поэтому при проведении опытов изменяли количество дозируемого ОХА при неизменном количестве дозируемого ВПК-402.
Результаты экспериментов представлены в табл. 2.
Таблица 2
Влияние соотношения последовательно вводимых реагентов на степень очистки сточных вод от нефтепродуктов
№ опыта Количество вводимого ОХА, мг/дм3 Количество вводимого ВПК, мг/дм3 Содержание нефтепродуктов до очистки, мг/дм3 Содержание нефтепродуктов после очистки, мг/дм3 Степень очистки,%
Раздельный ввод реагентов
1 4 4 0.075 0.009 88
2 5 4 0.075 0.028 62
3 6 4 0.075 0.033 43
4 8 4 0.075 0.047 42
5 10 4 0.075 0.053 30
Совместный ввод реагентов
6 4 4 0.075 0.041 45
7 5 4 0.075 0.032 57
8 6 4 0.075 0.015 86
9 8 4 0.075 0.055 26
10 10 4 0.075 0.058 22
Обсуждение результатов
В результате экспериментов определили, что наилучшая степень очистки достигается в опыте №1 (табл. 2), при раздельном введении реагентов. Содержание нефтепродуктов в стоках уменьшено с 0.075 до 0.009, при этом степень очистки составляет 88%.
Однако с точки зрения технологии раздельное введение реагентов в сточную воду затруднительно и требует установки дополнительного оборудования, что ведет к существенным экономическим затратам, поэтому проведены эксперименты по возможности совместного введения смеси реагентов ОХА и ВПК-402, не требующего дополнительных капитальных затрат.
По результатам совместного дозирования реагентов при различных соотношениях (табл. 2) было установлено, что такая дозировка реагентов позволяет достигнуть сравнительную с раздельной степень очистки, но отличается тем, что требуется несколько больший расход реагента ОХА. Максимально достигнутая степень очистки составила 86%.
Из табл. 2 видно, что оптимальное соотношение реагентов при последовательном введении достигается в опыте №1, но с целью экономии затрат возможно применение совместного дозирования реагентов при соотношении ОХА и ВПК, равном 1.5:1, с достижением высокой степени очистки.
Проведенные эксперименты показали, что реагентная обработка сточных вод с помощью предложенной смеси реагентов является перспективной в целях достижения предельно-допустимых норм по загрязняющим веществам, в особенности по нефтепродуктам.
Установлено, что при очистке сточной воды смесевым реагентом, состоящим из ОХА и ВПК-402, его применение перед стадией биологической очистки позволяет существенно снизить концентрацию нефтепродуктов, достигая степени 86%-ной очистки сточной воды, кроме того, уменьшит массу сброса загрязняющих веществ вместе со сточными водами в поверхностный водоем, что является экологически и экономически выгодным мероприятием.
Обязательным условием получения высокого эффекта очистки промышленных стоков является соблюдение оптимального гидродинамического режима смешения и хлопьеобра-зования при применении коагулянтов и флоку-лянтов.
Предложенный метод очистки позволяет утилизировать отходы производства хлористого алюминия.
Литература
1. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами.-М.: Наука, 1977.- 356 с.
2. Безпамятнов Г. П., Кротов Ю. А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник.- Л.: Химия, 1985.- 528 с.
3. Проскуряков В. А., Шмидт Л. И. Очистка сточных вод в химической промышленности.- Л.: Химия, 1977.- 463 с.
4. Запольский А. К., Баран А. А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение.- Л.: Химия, 1987.- 204 с.
5. Круглов А. И., Гетманцев С. В., Сычев А. В. // Водоснабжение и санитарная техника.-2006, №8.- С. 33.
6. Гандурина Л. В. Очистка сточных вод с применением синтетических флокулянтов.- М.: ЗАО «Дар /Водгео», 2007.- 198 с.
