CC BY
21
УДК 628.349.087.5
Кручинина Н.Е., Азопков С.В., Хаердинова А.Р.
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Азопков Сергей Валерьевич, аспирант кафедры биотехнологии и промышленной экологии, e-mail: sergej. azopkov@,mail.ru
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Хаердинова Арина Романовна, студентка 4 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии Кручинина Наталия Евгеньевна, д.т.н.,профессор, декан факультета биотехнологии и промышленной экологии, заведующая кафедрой промышленная экология, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева» 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 1
Поиск усовершенствованных методов очистки на сегодняшний день является актуальным направлением. В настоящей работе исследован метод электрокоагуляционной очистки пластовой воды на титановых и алюминиевых электродах при различных условиях. Была получена эффективность удаления взвешенных веществ из пластовой воды.
Ключевые слова: очистка пластовой воды, электрокоагуляция, титан,алюминий TREATMENT OF THE WASTE WATER OIL PRODUCTION INDUSTRY
Kruchinina N.E., Azopkov S.V., Khaliullina D.R., Khaerdinova A.R. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The search for improved treatment methods is by far the current direction. In the present work, the method of electrocoagulation treatment of formation water on titanium and aluminum electrodes under various conditions was investigated. Was obtained removal of suspended solids from the reservoir water.
Keywords: formation water purification, electrocoagulation, titanium, aluminum.
В процессах водоподготовки промышленных сточных вод, одним из основополагающих процессов очистки является физико-химическая стадия, основанная на таких процессах как коагуляция и флокуляция, адсорбция, окисление, осаждение и т.д.
Однако наибольшее внимание уделяется коагуляционным методам очистки, в процессе которых из сточной воды удаляются нерастворимые неорганические (песок, глина, гидрокиды, фосфаты и другие соединения тяжелых металлов), органические примеси, способствуя снижению ХПК и БПК очищаемой среды. Среди многих органических загрязняющих веществ стоит выделить нефтепродукты, которые при попадании в водный объект, уже при их концентрации выше 10 мг/л, ухудшают органо-лептические показатели воды (наблюдается появление «радужного зеркала» на поверхности воды) и нарушают процессы тепло и кислородообмена. Одной из проблем, связанных с удалением нефтепродуктов из сточной воды, является проблема очистки пластовых вод, образующихся в результате разведки нефтяных скважин и добычи нефти.
Пластовые воды имеют весьма большой объем, что связано с необходимостью подачи во вспомогательную скважину больших количеств пара во время нефтедобычи. Кроме того, пластовые воды, как правило, содержат очень высокие концентрации
нефтепродуктов (до 500 мг/л), характеризуются также высокой температурой (до 70-80 градусов), высокой плотностью и минерализацией свыше 10 г/л. Наличие высоких концентраций нефтепродуктов и особенно взвешенных веществ, а также высокой температуры, препятствуют их повторному использованию и сбросу в окружающую среду без предварительной очистки.
Одним из наиболее простых методов удаления взвешенных веществ и нефтепродуктов является коагуляционная, электрокоагуляционная обработка, отстаивание и декантирование. Данные методы очистки несложны с точки зрения аппаратурного оформления и эксплуатации.
В настоящее время для процессов коагуляции широкое распространение получили коагулянты сульфат алюминия, сульфат железа, хлорид и оксихлорид алюминия. Несмотря на свою высокую эффективность и низкую стоимость, данным реагентам присущи определенные недостатки. Так, например, соединения алюминия плохо работают в холодной воде, а соединения железа могут образовывать комплексы с органическими соединениями. Альтернативным способом устранения недостатков, присущим традиционным коагулянтам в процессах коагуляции, является применение электрокоагуляционной обработки пластовой воды с применением алюминиевых или титановых электродов.
Титан, являясь высоковалентным элементом, в процессе электролиза образует гидроксид титана с развитой сорбционной структурой, обладающий высокой сорбционной и очищающей способностью по отношению к различным загрязняющим веществам.
Материалы и методы исследования В качестве очищаемой среды использовали модельную воду, соответствующую по составу реальной пластовой воде. Модельная вода характеризуется следующими показателями: рН 9,1; электропроводность 4,3 Си, нефтепродукты 104,2
На основании результатов по эффективностям снижении мутности после процессов электрокоагуляционной обработки модельной пластовой воды видно, что применение титановых электродов приводит к увеличению энергозатрат более чем 2 раза по сравнению с элетропотреблением на алюминиевых электродах. Высокое энергопотребление титановых электродов можно объяснить большей энергией ионизации титана (657,8 эВ), которая препятствует растворению металла и образованию его гидроксида, и более высоким электродным потенциалом (-1,66 В) по сравнению с алюминиевыми электродами, для которых энергия ионизации (557,5 эВ) и электродный потенциал (-1,66 В) .
Заключение
В результате проведенных экспериментов получены результаты электрокоагуляционной очистки модельной пластовой воды. Установлено, что алюминиевые электроды обеспечивают более эффективную очистку по показателю мутности с наименьшими энергозатратами. Для полной оценки эффективности очистки пластовых вод методом электрокоагуляции на алюминиевых и титановых электродах, будет проведен ряд более широких экспериментов, контролируя эффективность по показателям: нефтепродукты, скорость осаждения хлопьев, коэффициент и скорость фильтрации коагуляционных осадков.
Литература
1. А.И. Волков, И.М. Жарский Большой химический справочник.-Мн.:Современная школа, 2005.- 608с.
мг/л; мутность 157 мг/л. В экспериментах использовали два вида электродов: алюминиевые и титановые. Эффективность электрокоагуляции оценивали по показателю мутность.
Исследование электрокоагуляционной очистки модельной пластовой воды
Процесс электрокоагуляции проводили на лабораторном электрохимическом реакторе, подключенным к источнику питания для создания необходимого напряжения и силы тока. Плотность тока в эксперименте изменялась от 0,0125 до 0,05 А/м2, время процесса составляло 5 минут (табл.1).
2. Л. Х.Сангаджиева, Д. Э. Самтанова Химический состав пластовых вод и их влияние на загрязнение почвы // Геология, география и глобальная энергия. 2013. № 3 (50) - С. 168-178.
2. Л.А.Кульский, П.П. Строкач, В.А.Слипченко, Е.И. Сайгак .Очистка воды электрокоагуляцией. - Киев: Будвельник, 1978.
3. Н.Н. Буков, Е.Д.Ганоцкая, В.Т. Панюшкин. Электрокоагуляционная деминерализация нефтяных сточных пластовых вод // сборник тезисов докладов Международной научно-практической конференции на базе Кубанского государственного технологического университета совместно с Российской академией естественных наук, посвященной 100-летию ФГБОУ ВО "Кубанский государственный технологический университет". 2017. С. 62.
4. Zhao Y.X., Gao B.Y., Zhang G.Z., Phuntsho S., Wang Y., Yue Q.Y., Li Q., Shon H.K./Comparative study of floc characteristics with titanium tetrachloride against conventional coagulants: effect of coagulant dose, solution pH, shear force and break-up period// Chemical Engineering Journal. — № 233. —2013. — С.70-79.
5. Zhao Y.X., Gao B.Y., Zhang G.Z., Qi Q.B., Wang Y., Phuntsho S., Kim J.-H., Shon H.K., Yue Q.Y., Li Q., /Coagulation and sludge recovery using titanium tetrachloride as coagulant for real water treatment: a comparison against traditional aluminum and iron salts// Chemical Engineering Journal. — № 130.—2014. — С.19-27.
Таблица 1- Условия и результаты электрокоагуляционной очистки пластовой воды на примере показателя мутности.
Электроды Напряжение, В Плотность тока, А/м2 Содержание взв.в-в после очистки., мг/л Степень очистки, %
Алюминиевые 5 0,0125 7,85 95
9 0,025 3,93 97,5
Титановые 16,2 0,025 49,3 68,6
17,3 0,05 110,2 29,8
