CC BY
17ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2015. № 4(43). Том I
УДК 62
А.Р. Ибрагимова, А.А. Панфилов, Э.Р. Бариева ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
На основании проведенных исследований автор делает вывод, что перспективные и экономически выгодные адсорбенты можно изготавливать из вторичного сырья агропромышленного комплекса, что позволит одновременно решить сразу две проблемы: очистку воды и утилизацию отходов.
Ключевые слова: загрязнение, сточные воды, фильтрация, адсорбент, карбонизация, очистка.
Известно, что все нефтепродукты являются одними из наиболее опасных загрязняющих веществ для окружающей природной среды. Возникает дилемма между необходимостью продукта и его экологической несовместимостью с природой. Подобное противоречие, как правило, решается путем внедрения в производство различных типов очистных систем, призванных минимизировать воздействие нефтепродуктов на экологическую ситуацию [1].
Учитывая актуальность проблемы, в данной работе рассматривается усовершенствование системы очистки сточных вод от нефтепродуктов методом фильтрования. С целью снижения общих затрат на оборудование, уменьшения объемов образования отходов и эффективного использования сырьевого потенциала в качестве фильтрующих материалов предлагается использование углеродных адсорбентов [2]. Потенциально углеродные адсорбенты могут быть получены из гораздо большего числа веществ, многие из которых сейчас рассматриваются лишь как бесполезные промышленные отходы [3]. Одним из перспективных видов сырья является широко распространенные и ещё мало утилизируемые отходы сельскохозяйственного производства [4]. Такие сорбенты из природного сырья в большей мере соответствуют экологическим требованиям, однако они могут уступать в нефтеемкости. Добиться необходимых сорбционных свойств можно путем реагентной обработки растительной сырья или предварительной термической обработкой исходного материала.
С учетом исходных характеристик сырья исследована возможность переработки его в углеродные адсорбенты путем обработки 3-х % раствором серной кислоты и карбонизацией в муфельной печи. Задача модифицирования состоит в первичной подготовке структуры лузги и опилок, т.е. в развитии начальной пористости за счет удаления части лигнина и целлюлозы. Образцы подвергались взаимодействию с 3% - ным раствором серной кислоты в течение 15 минут. Затем, по окончании контактирования, промывались дистиллированной водой до неокрашенной промывной воды и нейтральной реакции (определялась индикатором «метилоранж»). Далее сушились постепенно: сначала при 20-22°С (в течении 24 часов), затем при температуре 100-105°С до постоянной массы. Полученные после химической обработки модификаты использовались для изучения эффективности удаления нефтепродуктов в динамических условиях.
Более эффективным способом модификации сорбционных свойств данных отходов явилось термическое модифицирование (карбонизация), необходимое для придания гидрофобности обработанной лузги и увеличения сорбционной емкости [2]. Термообработка сырья проводилась в муфельной печи при температуре 300-350 градусов в течение 20 минут (шаг 15 градусов-минута).
Подготовленные лабораторным путем адсорбенты применялись в качестве сорбентов для проведении модельной фильтрации, по итогам которой были сделаны выводы о нефтеемкости данного материала, а так же был выбран оптимальный способ их модификации. В качестве адсорбтива в эксперименте исследовались нефтепродукты. Для создания условий разлива нефтепродуктов на поверхности водоёма использовалась вода дистиллированная; в стеклянный мерный цилиндр последовательно заливалось 1000 ± 1 мл дистиллированной воды и 50 ± 1 мл (V^) нефтепродукта. Нефтезагрязненная вода пропускалась через слой адсорбента в сорбционной колонке. После чего проводилась обработка результатов и определялась концентрация нефтепродуктов на выходе из экспериментальной установки.
Эффективность удаления нефтепродуктов, определенная в динамических условиях, пропусканием определенного количества нефти через слой сорбента, помещенного в стеклянную колонку для опилок обработанных химическим путем - 74 %; для шелухи ячменя обработанной химическим путем - 69 %. Нефтеемкость, для термообработанных опилок составила 80 %, для термообработанной шелухи ячменя -89 %.
© Ибрагимова А.Р., Панфилов А.А., Бариева Э.Р., 2015.
Вестник магистратуры. 2015. № 4(43). Том I
ISSN 2223-4047
По итогам проведенной работы было так же выяснено, что нефтесорбенты из шелухи ячменя отличаются меньшим водопоглощением, чем нефтесорбенты из опилок, что может быть связано с большей гидрофобизацией поверхности лузги смолистыми продуктами разложения целлюлозы и лигнина. Высокая плавучесть данных адсорбентов обусловлена пористостью, развитой в процессах термического и химического модифицирования сырья.
Измерения массовой концентрации нефтепродуктов в воде выполнялось методом ик-спектрометрии на приборе КН-1. Метод заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом; отделение нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия, и измерением массовой концентрации нефтепродуктов.
Химический анализ полученной воды демонстрирует успешность использования данного сорбента (см. табл. 1).
Таблица 1
Результаты химического анализа воды после модельной фильтрации
Сорбент Результат мг/дм3 Методы испытания (обозначение НД)
Образец 1 (Лузга, модифицированная 3 %-ным раствором серной кислоты) 26,43 ПНД Ф 14.1:2.5-95
Образец 2 (Опилки, модифицированные 3 %о-ным раствором серной кислоты) 22,08 ПНД Ф 14.1:2.5-95
Образец 1. 1 (Лузга, модифицированная термически) 4,15 ПНД Ф 14.1:2.5-95
Образец 2.1 (Опилки, модифицированные термически) 10,41 ПНД Ф 14.1:2.5-95
Указанное в таблице содержание загрязняющих веществ в стоках после очистки является допустимым для их оборотного использования (мытье дорог, эстакад и автотранспорта, резервуаров (при их зачистке), пополнение пожарного запаса предприятий НПО, а также на производственное водоснабжение (промывка фильтров)). Таким образом, рассматривается возможность создания замкнутого цикла использования сточных вод. Условием реализации такой возможности является соответствующий нормам химический состав воды на выходе из очистной установки. Соответствие очищенной воды нормам качества определяется из целей ее использования.
Новый метод очистки сточных вод в состоянии решить проблемы, ставшие традиционными для нефтехимической промышленности. Использование отходов агрокомплекса в качестве фильтрующей загрузки представляет экономическую выгоду для предприятия, т.к., по отношению к активированному углю, цена таких отходов несравнимо мала или же полностью отсутствует (в данном случае учитываются только транспортные расходы и затраты на предварительную обработку материала) [5, 6].
Библиографический список
1. Ветошкин А.Г. Учебное пособие. Процессы и аппараты защиты гидросферы. - Пенза. 2004. - С. 62-64.
2. Собгайда Н.А., Ольшанская Л.Н., Макарова Ю.А. Фильтры из отходов для очистки сточных вод // Экология производства. - 2012. - № 3. - С. 68-71.
3. Долгих О.Г., Овчаров С.Н.. Получение нефтесорбентов карбонизацией лузги подсолнечника // Экология и промышленность Росии. 2009. Ноябрь. - С. 4.
4. Аренс В.Ж., Саушин А.З.,. Гридин О.М, Гридин А.О. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнений. - М.: Интербук, 1999. - С. 15-20.
5. 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. 2013. Т 37. № 1, С 51-54.
6. Иванова А.О., Бариева Э.Р. Система очистки сточных вод // Сборник научных трудов Sworld. - 2013. -Т. 43. - № 3. - С 3-4.
ИБРАГИМОВА Алсу Рамилевна - магистрант кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
2223-4047 Вестник магистратуры. 2015. № 4(43). Том I
ПАНФИЛОВ Андрей Алексеевич - 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.
