Оценка эффективности очистки нефтезагрязненных вод с использованием кокса и цеолита

эффективно осуществляется пистией. Наиболее акклиматизированной к условиям Западной Сибири является ряска малая. Она быстро размножается и не требует создания специальных условий для доочистки сточных вод.

Библиографический список

1. Храмцова, Т. Г. Использование макрофитов для доочистки городских сточных вод / Т. Г. Храмцова, Д. И. Стом, В. А. Выгода // Проблемы экологии. — 1995. — Вып. 2. — С. 260 — 262.

2. Вайсман, Я. И. Использование водных растений для доочистки сточных вод / Я. И. Вайсман, Л. В. Рудакова, Е. В. Калинина // Экология и промышленность России. — 2006. — № 11. - С. 9-11.

3. Использование эйхорнии для очистки промстоков / Е. П. Курцевич [и др.] // Экология и промышленность России. — 2001. — № 2. — С. 21 — 23.

4. Высшие водные растения для очистки сточных вод / Ю. А. Тарушкина [и др.] // Экология и промышленность России. — 2006. — № 5. — С. 36 — 39.

ЧАЧИНА Светлана Борисовна, кандидат биологических наук, доцент кафедры физической химии. ГОСТЕВА Анна Николаевна, специалист-инженер по охране окружающей среды.

Адрес для переписки: e-mail: KSB3@yandex.ru

Статья поступила в редакцию 08.06.2012 г.

© С. Б. Чачина, А. Н. Гостева

УДК 504 406 (1/9) С. Б. ЧАЧИНА

О. О. ОВСЯННИКОВА

Омский государственный технический университет

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОКСА И ЦЕОЛИТА

Изучены сорбционные свойства кокса и цеолита. Впервые проведена сравнительная характеристика кокса и цеолита по способности извлекать из сточных вод и аккумулировать фосфаты, соединения азота, СПАВ, нефтепродукты и металлы. Выявлена наибольшая сорбционная способность цеолита.

Ключевые слова: сточные воды, доочистка сточных вод, кокс, цеолит.

В сточных водах, образующихся на современных предприятиях, преобладают примеси, которые не-относятся к категории сильно токсичных: хлориды, сульфаты, нитраты и фосфаты натрия, калия, кальция, аммония, магния, железа, меди, органические продукты, взвешенные вещества, нефтепродукты, СПАВ, масла и т.д. Основными загрязнителями сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания» являются нефтепродукты. На каждой котельной, которая использует воду в качестве средства производства тепловой энергии, образуется определенное количество сточных вод. Большую опасность для водоемов представляют воды, загрязненные нефтепродуктами. Источниками появления нефтепродуктов в стоках котельных являются мазутохозяйство, главный корпус электростанции (за счет спусков масла из маслоохладителей турбин и подшипников насосов), электротехническое оборудование (трансформаторы, кабели и др.), вспомогательные службы (депо, гаражи, компрессорная). Общий расход таких вод на крупных котельных установках может достигать нескольких десятков тонн в час при средней концентрации в них нефтепродуктов до 50 мг/кг и выше.

В схемах очистки нефтесодержащих сточных вод основными сооружениями являются нефтеловушки, в которых улавливается до 90 — 95% нефти, возвращаемой в технологический процесс. От эффективной работы нефтеловушек зависит качество очистки воды в последующих сооружениях. На

территории мазутных хозяйств котельных предприятия, мазут хранится в надземных резервуарах оснащенных подогревателями. Для очистки от нефтепродуктов (мазута) конденсата водяного пара из подогревателей, установлены мазутоловушки, где в качестве поглотителя используется кокс [1].

В качестве альтернативы коксу можно использовать природный минерал — цеолит. Результаты практического применения природных цеолитов позволяют с уверенностью утверждать, что с их помощью можно решить значительное количество назревших проблем в сфере охраны окружающей среды, снизить стоимость и повысить эффективность очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Природные цеолиты — относительно новый класс минерального сырья, используемого в технологических процессах очистки и доочистки сточных вод. Развитая удельная поверхность, хорошие адгезионные, адсорбционные и ионообменные свойства цеолитов дают возможность эффективно извлекать с их помощью из очищаемой жидкости взвешенные, коллоидные и растворенные загрязняющие вещества органического и неорганического происхождения, в том числе ионы аммония, тяжелые металлы и радионуклиды, нефтепродукты. В цеолитах тетраэдры ^Ю4) и (АЮ4) образуют полиэдры, содержащие внутри свободные полости и каналы. В этих полостях размещаются ионы: №, Мд, Са и др. Благодаря такому строению, цеолиты обладают способностью

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 ЭКОЛОГИЯ

Рис. 1.

Рис. 2.

График изменения химических показателей на разных стадиях очистки сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания»

Таблица 1

Измерения физических показателей на разных стадиях очистки сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания»

Характеристика запаха рН Взвешенные вещества, мг/дм3

Неочищенная сточная вода Запах очень сильный, бензинный 5 баллов 8 5,6

Сточная вода, очищенная коксом Запах слабый, аптечный, 1 балл 7,2 3,8

Оценка эффективн.(%) Запаха нет, 0 баллов 10 26

Сточная вода, очищенная цеолитом Запаха нет, 0 баллов 3,8 3,4

Оценка эффективн.(%) 17,5 32,1

Таблица 2

Определение химических показателей сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания»

Вид стока Нефте- продук- ты, мг/дм3 Железо мг/дм3 Медь мг/дм3 Цинк Алюми- ний мг/дм3 Марга- нец мг/дм3 Свинец мг/дм3 Хром мг/дм3 Кад- мий мг/дм3 Фосфа- ты мг/дм3 Хлориды мг/дм3

Неочищенная сточная вода 0,31 0,3 0,004 0,05 0,04 0,007 0,0002 0,02 0,0002 0,72 26,8

Сточная вода, очищенная коксом 0,21 0,2 0,003 0,038 0,024 0,004 0,0001 0,01 0,00012 0,48 19,9

Оценка эффективн. (%) 32,3 80 25 24 40 43,9 50 50 40 33,3 25,7

Сточная вода, очищенная коксом 0,08 0,06 0,0018 0,01 0,02 0,003 0,00005 0,008 0,0001 0,1 18,3

Оценка эффективн. (%) 74,2 80 55 80 50 57,1 75 60 50 86,1 31,7

обменивать одни ионы на другие. Размеры каналов цеолитов определяют допустимые размеры молекул, которые могут быть поглощены цеолитами [2].

В связи с развитием адсорбционных методов очистки жидкостей все больше ощущается нехватка адсорбентов, обладающих высокой термостабильностью и устойчивостью в кислых средах.

Высокая механическая прочность природного минерала позволяет исключить операцию гранулирования адсорбента. В итоге стоимость природного клиноптилолита, определяемая расходами на добычу, помол и рассев в несколько раз меньше стоимости синтетических цеолитов [3].

В США на многих городских очистных сооружениях применяется цеолит для удаления аммиака при вторичной водоочистке. Потребление цеолита на каждом из этих сооружений составляет порядка 200 — 300 тонн. Цеолит регенерируется, что позволяет использовать его практически вечно. При этом извлеченный аммиак используется в качестве удобрений. Цеолит используется также на нескольких АЭС для удаления радионуклидов из сточных вод. Цеолит испытывался для извлечения тяжелых металлов, в частности свинца. Природные цеолиты могут быть использованы для смягчения воды, используемой в котлах электростанций, где содержание таких элементов, как Fe, Си, №, Si, № не должно превышать 0,05 частей на миллион. Несмотря на благоприятные результаты промышленных испытаний с природным цеолитом и его надежность в этой сфере, о которой сообщается уже в течение длительного времени, масштабы использования цеолитов в этой сфере все еще неоправданно малы [4].

Все это определило основную цель исследования: определение эффективности методов очистки сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания» и разработка эффективных способов доочистки.

Изучена аккумуляционная способности и проведено сравнение эффективности кокса и цеолита в качестве методов доочистки нефтесодержащих сточных вод.

Практическое значение. Установлена эффективность цеолита в качестве сорбента для очистки нефтезагрязненных сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания».

Экспериментальная часть. Исследования проводились в период с 2011 по 2012 г. В процессе исследований изучалась эффективность методов очистки нефтесодержащих сточных вод. Процесс контролировали по следующим показателям: рН, содержанию взвешенных веществ, сухого остатка, содержанию фосфатов (фосфора), фенола, азота общего, азота аммонийного, ХПК, БПК, хлора, СПАВ, нефтепродуктов. Показатели определяли по утвержденным методикам.

Содержание биогенных элементов, ХПК определяли фотометрическим методом, БПК — йодометрическим методом, хлориды и сульфаты — титри-метрическим методом, нефтепродукты экстрагировали из воды четыреххлористым углеродом. тделяли нефтепродукты от сопутствующих Оорганических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия, и измеряли массовую концентрацию нефтепродуктов методом ИК — спектрометрии. Определение фенолов проводили экстракционно-фотометрическим методом после отгонки с паром.

Были отобраны три пробы сочных вод с МП г. Омска «Тепловая компания»: неочищенная сточная вода, сточная вода, очищенная коксом, сточная вода, очищенная цеолитом.

Чтобы определить наиболее эффективный метод очистки сточной воды проведено сравнение используемого метода очистки на МП г. Омска «Те-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012

*

пловая компания» с предложенными нами методами очистки.

Результаты и их обсуждение. Данные исследования по физическим показателям представлены в табл. 1 (рис. 1).

Содержание взвешенных веществ после проведенной очистки коксом составило 3,8мг/дм3 (Эо = = 26%), а после цеолита — 3,4 мг/л (Эо = 32,1%). Запах после очистки коксом и цеолитом отсутствует. При очистке коксом pH снижается на 0,8, а цеолитом на 4,2.

Данные исследования по химическим показателям представлены в табл.2 (рис. 2).

Содержание нефтепродуктов после очистки кок-сом составило 0,0,21 мг/дм3 (Эо = 32,3%), а после очистки цеолитом — 0,08мг/л (Эо = 74,2%).

Адсорбция фосфатов выше на цеолите на 53%. Адсорбция хлоридов выше на цеолите на 6%.

После очистки цеолитом сточных вод уменьшилось содержание металлов: Fe на 80%, Си на 55%, Zn на 80%, А! на 50%, Мд на 57%, Сг на 60%, Cd на 50%, что выше соответствующих показателей при очистке коксом (рис. 3).

Марганец. Содержание после очистки коксом — 0,004 мг/дм3 (Эо = 43,9%), а после очистки природным цеолитом — 0,003мг/дм3 (Эо = 57,1%).

Хром. Содержание хрома после очистки коксом — 0,01 мг/дм3 (Эо = 50%), а после очистки природным цеолитом — 0,008 мг/дм3 (Эо = 60%) .

Кадмий. Содержание кадмия после очистки коксом — 0,00012 мг/дм3 (Эо = 40%), а после очистки природным цеолитом — 0,0001 мг/дм3 (Эо = 50%). Свинец. Содержание свинца после очистки коксом — 0,0001 мг/дм3 (Эо = 50%), а после очистки природным цеолитом — 0,00005 мг/дм3 (Эо = 75%). Заключение.

После очистки цеолитом сточных вод содержание взвешенных веществ сократилось на 32,1%; фосфат-ионов на 86,1%; содержание железа на 80%;не-фтепродуктов на 74,2%; меди на 55%; цинка на 80%; алюминия на 50%; марганца на 57,1%; хрома на 60%; кадмия на 50%; свинца на 75%; хлоридов на 31,7%; содержание микроорганизмов снизилось на 86%.

С учётом того, что цеолит имеет высокую устойчивость к слабощелочным и слабокислым средам, а также благодаря его высокой механической прочности, данный материал можно считать наилучшим как с экономической точки зрения, так и с учётом качественных показателей очистки бытовых и промышленных стоков.

Результаты практического применения природных цеолитов позволяют с уверенностью утверждать, что с их помощью можно решить значительное количество назревших проблем в сфере охраны окружающей среды, снизить стоимость и повысить эффективность очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Библиографический список

1. Очистка производственных сточных вод : учеб. пособие для вузов / под ред. Яковлева С. В. — М. : Стройиздат, 1985. — 512 с.

2. Шевченко, Т. В. Очистка сточных вод нетрадиционными сорбентами / Т. В. Шевченко, М. Р. Мандзий, Ю. В. Тарасова // Экология и промышленность России. — 2003. — № 1. — С. 35-37.

3. Климов, Е. С. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод / Е. С. Климов, М. В. Бузаева. — Ульяновск : УлГТУ, 2011. — 201 с.

4. Глазкова, Е. А. Применение природных цеолитов / Е. А. Глазкова, Е. Б. Стрельникова, В. Г. Иванов // Химия в интересах устойчивого развития. — 2003. — Т. 11. — № 6. — С. 101 — 107.

ЧАЧИНА Светлана Борисовна, кандидат биологических наук, доцент кафедры физической химии. ОВСЯННИКОВА Ольга Олеговна, специалист-инженер по охране окружающей среды.

Адрес для переписки: KSB3@yandex.ru

Статья поступила в редакцию 08.06.2012 г.

© С. Б. Чачина, О. О. Овсянникова

Книжная полка

57/М35

Матягина, А. М. Экологически ответственный бизнес : учеб. пособие / А. М. Матягина, Е. В. Смирнова. - М. : Форум, 2012. - 190 с.

В книге рассматриваются вопросы корпоративной социальной ответственности как составляющей ее части. Описаны основные события, повлиявшие на становление корпоративной и экологической ответственности в бизнесе. Подробно описан один из добровольных экономических механизмов экологизации рынка — экологическая маркировка.

57/Б88

Бродский, А. К. Экология : учеб. для вузов по направлению подгот. бакалавров «Биология», «Экология и природопользование» / А. К. Бродский. - М. : КНОРУС, 2012. - 269 с. - ISBN 978-5-406-01587-2.

Дан углубленный анализ закономерностей функционирования природных систем — от видовых популяций до комплекса видов и экосистем различного уровня. Акцент сделан на механизмах, обеспечивающих их устойчивость. Большое внимание уделено закономерностям генетического, видового и экосистемного разнообразия. Расположение материала по темам и их последовательность подчинены задаче формирования у читателя представления о всеобщей связи явлений и процессов, происходящих в природе, о законах ее функционирования. Теоретический материал дополнен тщательно отобранными примерами, заимствованными из практики экологических исследований.