Комплексный метод очистки сточных вод нефтехимических предприятий

УДК 665.662

А. А. Фаизов, Г. Г. Ягафарова, Е. С. Курова,

Д. И. Ягафарова, М. А. Хусаинов, Н. С. Минигазимов

КОМПЛЕКСНЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Ключевые слова: озонирование, мембранные фильтры, сточные воды.

Исследована и показана возможность применения комплексного метода очистки сточных вод с использованием технологий озонирования и мембранных фильтров с высокой степенью эффективности.

Key words: ozonation, membrane filters, sewage.

The possibility of applying a combined method for wastewater treatment using ozonization technologies and membrane filters with a high degree of efficiency has been studied and shown.

Введение

С увеличением производственных мощностей, происходит увеличение количества загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. По объектам воздействия различают загрязнение поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха и почв. Однако наибольшее значение для природной среды и, соответственно, и для человека, имеет вода, являющаяся уникальным веществом, определяющим возможность существования жизни на Земле [1, 2].

В результате промышленной эксплуатации водных сред, последние подвергаются химическому, физическому, биологическому воздействию, в результате чего образуются сточные воды, среди которых особое место ввиду сложности многокомпонентного состава и агрегативной устойчивости занимают стоки нефтехимических предприятий. Их очистка, в большинстве случаев, осуществляется применением нефте- и жироловушек, отстаиванием, фильтрованием, реже -биохимическими способами. Недостатком вышеназванных методов является низкая эффективность очистки. В этой связи, очевидна необходимость внедрения более современных методов водоочистки [3].

Внедрение мембранных технологий для очистки сточных вод нефтехимических предприятий позволяет достичь высоких показателей эффективности. Достоинствами мембранной технологии являются высокая эффективность очистки, меньшее количество используемых химических реагентов, а также малая площадь, занимаемая оборудованием [4-23].

Мембрана представляет собой селективно проницаемую перегородку. Под воздействием движущей силы, проходящей через мембрану, поток разделяется на две фазы - прошедший фильтрат, содержащий меньшие по размеру компоненты по сравнению с исходным потоком и задерживаемый на поверхности концентрат, содержащий большие по размеру компоненты. Движущей силой мембранных процессов является разность концентраций, разность температур (термоосмос), разность потенциалов (электроосмос). Однако наибольшее применение в промышленности

получили баромембранные процессы,

осуществляемые под воздействием разности давлений до и после перегородки -микрофильтрация, ультрафильтрация,

нанофильтрация и обратный осмос, различающиеся по размеру пор [3].

Анализ литературных источников выявил все возрастающую тенденцию применения

комбинированных технологий водоочистки, в том числе и для очистки сточных вод нефтехимических предприятий. В частности, использование озонирования в качестве предварительной очистки сточных вод позволяет увеличить эффективность очистки.

Озонирование — технология очистки, основанная на использовании газа озона — сильного окислителя. Озонатор вырабатывает озон из кислорода, содержащегося в атмосферном воздухе. При взаимодействии с окисляющимися химическими веществами и микроорганизмами, озон превращается в обычный кислород. Вещества, подвергшиеся окислению, могут перейти в газообразную фазу, выпасть в осадок или не представлять такой опасности, как исходные вещества [19, 20].

Экспериментальная часть

На основании вышеизложенного, в настоящей работе приведены результаты исследования мембранного разделения совместно с озонированием, водонефтяной эмульсии на основе нефти Ишимбайского месторождения (Республика Башкортостан), используемой в качестве дисперсной фазы в количестве 0,1 % по объёму, стабилизированной ПАВ марки «Косинтол-242» в количестве 0,01 % по объёму. В качестве дисперсионной среды использовалась

дистиллированная вода.

Озонирование проводилось на аппарате «Озотрон» в течении 30 минут, далее сточная вода пропускалась через мембранный фильтр ULP-1812-75G, с размером пор 0,0001 мкм, с помощью мембранной установки, схема которой, представлена на рисунке 1.

Об эффективности очистки судили по значению ХПК, определенное на автоматическом титраторе марки «Т70» фирмы «Mettler Toledo», для исходной

воды составило 802 мг О2/л, для воды после мембранного фильтра без применения озонирования ХПК составило 26,73 мг О2/л, а с применением озонирования ХПК составило 12,62 мг О2/л.

Рис. 1 — Схема мембранной установки: 1 — емкость для подачи воды, 2 — модуль с мембранным фильтром, 3 — отвод фильтрата, 4 — кран для регулировки давления, 5 — манометр

Полученные результаты позволили провести эксперимент на реальных сточных водах. В качестве исследуемой воды использовалась сточная вода ОАО «Башнефть-Оргсинтез». Об эффективности очистки судили по значению ХПК и массовой концентрации нефтепродуктов. Значение ХПК, определенное на автоматическом титраторе марки «Т70» фирмы «Mettler Toledo», для исходной воды составило 953 мг О2/л. Измерение массовой концентрации нефтепродуктов проводилась на аппарате «КН-2м», для исходной воды составило 7,96 мг/л. Результаты экспериментов приведены в табл. 1, 2.

Таблица 1 — Значения ХПК до и после очистки

№ опыта ХПК, мг О2/л

до очистки после очистки эффективно сть очистки, %

№1 (мембранный фильтр) 953 33,25 96,5

№2 (озонатор и мембранный фильтр) 953 17,6 98,2

Таблица 2 — Значения массовой концентрации нефтепродуктов до и после очистки

№ опыта Концентрация нефтепродуктов, мг/л

до очистки после очистки эффективно сть очистки, %

№1 (мембранный фильтр) 7,96 0,28 96

№2 (озонатор и мембранный фильтр) 7,96 0,03 99

Анализ значений ХПК до и после очистки для опытов №1 и №2, представленных в таблице 1, показывает их значительное снижение при применении комплексного метода очистки с использованием озонирования в качестве предварительной очистки сточной воды. Эффективность очистки по показаниям ХПК составила 96,5% и 98,2%, для опытов №1 и №2, соответственно.

Согласно данным, представленных в таблице 1, отмечено снижения показания массовой концентрации нефтепродуктов в 9 - 10 раз, при применении комплексного метода очистки.

Таким образом, показано, что при применении комплексного метода очистки с использованием озонирования в качестве предварительной очистки сточной воды, увеличивает селективность в 2 раза и, соответственно, позволяет достичь уровня ПДК в очищаемой воде.

Литература

1. Ф.А. Шахова, Г.Г. Ягафарова, А.И. Мухамадеева Воздействие на окружающую среду технологических процессов нефтегазовой отрасли: учебное пособие, Нефтегазовое дело, Уфа, 2012. 442 с.

2. Г.Г. Ягафарова, Л.А. Насыров, Ф.А. Шахова, С.В. Балакирева, А.Х. Сафаров. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе, УГНТУ, Уфа, 2007. 334 с.

3. М. Мулдер, Введение в мембранную технологию, пер. с англ. под ред. Ю. П. Ямпольского, М.:Мир, 1999. - 513 с.

4. А.А. Фаизов, В.О. Дряхлов, Д.Д. Фазуллин, Г.Г. Ягафарова, Д.И. Ягафарова, Вестник Казанского технологического университета, 24, 136-138 (2015).

5. В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, Р.Г. Ибрагимов, Р.Т. Батыршин, И.Ш. Абдуллин, Вестник Казанского технологического университета, 11, 43-48 (2010).

6. И.Г. Шайхиев, Р.Т. Батыршин, П.О. Осипов, Вестник машиностроения, 2, 89-92 (2011).

7. В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, Н.Н. Капралова, И.Ш.Абдуллин, Р.Г. Ибрагимов, Р.Т. Батыршин, Вестник Казанского технологического университета, 6, 31-35 (2011).

8. В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, Б.С. Бонев, И.Ш. Абдуллин, А.М. Гумеров, Вестник Казанского технологического университета, 3, 148-150 (2013).

9. И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов, Г.Ш. Сафина, VA.Nenov, B.S. Bonev, А.И. Назмиева, Вестник технологического университета, 18, 13, 242-245 (2015).

10. В.О. Дряхлов, М.Ю. Никитина, Т.И. Шайхиев, И.А.Загидуллина, С.В. Фридланд, B.S. Bonev, Вестник Казанского технологического университета, 17, 10, 107-110 (2014).

11. В.О. Дряхлов, М.Ю. Никитина, Т.И. Шайхиев, И.А. Загидуллина, С.В. Фридланд, Вестник Казанского технологического университета, 17, 14, 103-105 (2014).

12. В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин, А.В. Федотова, Экспозиция Нефть Газ, 2, 62-65 (2015).

13. М.Г. Ахмадиев, Ф.Ф. Шакиров, И.Г. Шайхиев, Вестник Казанского технологического университета, 10, 217-222 (2011).

14. И.Г. Шайхиев, Г.Ш. Сафина, М.Ю. Алексеева, В.О. Дряхлов, А.А. Гужова, Вестник технологического университета, 19, 5, 89-95 (2016).

15. Л.В. Фетисов, А.В. Федотова, В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, Вестник технологического университета, 19, 16, 31-34 (2016).

16. И.Г. Шайхиев, Д.С. Андреев, А.В. Федотова, В.О. Дряхлов, Вестник технологического университета, 20, 1, 139-142 (2017).

17. Л.И. Галиева, А.В. Федотова, В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, Г.Ф. Гараева, Вестник технологического университета, 20, 5, 127-129 (2017).

18. И.Г. Шайхиев, Д.С. Андреев, А.В. Федотова, В.О. Дряхлов, Вестник технологического университета, 20, 7, 138-141 (2017).

19. В.А. Орлов, Озонирование воды, Стройиздат, М., 1984. 88 с.

20. В.Л. Драгинский, Л.П. Алексеева, В.А. Усольцев, В.Д. Соколов, А.С. Колькин, Водоснабжение и санитарная техника, 2, 16-20

21. V. Dryakhlov, I. Shaikhiev, T. Shaikhiev, I. Zagidullina, B. Bonev, V. Nenov, Bulgarian Chemical Communications, 47, Special Issue B, 109-115 (2015).

22. V.O. Dryakhlov, I.G. Shaikhiev, M.Yu. Nikitina, M.F.Galikhanov, T.I. Shaikhiev, B.S. Bonev, Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 51, 4, 406-411 (2015).

23. J. Guolin, W. Xiaoyu, H. Chunjie, Desalination, 1-2, 386393 (2008).

© А. А. Фаизов - магистрант кафедры прикладной экологии Уфимского государственного нефтяного технического университета, E-mail: azat2113@mail.ru; Г. Г Ягафарова - д.т.н., профессор, заведующий кафедрой прикладной экологии Уфимского государственного нефтяного технического университета; Е. С. Курова - студент того же вуза; Д. И. Ягафарова -студент того же вуза; М. А. Хусаинов - к.т.н., профессор кафедры Физики Уфимского государственного нефтяного технического университета; Н. С. Минигазимов - д.т.н., профессор кафедры «Природообустройство, строительство и гидравлика» Башкирского государственного аграрного университета.

© A. A. Faizov - master of the Department Applied ecology of Ufa state petroleum technical University, E-mail: azat2113@mail.ru; G. G. Yagafarova - Doctor of Science, Professor, head of Department Applied ecology of Ufa state oil technical University; E. S. Kurova - student of the same university; D. I. Yagafarova - student of the same university; M.A. Khusainov - PhD., Professor of the Department of Physics of the Ufa State Petroleum Technical University; N. S. Minigazimov - Doctor of Science, Professor of Department "Environmental Engineering, Construction and Hydraulics" of the Bashkir State Agrarian University.

Все статьи номера поступили в редакцию журнала в период с 20.06.17. по 20.07.17.