ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ

АННОТАЦИЯ

В настоящей работе изучен метод очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов путём электрокоагуляции. Проведены исследования путем очистки экспериментальных проб воды, получены и подробно изучены результаты, а также выявлены недостатки.

Ключевые слова: очистка воды, производственные сточные воды, нефтепродукты, электрокоагуляция.

Наилучшая доступная технология (НДТ) представляет собой особую технологию производства или оказания услуг, которая определяется на основе современных научных исследований и наилучшего сочетания критериев достижения целей охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения [1].

НДТ предотвращения негативного воздействия обработки сточных вод на окружающую среду. Технология заключается в снижении уровня загрязнения сточных вод сырьём, продукцией или отходами производства посредством применения следующих технологических подходов:

а) предотвращение сброса в сточные воды жидких концентрированных веществ (продуктов, полупродуктов, готовой продукции, кубовых остатков, концентратов и т. п.) путём применения технологий их переработки с получением вторичной продукции, наличия резервных накопителей и резервного варианта переработки;

б) использование промышленного оборудования и систем сбора сточных вод, изготовленных из коррозионностойких материалов или материалов, имеющих специальные покрытия;

в) использование косвенных систем охлаждения (если иное не требуется для технологических процессов);

г) использование более чистого сырья и вспомогательных реагентов для сокращения загрязнений в локальных сточных водах и общем стоке предприятия;

д) подбор и замена реагентов, используемых в качестве добавок в водооборотные воды, на менее токсичные и разрешенные к применению в Российской Федерации, при наличии экономической целесообразности и технической возможности такой замены;

Во время электрокоагуляции постоянный ток подается на электроды, погруженные в воду, которые постепенно растворяются, ионы металлов вступают в реакцию, образуя чешуйчатые осадки. Затем эти отложения легко удаляются из воды. Таким образом, при использовании стальных анодов нейтрализуются шестивалентный хром и кремниевая кислота.

Рисунок 1. Схема промышленной электрокоагуляционной очистки: 1 – усреднитель, 2 – бак для приготовления раствора, 3 – источник постоянного тока, 4 – электрокоагулятор, 5 – отстойник, 6 – аппарат для обезвоживания осадка.

Полученный осадок выгружается в фильтр-пресс или центрифугу. Водород, выделяющийся в процессе фильтрации, может быть использован для флотации полученного осадка. По этой причине в способе очистки используются электрические флокулянты.

Для небольших объемов сточных вод (10-15 м³/ч) электрическое флотационное устройство может быть однокамерным. При высокой стоимости необходимо использовать установку 2 камер: горизонтальной и вертикальной. Они состоят из отсеков и установочных частей для электродов. Принципиальная схема горизонтального электрического флотационного устройства показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Горизонтальный электрофлотатор: 1 – впускная камера, 2 – электроды, 3 – скребок, 4 – шлакоприемник, 5 – патрубок впуска осадка, 6 – отстойная камера

Сточные воды поступают в камеру (1), а между ней и электродом установлена магистральная труба. Через зазор между электродами вода насыщается пузырьками. Образовавшийся осадок транспортируется скребком в шлакоприемник, из которого он удаляется. Оставшиеся тяжелые частицы отделяются от раствора в отстойной камере. Расчет установки сводится к определению общего объема электродного зазора или его входной и выходной частей, а также необходимых конструктивных и электрических параметров.

Из шлакоприемника осадок транспортируется в специальную камеру, в которой при помощи высоких температур испаряется оставшаяся вода, а твердые отходы нефти в дальнейшем используются в качестве топлива для обогрева воды в котельной.

Доза металла, необходимая для электрокоагуляции, определяется экспериментально. Путем введения коэффициента пересчета можно приблизительно рассчитать количество коагулянта, известное из опыта использования коагулянта аналогичного качества воды во время реакционной обработки.

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 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).

Таблица 1.

Условия и результаты электрокоагуляционной очистки пластовой воды на примере показателя мутности

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).

Недостатком является потребление металлов (алюминия и железа) и электроэнергии.  Электрокоагуляция требует много электроэнергии и воды, поэтому она отлично подходит для локальной очистки сточных вод небольшого объема (50-80 м³/ч). Электрокоагуляция эффективна при удалении нефти и нефтепродуктов из сточных вод.

Список литературы:

1. Росстандарт Наилучшие доступные технологии [Электронный ресурс]. – URL: https://www.gost.ru/portal/gost/home/activity/NDT (дата обращения: 08.11.2022)
2. ГОСТ Р 56059-2014 Производственный экологический мониторинг. Общие положения. М.: Стандартинформ, 2019. – 7с.
3. ГОСТ Р 55270-2012 Системы менеджмента качества. Рекомендации по применению при разработке и освоении инновационной продукции. М.: Стандартинформ, 2014. – 28с.
4. ИТС 8-2015 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях». –М.: Бюро НДТ, 2015. – 116с.