СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД


RU (11) 2288182 (13) C1

(51) МПК
C02F 1/58 (2006.01)
B01D 21/01 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005117498/15 
(22) Дата подачи заявки: 2005.06.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.06.07 
(45) Опубликовано: 2006.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1399271 A1, 30.05.1988. RU 2064444 С1, 27.07.1996. RU 2168468 С1, 10.06.2001. RU 2174104 С1, 27.09.2001. US 6136219 А, 24.10.2000. GB 2366576 А, 13.03.2002. 
(72) Автор(ы): Радченко Станислав Сергеевич (RU); Новаков Иван Александрович (RU); Радченко Филипп Станиславович (RU); Рыбакова Елена Владимировна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU) 
Адрес для переписки: 400131, г.Волгоград, пр-т Ленина, 28, ВолгГТУ, Отдел интеллектуальной собственности 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
Изобретение относится к способам очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, а также нефтебаз, нефтепромыслов и предприятий, в производственном цикле которых образуются сточные воды, содержащие нефть и продукты переработки нефти. Изобретение включает очистку нефтесодержащих сточных вод путем обработки полимерколлоидным комплексом, полученным смешением водного коллоидного раствора пентагидроксохлорида алюминия (ПГХА) с 0,1-1,0%-ным водным раствором полиакриламида (ПАА) при мольном отношении Al3+: звено ПАА, равном (6-10):1, причем полимерколлоидный комплекс вводят в количестве 1,5-5 мг/л. При этом используют ПГХА состава, в котором мольное отношение Cl-/Al3+=0.46-0.52. Полученный технический результат состоит в упрощении технологии и аппаратурного оформления процесса, а также в повышении степени очистки СВ от нефтепродуктов. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к способам очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, а также нефтебаз, нефтепромыслов и предприятий, в производственном цикле которых образуются сточные воды, содержащие нефть и продукты переработки нефти.

Существует целый ряд методов для их очистки [Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефти. Л.: Недра. 1983]. Выбор того или иного метода определяется составом сточных вод, их объемом и последующим использованием очищенных сточных вод. Для нефтеперерабатывающих заводов характерны высокий уровень потребления свежей и оборотной воды с образованием больших количеств сточных вод, загрязненных нефтепродуктами в эмульгированном виде, поверхностно-активными веществами и механическими примесями. Особенностью таких вод является то, что загрязняющие компоненты находятся в них в коллоидно-диспергированном состоянии и простые механические методы их отделения (фильтрование, отстой) оказываются неэффективными. В связи с этим возникает необходимость в использовании специальных химических реагентов для разрушения стойких нефтяных эмульсий. Проблема осложняется тем, что доочистка сточных вод на биологических станциях может быть затруднена из-за завышенного содержания сульфидов и сульфатов в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Одним из выходов является создание замкнутой системы водного хозяйства завода, но для этого необходимо, чтобы очищенная вода содержала минимальное количество нефтепродуктов с тем, чтобы ее можно было использовать в технологических нуждах ["Проблемы научно-технического обеспечения нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса". Тезисы докладов научно-практической конференции. Уфа. 1999. С.101].

В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили физико-химические методы очистки нефтесодержащих сточных вод с использованием гидролизующихся солей алюминия, полимерных флокулянтов, а также их смесей [Соколов В.П., Чикунова Л.А. Физико-химические методы глубокой очистки вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977].

Нефтепродукты в сточных водах находятся, как правило, в виде стойких эмульсий, для разрушения которых необходимо использовать ионы поливалентных металлов, прежде всего алюминия, в достаточно больших количествах. Следствием этого является завышенное содержание остаточного алюминия в очищенной воде, превышающее допустимые нормы, контролируемые органами охраны окружающей среды. Для снижения дозы соли алюминия при очистке нефтесодержащих сточных вод применяют водорастворимые органические полимеры ионогенной и неионогенной природы.

Известен способ очистки нефтепромысловых сточных вод путем обработки последних сульфатом алюминия и водорастворимым полимером, который представляет собой привитой сополимер акрилонитрила на бутадиен-стирольном латексе, содержащий анионактивные и амидные группы, возникающие при щелочном гидролизе сополимера [А.с. СССР 1373691. С 02 F 1/56. 1988]. Обработка сточных вод проводится путем введения раствора сульфата алюминия, перемешивания, введения раствора полимера, медленного перемешивания и отстаивания.

Данный способ пригоден для очистки сточных вод с большим содержанием взвешенных глинистых частиц, но предполагает большой расход сульфата алюминия - 100 мг/л, что является его недостатком.

Известен способ очистки нефтесодержащих сточных вод с помощью водорастворимых катионных полимеров на основе винилпиридина и диметилдиаллиламмоний хлорида [Буцева Л.Н., Гандурина Л.В. "Физико-химические методы в технологии очистки промышленных сточных вод". Сборник научных трудов ВНИИВодгео. М. 1987. С.30].

Недостатком данного способа являются высокие дозы водорастворимого полимера, большая зависимость степени очистки от содержания солей в сточной воде и низкая эффективность очистки от нефтепродуктов (70-73%).

Наиболее близким является способ очистки нефтесодержащих сточных вод путем их обработки сульфатом алюминия и полиакриламидом, причем для увеличения активности полиакриламида его водный раствор обрабатывают упругими колебаниями в режиме струйно-гравитационного поля при одновременном диспергировании воздуха [А.с. СССР 1399271, С 02 F 1/52.1988]. Предполагается, что такая предварительная обработка полиакриламида способствует переходу его макромолекул к более развернутым конформациям, что приводит к увеличению флокулирующего эффекта.

Недостатками данного способа являются:

во-первых, его относительная сложность в выполнении, предполагающая использование специального устройства - гидроакустического излучателя вихревого типа, помещаемого в поток очищаемой воды;

во-вторых, необходимость поддержания определенной интенсивности вибрационных колебаний, превышение которой (более 2 Вт/см2) приводит к деструкции макромолекул полиакриламида и снижению его флоккулирующей способности;

в-третьих, используются две системы приготовления и дозировки рабочих растворов реагентов - для сульфата алюминия и для полиакриламида;

в-четвертых, большой расход сульфата алюминия - до 25 мг/л и, как следствие, завышенное количество остаточного алюминия в очищаемой воде;

в-пятых, невысокая степень очистки воды от нефтепродуктов - 82-84%.

В предлагаемом изобретении решается важная задача очистки нефтесодержащих сточных вод при низких дозах реагентов, обеспечивающих остаточное содержание нефтепродуктов и алюминия в очищенной воде ниже нормативов, принятых в отрасли.

При реализации предлагаемого способа очистки нефтесодержащих сточных вод получают следующий результат:

во-первых, упрощение технологии и аппаратурного оформления процесса, т.к. используется один реагент для очистки;

во-вторых, доза реагента для очистки нефтесодержащих сточных вод существенно ниже, чем в аналогичном способе, а степень очистки от нефтепродуктов выше;

в-третьих, реагент эффективно очищает нефтесодержащие сточные воды в широком интервале концентраций содержащихся в них нефтепродуктов.

Поставленный технический результат достигается в способе очистки нефтесодержащих сточных вод путем обработки их полимерколлоидным комплексом, полученным при смешении водного коллоидного раствора пентагидроксохлорида алюминия (ПГХА) с 0,1-1,0%-ным водным раствором полиакриламида (ПАА), при мольном отношении Al3+: звено полиакриламида, равном (6÷10):1, причем полимерколлоидный комплекс вводят в количестве 1,5-5 мг/л. При этом используется ПГХА состава, в котором мольное отношение Cl-/Al3+=0.46-0.52.

ПГХА такого состава представляет собой в водном растворе коллоидные частицы полимерной природы и при смешении с водным раствором неионогенного ПАА образует интерполимерные комплексы за счет кооперативных донорно-акцепторных взаимодействий. По существу такие интерполимерные комплексы представляют собой полимерколлоидные комплексы (ПКК) органоминеральной природы, имеют большие размеры, сочетающиеся с большой величиной положительного заряда и выполняют роль катионоактивных полимерных флокулянтов. При избытке в ПКК частиц ПГХА последние выполняют роль деэмульгаторов, разрушающих нефтяную эмульсию. Макромолекулы же ПКК выполняют роль коллекторов (флотореагентов), объединяя микрокапли нефтепродуктов в большие образования, флотируемые на поверхность очищаемой воды пузырьками барботируемого через нее воздуха.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В этом примере обусловлено влияние состава ПКК на степень очистки нефтесодержащей сточной воды, в качестве которой использованы реальные сточные воды системы канализации НПЗ, имеющие нейтральную и слабощелочную реакцию со следующими характеристиками: рН 8,1÷9,5, содержание нефтепродуктов - 110÷600 мг/л. В колбу на 500 см3 помещают 100 см 1%-ного водного раствора ПАА [ТУ 6-01-1049-81] и добавляют при перемешивании 6%-ный водный раствор (по Al 3+) ПГХА в количествах, соответствующих отношению Al 3+:звено ПАА от 4:1 до 12:1 (моль). Перемешивание проводят в течение 5 минут и далее выдерживают реакционную массу при комнатной температуре в течение 2 часов. Часть образовавшегося ПКК отбирают и готовят рабочий раствор реагента разбавлением водой до концентрации ПАА, равной 0,1% мас.

Очистку сточной воды проводят в стеклянной колонке с пористой перегородкой (керамический фильтр №4), в которую заливают 300 см нефтесодержащей сточной воды и через нижнее отверстие подают воздух от компрессора с постоянной скоростью 120 см 3/мин. После добавления дозы реагента и 20 минут флотации через кран в нижней части колонки отбирают пробу очищенной воды и анализируют на содержание нефтепродуктов (табл.2)

Таблица 1.

Влияние состава ПКК на степень очистки нефтесодержащей сточной воды 
Обозначение реагента Отношение Al3+ звено ПАА (мольн.) в исходной смеси Содержание нефтепродуктов после очистки, мг/л Степень очистки, % 
ПКК-4 4:1 10,0 95,2 
ПКК-6 6:1 3,6 98,3 
ПКК-8 8:1 2,4 98,8 
ПКК-10 10:1 2,1 99,0 
ПКК-12 12:1 3,8 98,2 
Доза реагента - 3 мг/л по ПАА; содержание нефтепродуктов в исходной воде - 210 мг/л. 


Из данных табл.1 следует, что наибольшей эффективностью при данной дозе реагента обладают поликомплексы с мольным отношением Al3+ : звено ПАА, равным (6÷10):1. Дальнейшее увеличение его нецелесообразно, т.к. степень очистки падает, а количество алюминия в ПКК возрастает.

Пример 2. В этом примере обусловлено влияние дозы ПКК - 6 на степень очистки нефтесодержащей сточной воды. Очистку проводят аналогично примеру 1. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Влияние дозы ПКК-6 на степень очистки нефтесодержащей сточной воды . 
№№ п.п. Доза реагента, мг/л Содержание нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л Степень очистки, % 
1 1,0 5,4 97,0 
2 1,5 2,1 99,0 
3 2 2,0 99,0 
4 3 3,6 98,3 
5 4 3,8 98,3 
6 5 3,8 98,2 
7 6 5,1 97,5 
Содержание нефтепродуктов в исходной воде - 210 мг/л. 


Из данных табл.2 следует, что оптимальная доза реагента лежит в интервале 1,5-5,0 мг/л. При дальнейшем ее увеличении наблюдается явление стабилизации эмульсии и происходит снижение степени очистки.

Пример 3. В этом примере обусловлена эффективность ПКК при очистке сточных вод с различным содержанием нефтепродуктов. Очистку проводят в соответствии с примером 1.

Таблица 3.

Эффективность ПКК при очистке сточных вод с различным содержанием нефтепродуктов . 
Реагент Содержание нефтепродуктов, мг/л Степень очистки, % 
до очистки после очистки 
600 12,8 97,8 
ПКК-6 210 3,6 98,3 
160 3,3 98,0 
110 2,6 97,6 
600 10,3 98,2 
210 2,1 99,0 
ПКК-10 160 2,8 98,2 
110 2,4 97,8 
Доза реагента - 3,0 мг/л. 


Из данных табл.3 видно, что ПКК обладают высокой эффективностью при очистке сточных вод в широком интервале содержания в них нефтепродуктов.

Пример 4. В этом примере представлена эффективность ПКК при очистке нефтесодержащих сточных вод в сравнении с другими используемыми для этих целей реагентами, в качестве которых взяты: СА-сульфат алюминия; ВПК-402-полидиметилдиаллиламмоний хлорид; КФ-99-сополимер акриламида и диметиламиноэтилметакрилата.

Очистку нефтесодержащих сточных вод проводили по аналогии с примером 1 (табл.4).

Таблица 4.

Результаты очистки нефтесодержащих сточных вод различными реагентами. 
№№ п.п. Реагент Доза, мг/л Содержание нефтепродуктов, мг/л Степень очистки, % 
до очистки после очистки 
1 ПАА 6 110 24,4 77,8 
2 ВПК - 402 6 110 40,3 63,3 
3 СА+ВПК - 402 18,3+2,8 110 15,6 85,8 
4 КФ-99 6,0 110 12,7 88,4 
5 ПКК-6 3,0 210 3,6 98,3 
6 ПКК-10 3,0 210 2,1 99,0 
7 СА+ПАА 25,0+1,0 45,3 5,3 89,0 
(прототип) 


Из данных табл.4 следует, что ПКК обладают максимальной эффективностью очистки, обеспечивающий низкий уровень остаточных нефтепродуктов в очищенной воде.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий обработку их солью алюминия и полиакриламидом, отличающийся тем, что в качестве соли алюминия используют пентагидроксохлорид алюминия в виде водного коллоидного раствора, а обработку осуществляют полимерколлоидным комплексом, полученным путем смешения 0,1-1,0%-ного водного раствора полиакриламида с пентагидроксохлоридом алюминия, при мольном соотношении Al3+: звено полиакриламида, равном (6÷10):1, причем полимер-коллоидный комплекс вводят в количестве 1,5-5 мг/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что берут пентагидроксохлорид алюминия состава, в котором мольное отношение Cl-/Al3+=0,46-0,52.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru