СПОСОБ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ СЕРНИСТО-ЩЕЛОЧНЫХ СТОКОВ

СПОСОБ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ СЕРНИСТО-ЩЕЛОЧНЫХ СТОКОВ


RU (11) 2265581 (13) C1

(51) 7 C02F9/14, C02F9/14, C02F1:74, C02F3:10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.12.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004119177/15 
(22) Дата подачи заявки: 2004.06.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.06.24 
(45) Опубликовано: 2005.12.10 
(56) Аналоги изобретения: АБРОСИМОВ А.А. и др. Экологический мониторинг водного бассейна. Нефтепереработка и нефтехимия, М., №10, 1999, с.49-53. RU 2078053 C1, 27.04.1997. SU 1721023 A1, 23.03.1992. SU 1591247 A1, 09.08.1995. WO 93/25636 A1, 23.12.1993. JP 55-119490 А, 13.09.1980. JP 57-045395 А, 15.03.1982. RU 2230596 С2, 20.06.2004. RU 2176986 С2, 20.12.2001. 
(72) Имя изобретателя: Барко В.И. (RU); Бухтаяров А.В. (RU); Касандопуло С.Ю. (RU); Шурай С.П. (RU); Барко А.В. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Барко Владимир Иванович (RU); Бухтаяров Александр Васильевич (RU) 
(98) Адрес для переписки: 350088, г.Краснодар, ул. Уральская, 186, кв.54, В.И. Барко 

(54) СПОСОБ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ СЕРНИСТО-ЩЕЛОЧНЫХ СТОКОВ
Изобретение относится к очистке сернисто-щелочных стоков нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Предлагаемая локальная очистка сернисто-щелочных стоков включает две стадии: окислительную, которую осуществляют на катализаторе КС-2 (модифицированный фталоцианиновый катализатор на полипропиленовой основе) в течение 24 часов при температуре 60-90°С, при подаче воздуха 20-25 м3 /ч в течение 24 часов, и биологическую, проводимую в аэробном реакторе с использованием в качестве насадки для биоценоза нетканого материала - геотекстиля - с размером пор 80-230 мкм и толщиной полотна 0,30-0,55 мм, в количестве 0,45-1,43 г/л, причем сернисто-щелочные стоки после первой стадии обработки разбавляют очищенной дренажной водой в массовом соотношении 1:200. Способ очистки стоков обеспечивает высокую степень очистки, что позволяет очищенную воду сбрасывать в водные бассейны. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к очистке сернисто-щелочных стоков нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

Концентрированные сернисто-щелочные стоки (СЩС) нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, сбрасываемые с объектов защелачивания нефтепродуктов и нейтрализации кислых стоков, содержат такие примеси, как сульфиды, дисульфиды, алкил- и диалкилсульфиды, тиофены, нефтепродукты и щелочь. При сбрасывании таких стоков в промышленную канализацию очистных сооружений заводов образуются хлопья сульфидов, которые насыщаются нефтепродуктами и стабилизируют эмульсию нефтепродукт - вода, что ведет к ухудшению качества очистки стоков. Поэтому сернисто-щелочные стоки лучше всего подвергать локальной очистке.

Известен способ очистки сернисто-щелочных стоков (патент РФ №2078053, 6 С 02 F 1/58, 1997 г), включающий обработку стоков алюмохлоридом при массовом соотношении сточные воды:реагент, равном (2-5,4):1 при 20-60°С и рН 3-4.

Недостатком этого способа является то, что возможна очистка только от сульфидов.

Известен способ очистки сернисто-щелочных стоков карбонизацией (П.С.Баннов. Процессы переработки нефти. Ч.3. - М., 2003, с.165).

Недостатком этого способа является то, что возможна очистка только от сульфидов. 

Известен способ очистки сернисто-щелочных стоков окислением в присутствии катализатора (патент РФ №2053844, 6 B 01 J 31/18, 1996 г.), который содержит, мас.%:

фталоцианин кобальта 10-20 
бензойнокислая соль щелочного металла 0,1-2,0 
пропилен или его смесь с полиэтиленом 
низкого давления в массовом соотношении 
(25-75):(75-25) до 100 


Недостатком этого способа является низкая степень очистки как от сернисто-щелочных стоков, так и от нефтепродуктов.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки сернисто-щелочных стоков (А.А.Абросимов, Ю.В.Вагнер и др. Экологический мониторинг водного бассейна. Оценка вклада технологических установок в загрязнение сточных вод. - Нефтепереработка и нефтехимия, №10, с.49-53, 1999 г.), который проводится в «закрытом аэротенке с загрузкой» на специальной культуре тиобактерий, помещенной на плавающей насадке (гранулах из полиэтилена высокого давления). 

Недостатком данного способа является низкая степень очистки от тиофенов и нефтепродуктов.

Предлагаемая локальная очистка сернисто-щелочных стоков включает две стадии: окислительную, которую осуществляют на катализаторе очистки сернистых стоков КС-2 (модифицированный фталоцианиновый катализатор на полипропиленовой основе) в течение 24 часов при температуре 60-90°С, подаче воздуха 20-25 м3/ч, и биологическую, проводимую в аэробном реакторе с использованием в качестве насадки для биоценоза нетканого материала - геотекстиля - с размером пор 80-230 мкм и толщиной полотна 0,30-0,55 мм в количестве 0,45-1,43 г/л обрабатываемой воды, а сернисто-щелочные стоки после первой стадии обработки разбавляют очищенной дренажной водой в массовом соотношении 1:200. 

Используемый в качестве насадки для биоценоза нетканый материал - геотекстиль - изготавливают из 100% полипропилена, имеющего плотность 0,91 г/см3 и температуру плавления 165°С, путем термического соединения непрерывных волокон диаметром 60-300 мкм каландрированием.

Такой материал обладает высокими пористостью и прочностью.

На первой стадии очистки происходит окисление сернистых соединений до сульфатов через ряд последовательных реакций:

S2-SS nO6 2-S 2O3 2-SO 3 2-SO 4 2-

Оставшиеся сернистые соединения и нефтепродукты поступают на вторую стадию очистки, где сточная вода полностью очищается от примесей. Добавление очищенной дренажной воды необходимо для разбавления СЩС до величины рН менее 8,0 и снижения концентрации сульфидов до приемлемых для жизнедеятельности микроорганизмов.

Такой способ очистки сернисто-щелочных стоков позволяет полностью очистить стоки от всех серусодержащих соединений и нефтепродуктов и очищенная вода может быть слита в водные бассейны.

Способ осуществляют следующим образом. 

Сернисто-щелочные стоки подают на окисление в колонну, заполненную катализатором, и окисляют в течение 24 часов при температуре 60-90°С и расходе воздуха 20-25 м3 /ч. Затем окисленные стоки из колонны разбавляют очищенной дренажной водой (ОДВ) в объемном соотношении 1:200 и подают в два последовательно расположенных биореактора, заполненных насадкой из геотекстиля, на которой закреплен биоценоз, и при температуре 25-30°С и расходе воздуха 25-30 м3/ч проводят окончательную очистку.

Промышленную применимость данного способа демонстрируют следующие примеры.

Опыты проводили в лабораторных условиях с сернисто-щелочными стоками ОАО «НК - Роснефть - ТНПЗ» следующего состава, г/л:

сульфиды 160,0 
тиосульфаты 42,9 
тиофены 23,6 
углеводороды 12,1 
в том числе: насыщенные 9,3 
ароматические 2,8 


Водородный показатель СЩС составил 12,1.

Для проведения испытаний использовали стальную колонну длиной 1,5 м на 70%, заполненную катализатором КС-2, оборудованную тепловым змеевиком, термометром и линией подачи воздуха, и два стеклянных биоректора емкостью 16 л каждый с закрепленными в них тремя насадками из геотекстиля на металлических квадратных рамах с размером стороны 20 см.

В качестве биоценоза для аэробного обезвреживания сернисто-щелочных стоков использовали комплекс микроорганизмов, таких как артробактерии, например, Arthrobacter siderocapsulatus, Arthrobacter tumescens, железобактерии, например рода Leptothrix, тиобактерии, например Thiobacillus Thiooxidans. Thiopams и др. 

Анализ СЩС и очищенной воды проводили по следующим методикам: 

- «Унифицированные методы анализа вод», под редакцией Ю.Ю.Лурье, М., изд-во «Химия», 1973 г.;

- РД 52.24.405-95; 

- ПНДФ 14.1:2 109-97.

Пример №1

В окислительную колонну, заполненную на 70% катализатором КС-2, подают СЩС со скоростью 0,114 м3/ч и воздух в количестве 23 м 3/ч и при температуре 80°С в течение 24 ч проводят окисление сернистых соединений. Затем к очищенным СЩС добавляют 22,8 м3/ч очищенной дренажной воды и со скоростью 0,114 м3/ч подают в первый биореактор. Температуру в биореакторе поддерживают на уровне 28°С, расход воздуха составляет 23 м3/ч, время очистки в первом биореакторе 2 ч. Далее вода из первого биореактора поступает во второй биореактор со скоростью 23 м3/ч и при тех же условиях очищается микроорганизмами в течение 2-х часов.

В биореакторы помещена насадка для микроорганизмов, на которой из активного ила выращен биоценоз. В качестве насадки использовали геотекстиль с размером пор 135 мкм, толщиной полотна 0,43 мм, количество насадки составило 0,94 г/л обрабатываемой воды.

Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов в биореакторы подают питательный раствор, содержащий азот и фосфор. Концентрация добавок по содержанию азота аммонийного составляет 5 г/л, по содержанию фосфора - 2,5 г/л. Количество подаваемых минеральных добавок определяют соотношением S 2-:N:P=100:3:1,5.

После очистки вода анализируется на присутствие в ней сернистых соединений и нефтепродуктов.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №2

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 230 мкм, толщиной полотна 0,3 мм в количестве 0,45 г/л обрабатываемой воды. Окислительную стадию проводили при температуре 60°С и расходе воздуха 20 м3/ч, а биологическую - при температуре 25°С и расходе воздуха 30 м3/ч.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №3

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 80 мкм, толщиной полотна 0,55 мм в количестве 1,43 г/л обрабатываемой воды. Окислительную стадию проводили при температуре 90°С и расходе воздуха 25 м3/4, а биологическую - при температуре 30°С и расходе воздуха 25 м3/ч.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №4 (сравнительный)

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 70 мкм, толщиной полотна 0,59 мм в количестве 0,59 г/л обрабатываемой воды.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №5 (сравнительный)

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 230 мкм, толщиной полотна 0,25 мм в количестве 0,45 г/л обрабатываемой воды.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №6 (сравнительный)

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 135 мкм, толщиной полотна 0,43 мм в количестве 1,56 г/л обрабатываемой воды.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №7 (сравнительный) 

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 135 мкм, толщиной полотна 0,43 мм в количестве 0,31 г/л обрабатываемой воды.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №8 (сравнительный)

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 135 мкм, толщиной полотна 0,43 мм в количестве 0,94 г/л обрабатываемой воды, а соотношение СЩС:ОДВ=1:180.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №9 (сравнительный) 

Очистку СЩС осуществляли по примеру №1 с той разницей, что в качестве насадки брали геотекстиль с размером пор 135 мкм, толщиной полотна 0,43 мм в количестве 0,94 г/л обрабатываемой воды, а соотношение СЩС:ОДВ=1:220.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример №10 (по прототипу)

Очистку СЩС проводили в лабораторном реакторе на 16 л, изготовленном по способу-прототипу, заполняли его гранулами полиэтилена высокого давления диаметром 3 мм в количестве 4 кг. На гранулах выращивали микроорганизмы такие же, как в примере №1, внизу реактора находится избыточный активный ил. Испытание проводили при температуре 25°С, расходе воздуха 25 м3/ч, скорость прохождения воды через реактор 0,114 м3/ч.

Результаты испытания представлены в таблице.

Полученные результаты показывают, что предложенный локальный способ очистки сернисто-щелочных стоков обеспечивает настолько высокую степень очистки, что очищенную воду можно сбрасывать в водные бассейны.

Однако следует отметить, что такие результаты достижимы только при соблюдении заявленных отличительных признаков (примеры №1-3).

Так, при уменьшении пористости и увеличении толщины насадки глубина очистки СЩС падает (пр. №4). При уменьшении толщины насадки ниже заявленной (пр. №5) степень очистки не изменяется, но такой материал обладает низкой прочностью.

При уменьшении количества насадки (пр. №7) качество очистки СЩС резко падает, в то время как увеличение количества насадки (пр. №6) не повышает степень очистки СЩС.

При уменьшении количества воды для разбавления перед второй ступенью очистки (пр. №8) снижается качество очищенных СЩС, а увеличение разбавления (пр. №9) не улучшает степени очистки СЩС и влечет за собой неоправданное повышение нагрузки на биореакторы. 

Таблица

Результаты испытаний способа очистки СЩС 
Пример № Условия проведения биологической очистки Количество примесей в СЩС 
материал насадки размер пор, мкм толщина полотна, мм количество насадки, г/л степень разбавления до очистки, г/л после очистки, мг/л 
сульфиды тиофены нефтепродукты сульфаты тиофены нефтепродукты 
1 геотекстиль 135 0,43 0,94 1:200 160 23,60 12,10 отс отс 0,028 
2 то же 230 0,30 0,45 то же то же тоже то же отс отс 0,026 
3 - 80 0,55 1,43 - - - - отс отс 0,025 
4 ср. - 70 0,59 0,61 - - - - 0,84 1,24 0,96 
5 ср. - 230 0,25 0,45 - - - - отс отс 0,028 
6 ср. - 135 0,43 1,56 - - - - отс отс 0,028 
7 ср. - 135 0,43 0,31 - - - - 1,81 2,20 1,47 
8 ср. - 135 0,43 0,94 1:180 - - - 1,62 1,98 1,11 
9 ср. - 135 0,43 0,94 1:220 - - - отс отс 0,030 
10 пр. полиэтилен - - 35,00 - - - - 0,56 1,18 2,68 






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ локальной очистки сернисто-щелочных стоков, включающий окислительную и биологическую стадии, отличающийся тем, что биологическая стадия очистки проводится в реакторе с использованием в качестве насадки для биоценоза нетканого материала - геотекстиля с размером пор 80-230 мкм и толщиной полотна 0,30-0,55 мм, количество нетканого материала составляет 0,45-1,43 г/л обрабатываемой воды, а сернисто-щелочные стоки после первой стадии обработки разбавляют очищенной дренажной водой в массовом соотношении 1:200.

2. Способ локальной очистки сернисто-щелочных стоков по п.1, отличающийся тем, что окислительную стадию осуществляют в присутствии воздуха на катализаторе КС-2 при температуре 60-90°С, подаче воздуха 20-25 м 3/ч в течение 24 ч.





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