СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ


RU (11) 2279405 (13) C2

(51) МПК
C02F 1/54 (2006.01)
C02F 1/58 (2006.01)
C02F 101/32 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.07.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004125778/15 
(22) Дата подачи заявки: 2004.08.23 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.08.23 
(43) Дата публикации заявки: 2006.02.10 
(45) Опубликовано: 2006.07.10 
(56) Аналоги изобретения: US 5730882 А, 24.03.1998. US 5204452 A, 20.04.1993. ВЕЙЦЕР Ю.И., МИНЦ Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984, с.30-31. ЯКОВЛЕВ С.В., ВОРОНОВ Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. - М.: Изд. ассоциация строительных вузов, 2002, с.373-374. RU 2010008 С1, 30.03.1994. RU 2069184 C1,
20.11.1996. КУЛЬСКИЙ Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. - Киев: Наукова думка, 1983, 208-209. SU 1549064 A1, 20.03.1998. RU 2110858 C1, 10.05.1998. WO 92/08742 А1, 29.05.1992. JP 60-078548 А, 04.05.1985.

(72) Имя изобретателя: Авраменко Валентин Александрович (RU); Братская Светлана Юрьевна (RU); Железнов Вениамин Викторович (RU); Сергиенко Валентин Иванович (RU); Филиппова Ирина Анатольевна (RU); Юдаков Александр Алексеевич (RU); Юхкам Анна Александровна (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) (RU); Общество с ограниченной ответственностью "Техносорб" (ООО"Техносорб") (RU) 
(98) Адрес для переписки: 690022, г.Владивосток, пр-кт 100-лет Владивостоку, 159, Институт химии ДВО РАН, Отдел интеллектуальной собственности, Н.С. Василюк 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Изобретение относится к способам очистки пресной и морской воды, загрязненной, в том числе эмульгированными, нефтепродуктами, минеральными и пищевыми маслами, и может быть использовано для тонкой очистки сточных вод различных предприятий, а также пластовых и промысловых вод. Способ очистки вод включает введение в очищаемую воду катионного флокулянта и последующую фильтрацию, причем очистку осуществляют в непрерывном режиме при рН от 7,0 до 10,5, а в качестве катионного флокулянта используют раствор хитозана в количестве 1-300 мг на литр очищаемой воды. Предпочтительно очистку вести при рН очищаемой воды 8,0-10,5 и при температуре очищаемой воды от 0 до 75°С. Фильтрацию проводят с использованием гидрофильного и/или гидрофобного сорбента, причем в качестве гидрофильного сорбента используют песок, или кварцевый песок, или керамзит, или цеолит, а в качестве гидрофобного сорбента используют активированный уголь или гидрофобизированные алюмосиликатные материалы. В качестве гидрофобного сорбента используют фильтрующую засыпку, состоящую из 2-х слоев гидрофобизированного алюмосиликатного материала, при этом первый слой состоит из материала с размером частиц 5-25 мм, а второй 0,1-3,0 мм. Способ обеспечивает непрерывный режим и интенсификацию процесса очистки за счет увеличения образования флоккул. 8 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к очистке пресной и морской вод, загрязненных нефтепродуктами, минеральными и пищевыми маслами, и может быть использовано для тонкой очистки сточных вод различных предприятий, а также пластовых и промысловых вод.

Комплексное решение задачи очистки вод от масел и нефтепродуктов (НП) требует разработки эффективных методов удаления не только НП, находящихся в свободном состоянии (плавающая пленка, слой, крупные капли), но и тонкодисперсных (эмульгированных) и растворенных НП. Наличие в водах устойчивых микро- и наноэмульсий, часто дополнительно стабилизированных поверхностно-активными веществами (ПАВ), существенно снижает эффективность известных механических, флотационных, коалесцентных и мембранных (ультрафильтрация) технологий, а также не позволяет достигать высоких степеней очистки адсорбционными методами как ввиду плохой кинетики сорбции НП в эмульгированном состоянии, так и в результате блокирования микро- и мезопор гидрофобных материалов, приводящего к резкому снижению адсорбционной емкости сорбентов и, следовательно, уменьшению срока их службы и увеличению стоимости водоочистки.

В связи с этим эффективное разрушение стабильных эмульсий "масло-в-воде" является необходимым условием как для обеспечения максимально возможной степени извлечения НП в процессах механической очистки, так и для предварительной подготовки к стадии глубокой очистки до уровня ПДК с применением адсорбционных технологий.

Одним из наиболее эффективных и экономически приемлемых методов удаления эмульгированных нефтепродуктов является метод флокуляции/коагуляции, направленный на нейтрализацию стабилизирующего эмульсию заряда и укрупнение диспергированных частиц в быстро оседающие или собирающиеся на поверхности агрегаты. Процесс очистки осуществляется путем добавления в воду, содержащую НП, неорганических коагулянтов (обычно солей железа и алюминия) и/или синтетических полимерных флокулянтов, как катионного, так и неионного характера. Отделение осадка может осуществляться как отстаиванием, так и с применением флотации, фильтрации и других механических методов очистки.

Для достижения эффективного удаления эмульгированных НП при использовании неорганических коагулянтов требуется значительный расход реагентов, что приводит к образованию больших объемов труднофильтрующихся осадков. Упрощает процесс переработки загрязненных вод применение полимерных флокулянтов, позволяющих за счет снижения требуемой дозы реагентов сократить объем образующихся осадков при сохранении эффективности очистки. В ряде случаев наилучший результат достигается при совместном использовании коагулянта и флокулянта. На первой стадии добавление коагулянта в количестве, недостаточном для полной нейтрализации заряда, приводит к образованию мелких трудноосаждаемых флокул, которые связываются в большие агломераты путем добавления полимеров с высокой молекулярной массой на второй стадии.

В то же время известно, что даже среди катионных полиэлектролитов далеко не все полимеры обладают достаточно хорошими деэмульгирующими свойствами, кроме того, для образования флокул часто требуется довольно продолжительное время (до нескольких часов), что не позволяет проводить очистку в потоке и требует дополнительных резервуаров для созревания флокул.

Известно применение в качестве деэмульгаторов эмульсий "масло-в-воде" гидрофобно-модифицированных сополимеров аллилметакрилатов и диаллилдиметил аммония хлорида (патент США №5635112, опубл. 03.06.1997). Однако процесс образования флокул с их использованием происходит довольно медленно, а рабочие концентрации используемого флокулянта достаточно высоки - до 3000 мг на литр очищаемой воды в 5% эмульсии.

Преимущество всех органических деэмульгаторов (полиамины, полиакрилаты и их замещенные сополимеры) заключается в значительно меньшем вводимом количестве в очищаемую воду и значительно меньшем количестве образующихся при этом шламов, однако их существенными недостатками являются токсичность, канцерогенность и бионеразлагаемость.

Известен способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов, используемый для тонкой очистки пластовых и промысловых вод (патент РФ №2179953, опубл. 27.02.2002). Способ включает пропускание воды с заданными скоростями сначала через слой гидрофобного сорбента, в качестве которого используют горелую породу с определенным размером частиц, затем гидрофильного - хлопкосодержащего. Очистку ведут до получения определенного соотношения между массой сорбируемой нефти и массой используемого сорбента. Способ обеспечивает высокую степень очистки, но неприемлем для вод с повышенным содержанием нефтепродуктов (выше 100 мг/л) и чрезвычайно длителен.

Известен способ очистки природных и сточных вод от нефтепродуктов в две стадии, на первой из которых очищаемую воду пропускают через двухслойный фильтр, состоящий из слоев угля и песка, а на второй - через однослойный угольный фильтр. Способ обеспечивает степень очистки до 0,1-0,2 мг/л, но при невысоком первоначальном содержании нефтепродуктов в очищаемой воде - 3-7 мг/л (а.с. СССР №1632463, опубл. 07.03.1991).

Известен способ очистки вод, в том числе и от нефтяных загрязнений, в котором коагуляция, сорбция и флотация совмещаются, при этом интенсификация очистки сточных вод достигается за счет применения флотации с использованием сорбента, что позволяет исключить предварительную очистку исходной воды от "взвешенных" примесей перед применением сорбента. Дополнительно для интенсификации флотации и гидрофобизации образовавшихся флокул и сорбента используют активированную водную дисперсию воздуха, представляющую собой смесь воды, воздуха и ПАВ, что значительно увеличивает скорость флотации и степень очистки обрабатываемой воды (патент РФ №2174961, опубл. 10.20.2001.).

Способ позволяет создавать модульные установки и очищать воду до содержаний нефтепродукта ниже 0,05 мг/л, но он неэффективен для удаления "взвешенных" примесей, загрязняет воду ПАВ, что резко ограничивает область применения воды, очищенной этим способом. Кроме того, перед флотацией требуется стадия отстаивания для созревания флокул, что не позволяет использовать известный способ в непрерывном режиме и в целом увеличивает время очистки.

Известен способ очистки сточных вод и вод хозяйственно-питьевого и промышленного назначения от нефтепродуктов, коллоидных частиц, органических соединений и поверхностно-активных веществ (ПАВ), при котором воду обрабатывают в непрерывном режиме смесью коагулянта с флокулянтом и активирующей добавки в виде газообразного реагента (воздуха, кислорода или озона) или жидкого реагента (катионный полиэлектролит, растворы неорганических солей или ПАВ или высокомолекулярные соединения или их смеси) и дополнительно воздействуют упругими колебаниями с последующим флотационным или фильтрационным удалением образовавшегося осадка (патент РФ №2214972, опубл. 27.10.2003).

Способ требует специального оборудования, при этом энергозатратен, длителен, применим для вод со средней степенью загрязнения (по нефти до 200 мг/л) и недостаточно эффективен. После обработки содержание взвешенных частиц и нефтепродуктов составляет от 2 до 0,4 мг/л.

Известен способ очистки промышленных вод в потоке от эмульгированных масел путем добавления в очищаемую воду 0,5-500 мг/л катионного производного полиакриламида, полученного полимеризацией в присутствии солей полиосновных кислот, с последующим разделением фаз любым традиционным способом (патент США №6036868, опубл. 17.03.2000).

Использование данного флокулянта не требует введения вспомогательных реагентов, в том числе коагулянтов и ПАВ, и позволяет эффективно разрушать эмульсии при чрезвычайно низких концентрациях полимера. Вместе с тем, применение деэмульгаторов данного типа требует точной дозировки вследствие высокой плотности положительного заряда на полимере, приводящей к рестабилизации эмульсии при превышении оптимальной дозы.

Известен способ очистки вод от эмульгированных примесей при добавлении 0,5-1000 мг/л катионного полиэлектролита, полученного путем сополимеризации эпигалогидринов с полиаминами (патент США №4059515, опубл. 22.11.1997). Однако данный полимерный флокулянт рекомендуют применять совместно с солями алюминия в качестве коагулянта или же с анионными производными полиакриламида в качестве второго флокулянта, т.к. использование одного предлагаемого флокулянта не эффективно. При этом проведение процесса в присутствии солей алюминия требует контроля рН раствора, что предполагает введение кислоты, как правило серной, наличие специального устройства для поддерживания рН в нужных пределах, а также использование коррозионно-устойчивого оборудования. Кроме того, присутствие солей алюминия, как и любых других коагулянтов, приводит к образованию большего объема осадков, что затрудняет очистку и создает проблемы утилизации образуемого шлама.

Известен двухстадийный способ очистки от эмульгированных примесей сточных вод птице-, рыбо-животноводческих ферм, включающий на первой стадии обработку сточных вод катионным полиэлектролитом, нейтрализующим заряд коллоидных частиц, а на второй стадии анионным или неионным флокулянтом с высоким молекулярным весом. Первым может быть природный катионный полимер - хитозан, а вторым - синтетический полимер, преимущественно полиакриламид или его производные с высоким молекулярным весом. При этом в зависимости от типа очищаемой сточной воды изменяются как используемые природные флокулянты, так и порядок их добавления: для эффективной очистки вод птицефабрик после прибавления раствора хитозана вводят ксантогенированную смолу, для очистки вод рыбохозяйств требуется введение в качестве природного флокулянта совместно с хитозаном бентонита и последующее введение альгината, а для очистки вод свиноводческих ферм существенным являются свойства воды, и в зависимости от этого добавление альгината осуществляют как до, так и после введения хитозана, при этом при амфотерности вод дополнительно вводят еще и бентонит. Кроме того, из-за кинетики процесса образования флокул во всех перечисленных водах способ предполагает точное выдерживание технологических параметров процесса, а именно на первой стадии для создания условий образования частиц в диаметре не больше 2 мм требуется высокоинтенсивное перемешивание, а на второй стадии - перемешивание средней интенсивности для создания условий образования больших прочных флокул. Кроме того, существенным и необходимым моментом этого процесса является нейтрализация потока вод для получения флокул соответствующего размера на каждой из стадий (патент США №5433865, опубл. 18.07.1995).

Наиболее близким к заявляемому способу является способ очистки воды от нефтесодержащих загрязнений по патенту США №5730882, опубл. 24.03.1998. Способ включает обработку вод растворимым катионным полимером на основе полиакриламида с молекулярным весом выше 1 млн при постоянном перемешивании, последующее отстаивание очищаемого раствора для формирования и осаждения образовавшихся флокул, а затем при необходимости глубокой очистки - удаление из отстоянной воды растворимых углеводородов путем пропускания ее через адсорбенты, в качестве которых могут быть использованы гидрофобные сорбенты типа гранулированного или порошкообразного углерода, смолы и микропористые полимеры.

Способ позволяет при содержании углеводородов в очищаемой воде 10-250 мг/л получить после стадии отстаивания концентрацию нерастворимых углеводородов в воде от 40 до 5 мг/л.

Однако из-за невысокой скорости образования флокул способ не дает возможности проводить процесс очистки в непрерывном режиме, так как требуется время для созревания флокул, обеспечиваемое стадией отстаивания воды. Кроме того, применение в качестве флокулянта полиакриламидного полимера с высокой плотностью заряда предъявляет особые требования к его дозировке, при превышении которой происходит рестабилизация эмульсии и, как следствие, нулевая эффективность очистки. Необходимо также принимать во внимание токсичность полиакриламидных флокулянтов, загрязняющих очищенную воду, и их недостаточную эффективность для очистки вод, содержащих стабилизированные нефтяные эмульсии.

Задача изобретения - повышение степени очистки вод, в том числе морской воды, от эмульгированных нефтесодержащих примесей в непрерывном режиме и интенсификация процесса очистки, достигаемые за счет увеличения скорости образования флокул.

Поставленная задача решается способом очистки вод от эмульгированных нефтепродуктов в непрерывном режиме путем введения в поток исходной воды при рН от 7 до 10,5 раствора хитозана в количестве 1-300 мг на литр очищаемой воды и последующей фильтрации.

Способ осуществляют следующим образом.

Рабочий раствор хитозана, приготовленный стандартным способом путем растворения навески хитозана в растворе соляной кислоты, дозируют в поток очищаемой воды в необходимом количестве и смесь немедленно направляют на стадию фильтрации, пропуская поток воды через соответствующий фильтр.

Дозу необходимого количества флокулянта-хитозана для данного типа очищаемой воды определяют предварительно известными способами, например, путем добавления при перемешивании аликвотных порций используемого рабочего раствора хитозана к известному объему загрязненной воды, с последующим визуальным или фотометрическим определением области концентраций полимера, соответствующей максимальному падению мутности (Овчаренко С.В., Головко А.В. Флокулянты и качество питьевой воды. - X.: Основа, 2001. - 200 с.).

Экспериментально определено, что выход за пределы заявленного концентрационного интервала хитозана приводит к ухудшению показателей очистки.

Способ применим для очистки вод, содержащих до 1000 мг/л эмульгированных НП в температурном интервале от 0 до 75°С как в пресных водах, так и в морской воде.

Для повышения степени очистки вод фильтрацию очищаемой воды проводят в две стадии: сначала через слой гидрофильного сорбента, а затем для удаления растворенных НП через слой гидрофобного сорбента.

В качестве фильтрующих материалов в способе могут быть использованы любые известные эффективные засыпки, например, песок, кварцевый песок, керамзит, цеолит в качестве гидрофильных сорбентов, а активированный уголь, гидрофобно-модифицированные керамзит и вермикулит в качестве гидрофобных.

Предлагаемый в качестве флокулянта для эмульгированных нефтесодержащих вод хитозан является промышленно выпускаемым деацетилированным производным хитина и производится из отходов, образующихся при промышленной переработке панцирей членистоногих. Его использование в заявляемом способе в качестве флокулянта для нефтесодержащих вод обеспечивает интенсификацию процесса очистки, экологическую безопасность, не требует жесткого контроля за вводимой дозой, позволяет работать на пресных и морских водах в непрерывном режиме очистки и широком интервале рН от 7,0 до 10,5, предпочтительно 8,5-10,5, с высокой эффективностью очистки.

Предварительно проведенные заявителем исследования кинетики изменения размера частиц в эмульсионном растворе при добавлении раствора хитозана показали, что в заявленном интервале рН в течение первых 30 секунд происходит скачкообразное уменьшение количества частиц в растворе, соответствующее кооперативному эффекту связывания частиц эмульсии и молекул хитозана в макрочастицы-флокулы с размером частиц 1-3 мм, по данным микроскопии.

Вероятно, высокая скорость образования флокул "НП-хитозан" связана не только с высокой плотностью положительного заряда на полимерной цепи хитозана, обеспечивающей эффективную нейтрализацию отрицательного заряда эмульсии, но и с его способностью образовывать мостики между дисперсионными частицами эмульгированных НП, вызывая укрупнение флокул, что приводит к увеличению степени очистки и ее интенсификации.

Динамический режим отделения флокул хитозан-НП в слое фильтрующего материала по заявляемому способу был изучен на лабораторной установке, схема которой приведена на фиг.1.

Установка состоит из емкости (1) с очищаемой водой, погружного насоса (2), дозатора (3) и системы фильтров (4) и (5).

Концентрацию НП на выходе, а также после каждого из фильтров (4 и 5) определяли методами ИК-спектроскопии или флуориметрии после экстракции четыреххлористым углеродом и гексаном соответственно.

Проведенные эксперименты с различными фильтрующими материалами (кварцевый песок, цеолит, керамзит, гидрофобно-модифицированные керамзит и вермикулит, активированный уголь) показали, что на эффективность и скорость флокуляции в системе "эмульсия НП-хитозан" оказывает заметное влияние также и поверхность сорбента, используемого при фильтрации. Кроме того, эффективность и интенсификация процесса очистки в заявляемом способе достигается не только за счет флокуляционных свойств примененного флокулянта - хитозана, который, как показали наши исследования, из-за сродства к гидрофобным веществам позволяет также частично удалять из очищаемой воды и растворимые углеводороды, повышая тем самым степень очистки, но и за счет используемых типов сорбентов, которые, в свою очередь, дополнительно интенсифицируют разрушение микро- и наноэмульсий на стадиях фильтрации, обеспечивая совместно с используемым флокулянтом-хитозаном максимальную глубину очистки в заявляемом способе.

Таким образом, в зависимости от степени загрязнения исходной воды и требуемой степени очистки вод стадия фильтрации может быть одно- или двухступенчатой, включая фильтрацию через гидрофильный сорбент для удаления взвешенных примесей и флокул или последовательно сначала через гидрофильный сорбент, а затем гидрофобный сорбент для удаления растворимых НП.

При реализации способа остаточная концентрация НП после фильтрации через слой гидрофильной засыпки составляет не более 5 мг/л при исходной концентрации эмульгированных НП в очищаемой воде 1000 мг/л, а в морской воде и при температуре 40-75°С достигает 0,5-2 мг/л, что позволяет в ряде случаев проводить сброс воды в водоемы без стадии фильтрации через гидрофобный сорбент.

Обнаружено, что максимально глубокая степень очистки до 0,05-0,1 мг/л достигается при использовании в качестве фильтрующего материала на первой стадии гидрофильного сорбента типа цеолита или кварцевого песка, а в качестве гидрофобного сорбента на второй стадии - активированного угля или фильтрующей засыпки, состоящей из 2-х слоев гидрофобизированного алюмосиликата, отличающихся размером фракций: первый слой - с размером частиц 5-25 мм, а второй слой из более мелкого сорбента - с размером частиц 0,1-3,0 мм, при этом в качестве алюмосиликата может быть выбран керамзит и/или вермикулит.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами

Пример 1.

Готовят модельную эмульсию НП диспергированием путем интенсивного встряхивания в течение 10 мин 0,5 мл дизельного топлива в 1 л горячей воды, с последующим регулированием рН (рН 6,0; 8,0; 8,5; 9,5; 11,0) добавлением раствора NaOH. Для оценки эффективности флокулянта к 100 мл эмульсии при постоянном перемешивании с помощью магнитной мешалки добавляли аликвотные порции 0,5% раствора хитозана в соляной кислоте и пропускали обработанную воду через колонку, заполненную керамзитом (фракция 0,1-0,3 мм), со скоростью 2 см/мин. Остаточную концентрацию НП на выходе определяли флуориметрическим методом по калибровочной кривой, предварительно полученной для используемого дизельного топлива. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1. 
Концентрация хитозана, мг/л рН Остаточная концентрация НП, мг/л Степень очистки, % 
150 6,0 20,5 95.90 
150 8,5 2,1 99.58 
150 9,5 1,8 99.64 
150 11,0 8,2 98.36 
50 8,0 3,2 99.36 
150 8,0 2,2 99.56 
300 8,0 1,7 99.66 
600 8,0 7,2 98.56 


Видно, что выход за пределы заявленного интервала концентрации хитозана (600 мг/л), а также допустимого диапазона рН (рН 6 и 11) снижает эффективность очистки.

Пример 2.

Приготовление эмульсии проводили аналогично примеру 1, но на основе разбавленной (1:1) морской воды и без регулирования рН, так как рН исходной эмульсии 7,9. Исследование эффективности удаления НП проводили в динамическом режиме на установке, представленной на фиг.1, но с использованием одного фильтра (4) с гидрофильным фильтрующим материалом (кварцевый песок, фракция 0,25-0,5 мм). Дозирование рабочего раствора хитозана осуществлялось непосредственно в поток очищаемой воды из расчета 50 мг/л, подаваемой на фильтрацию с линейной скоростью 2 см/мин, что соответствует пропусканию 20 колоночных объемов в час. Отобранные пробы фильтрата (30-40 мл) анализировали флуориметрически после экстракции гексаном. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2. 
Объем пропущенной воды, колоночные объемы 20 40 60 80 100 
Остаточная концентрация НП, мг/л 0,7 0,8 1,5 1,7 1,8 


Пример 3.

Очистку модельной эмульсии, приготовленной аналогично примеру 1, при рН 8,5, и термостатируемой при температуре 70°С, осуществляли дозированием хитозана непосредственно в поток, как описано в примере 2, с последующим фильтрованием на термостатируемом при той же температуре фильтре с керамзитом (фракция 0,3-0,5 мм), линейная скорость фильтрации 2 см/мин. Остаточная концентрация НП в фильтрате после пропускания 200 колоночных объемов составляла не более 1,6 мг/л.

Пример 4.

Очистку модельной эмульсии, приготовленной аналогично примеру 1, при рН 8,5, осуществляли дозированием раствора хитозана непосредственно в поток, как описано в примере 2, с последующим ступенчатым фильтрованием через слой гидрофильного материала (кварцевый песок, фракция 0,30-0,5 мм) на первой стадии и через слой гидрофобизированного вермикулита (фракция 0,3-1 мм) на второй стадии. Линейная скорость фильтрации составляла 2 см/мин. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.

Таблица 3. 
Объем пропущенной воды, колоночные объемы 10 20 30 40 50 
Остаточная концентрация НП после первого фильтра, мг/л 0.8 0.8 1.8 1.8 1.8 
Остаточная концентрация НП после второго фильтра, мг/л 0.07 0.06 0.06 0.09 0.1 


Пример 5.

Выполняли на натурных замазученных водах ФГУП "ДальРАО", май-ноябрь 2003 г., с содержанием НП в виде эмульсий, стабилизированных ПАВ, 240 мг НП/л, рН 8. Цель работ: снижение содержания НП в технических водах до 5 мг/л, общий объем очищенных вод 300 м3.

Испытания схемы флокуляционной очистки вод от НП проводили с использованием хитозана, гидрофильного сорбента (песчаная засыпка) и гидрофобных сорбентов, разработанных в Институте химии ДВО РАН, свойства которых приведены в таблице 4. В качестве фильтра с гидрофобным сорбентом использовали фильтр, который представляет собой устройство объемом 0,2 м3, верхний блок которого состоит из засыпки гидрофобизированного керамзита - высокопористого экологически чистого алюмосиликатного материала, представляющего собой шарики диаметром 5-25 мм, образованные в результате специальной обработки, а нижний блок - из более мелкого сорбента - гидрофобизированного вермикулита с размером частиц 0,3-3,0 мм, полученных по патенту РФ №1606182, опубл. 15.11.1990.



В поток загрязненной воды вводят дозатором 0,5% рабочий раствор флокулянта-хитозана из расчета 4 мг/л, что соответствует предварительно определенной оптимальной дозе, и при помощи насоса подают на фильтр с песчаной загрузкой с линейной скоростью 3-4 м/ч. После этой стадии остаточная концентрация НП не превышает 5,0 мг/л. Затем пропускают воду через фильтр с выше описанной гидрофобной загрузкой.

Результаты опытных испытаний по данному примеру представлены на фиг.2, где ось Х - объем пропущенных вод, м3; ось Y - содержание НП, мг/л. Видно, что прямая сорбционная очистка таких вод (до введения хитозана) не дает удовлетворительного результата. Несмотря на то, что статическая емкость гидрофобного сорбента не превышает общего содержания НП в водах, эффективность очистки при высоких скоростях потока низкая, что наряду с блокированием пор сорбентов каплями эмульсии приводит к постоянному росту остаточной концентрации НП в фильтрате. Сразу после начала дозирования хитозана наблюдается резкое увеличение эффективности очистки (кривая 1 - фильтрация через гидрофильный сорбент, а кривая 2 - через гидрофильный и гидрофобные сорбенты), с остаточной концентрацией НП, сохраняющейся на неизменно низком уровне (2 мг/л) и после пропускания 200 м3.

Таким образом, использование для очистки эмульгированных нефтесодержащих вод предлагаемого флокулянта - природного хитозана позволяет непосредственно после его введения в поток исходной воды направить очищаемые воды на стадию фильтрации, минуя стадию отстоя, что приводит к интенсификации процесса очистки. При этом простая механическая фильтрация достаточно крупных флокул "хитозан-НП" через гидрофильную засыпку фильтра, проведенная непосредственно после введения флокулянта-хитозана, позволяет снизить общее содержание НП в растворе эмульсий НП в десятки раз, практически до концентрации растворенных НП, что позволяет в ряде случаев избежать фильтрацию через гидрофобный сорбент, а при необходимости более глубокой очистки путем фильтрации воды через гидрофобную засыпку осуществить очистку вод до предельно допустимых концентраций сброса и увеличить реальную емкость дорогостоящего гидрофобного сорбента.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ очистки вод от эмульгированных нефтепродуктов, включающий введение в очищаемую воду катионного флокулянта и последующую фильтрацию, отличающийся тем, что очистку осуществляют в непрерывном режиме при рН от 7,0 до 10,5, а в качестве катионного флокулянта используют раствор хитозана в количестве 1-300 мг на литр очищаемой воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку осуществляют при рН очищаемой воды 8,0-10,5.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку проводят при температуре очищаемой воды от 0 до 75°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистке подвергают морскую воду.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию проводят с использованием гидрофильного сорбента.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве гидрофильного сорбента используют песок, или кварцевый песок, или керамзит, или цеолит.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию проводят в две стадии, сначала с использованием гидрофильного, а затем гидрофобного сорбентов.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве гидрофобного сорбента используют активированный уголь или гидрофобизированные алюмосиликатные материалы.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве гидрофобного сорбента используют фильтрующую засыпку, состоящую из 2-х слоев гидрофобизированного алюмосиликатного материала, при этом первый слой состоит из материала с размером частиц 5-25 мм, а второй 0,1-3,0 мм.








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