Способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов

 

Изобретение относится к очистке сточных вод от нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для тонкой очистки пластовых и промысловых вод. Сущность способа очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов заключается в пропускании их через слой горелой породы с размерами частиц 0,12-0,5 мм со скоростью фильтрации 1,30 см/с с последующей очисткой через слой хлопкосодержащего сорбента со скоростью фильтрации 1,50 см/с, причем контактирование очищаемой воды с сорбентами ведут до тех пор, пока количество нефтепродуктов в ней не обеспечит отношение m_нефть/m_{сорбент}=5 для горелой породы и 24 - для хлопкосодержащего сорбента. Способ позволяет обеспечить высокую степень очистки и удешевить процесс. 1 з.п. ф-лы, 9 табл.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов и может быть использовано на нефтедобывающих предприятиях, нефтебазах, автозаправочных станциях, для тонкой очистки пластовых и промысловых вод, а также на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности для очистки сточных вод.

Известен способ очистки водных систем от углеводородных веществ адсорбцией углеродсодержащим сорбентом с последующей регенерацией его промывкой растворителем от адсорбированных веществ при температуре от 0 до 149^oС. Раствор с извлеченными углеводородными соединениями далее подвергают гидрированию водородом в присутствии катализатора. Недостатком этого способа является его дороговизна /US, патент 4758346, C 02 F 1/28, 1988г./.

Известен способ очистки природных и сточных вод от нефтепродуктов в две стадии, на первой из которых очищаемую воду пропускают через двухслойный фильтр, содержащий слой угля и слой песка, а на второй стадии - через однослойный фильтр. Причем в обоих фильтрах в качестве фильтрующего материала используют ископаемый уголь, имеющий удельную поверхность в 25-150 м²/г. После насыщения фильтра его подвергают регенерации путем промывки сначала водой, а потом щелочным раствором в режиме барботирования. Способ обеспечивает степень очистки лишь до 0,1-0,2 мг/л, причем при небольшом содержании нефтепродукта в очищаемой воде - 3-7 мг/л. Недостатком способа является низкая эффективность /Шульман Н.В., Эттингер И.Л. и др. Способ очистки воды от нефтепродуктов. Авт. свид. 1632463, В 01 D, 17.02.1991 г./.

Наиболее близким к заявленному способу является способ очистки сточной воды путем пропускания ее через углеродсодержащий адсорбент с последующей регенерацией после его насыщения путем промывки, в котором в качестве углеродсодержащего адсорбента используют интеркалированный графит, полученный из его окисленных форм и содержащий 0,1 - 0,5 мас.% высокодисперсного химически модифицированного аморфного диоксида кремния. После насыщения сорбента (m_нефть/m_{сорбент}= 20) его регенерируют промывкой растворителем с последующей сушкой при температуре 120-140^oС /Патент РФ 2117635, C 02 F 1/28/, Бюллетень 23, 1998 г./.

Недостатками известного способа являются высокая себестоимость за счет использования в процессе интеркалированного градиента, содержащего до 0,1-0,5 мас. % высокодисперсного химически модифицированного аморфного диоксида кремния и низкая эффективность.

Задача данного изобретения заключается в повышении эффективности и снижении себестоимости способа за счет применения природного адсорбента (горелой породы) и хлопкосодержащих отходов прядильного производства.

Поставленная задача решается очисткой воды от нефти и нефтепродуктов путем пропускания ее на первой стадии через адсорбент из горелой породы со скоростью 1,30 см/с, на второй - через сорбент из хлопкосодержащих отходов прядильного производства со скоростью 1,50 см/с, с последующей регенерацией насыщенного сорбента, при этом используют горелую породу фракции 0,12-0,5 мм, а контактирование очищаемой воды ведут до тех пор, пока количество нефтепродуктов в ней не обеспечит отношение m_нефть/m_{сорбент} - 5 для горелой породы, 24 - для хлопкосодержащего сорбента. Горелые породы сопутствуют каменному углю и имеются во всех угольных бассейнах. Природные горелые породы - метаморфизированный угленосный материал, состоящий из углистых и слабоуглистых аргиллитов, алевролитов или песчаников, подвергнутых обжигу при подземных пожарах. Фракции горелых пород могут быть получены путем дробления исходного материала с последующей сортировкой. Горелые породы имеют плотность около 2,4 г/см³ /Мельцер В.3. Фильтровальные сооружения в коммунальном водоснабжении.-M.: Стройиздат, 1995 г., с.25/.

Способ осуществляют следующим образом.

Стадия 1 Пример 1. В колонку высотой 1 метр и диаметром 0,1 м помещают 3 кг сухого сорбента размером 0,12-0,5 мм. В емкость для очищаемой воды заливают воду с концентрацией нефтепродуктов 100 мг/л. Под действием избыточного давления, создаваемого насосом (Р=0,15), слой сорбента (горелой породы) уплотняется на 10 мм, пропуская через себя жидкость со скоростью W=1,30 с. Скорость фильтрации рассчитывается по известной методике (Касаткин Л.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1971. - 784 с).

Время фильтрации, т.е. время, при котором частицы жидкости находятся в контакте с сорбентом 3,4 с. Результаты исследования приведены в таблице 1.

Таким образом, для более высокой очистки сточной воды от нефтепродуктов диаметр гранул горелой породы должен составлять 0,12-0,5 мм.

Пример 2. Для создания оптимальных условий для очистки сточных вод от нефтепродуктов изменяли толщину сорбционного слоя и скорость фильтрации путем подбора колонок разного диаметра. Размеры гранул горелой породы во всех опытах составляет 0,12-0,5 мм. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Таким образом, остаточное содержание нефтепродуктов в воде зависит от скорости фильтрации и от толщины адсорбента. Наиболее высокая очистка достигается при скорости фильтрации 1,30 см/с и толщине слоя сорбента 150 мм.

В таблице 3 приведены результаты очистки сточной воды в зависимости от высоты колонки и количества сорбента.

Таким образом, наиболее приемлемым диаметром колонки при толщине слоя сорбента из горелой породы является 100 мм, время фильтрации 3,2 с.

Стадия 2.

Для более полной очистки воды от нефти и нефтепродуктов до ПДК (0,01 мг/л) предлагается использовать доочистку - 2 стадию. 2 стадия заключается в пропускании воды через хлопкосодержащий сорбент из отходов хлопкопрядильного производства. С этой целью в фильтровальную колонку высотой 1 м и диаметром 1 м из емкости (вода после 1 стадии) насосом подается очищаемая вода. Под действием избыточного давления жидкости, создаваемого насосом (Р=0,15 атм), слой сорбента, пропуская через себя жидкость со скоростью 1,30 см/с, уменьшается с 500 до 450 мм. Время фильтрации составляет 3,5 с.

Таким образом, пропускание воды во второй стадии через хлопкосодержащий сорбент с толщиной слоя 100 мм, со скоростью фильтрации 1,50 см/с и времени фильтрации 3,5 с позволяет достичь ПДК для нефти и нефтепродуктов в воде.

В таблице 5 приводятся результаты двухстадийной очистки промышленных сточных вод Зоны 2 ОАО "Башнефтехим", содержащих нефть и нефтепродукты путем фильтрации через сорбенты из горелой породы и хлопкосодержащих отходов прядильного производства. Как видно из приведенных данных двухстадийная очистка промысловой воды, содержащей 100 мг/л нефти и нефтепродуктов позволяет достичь ПДК для нефти и нефтепродуктов в очищаемой воде.

Таким образом, применение сорбентов из горелой породы и хлопкосодержащего сырья позволяет достичь ПДК для нефти и нефтепродуктов в очищаемой воде.

Определено содержание нефтепродуктов в фильтрате в зависимости от соотношения m_нефть/m_{сорбент из горелой породы}.

Как видно из таблицы 6, высокий эффект очистки достигается даже при величине соотношения m_нефть/m_{сорбент из горелой породы}=10.

Результаты приведенные в таблице 7, свидетельствуют, что несмотря на насыщенность сорбента нефтепродуктами до соотношения m_нефть/m_{хлопко содер жащий сорбент}= 24-25 степень очистки остается высокой (7,2-10,5 мг/л).

С целью многократного использования сорбентов, насыщенных нефтью проводилась его регенерация путем промывания гексаном до обесцвечивания раствора с последующей сушкой сорбента горячим воздухом с температурой 100-120^oС в течение 30 мин. Полученные данные приведены в таблицах 8 и 9.

Как видно из данных, приведенных в таблице 8, количество циклов регенерации сорбента из горелой породы позволяет достичь высокой степени очистки сточной воды от нефтепродуктов - после 10-кратной регенерации остаточное количество нефти составляет 8,1 мг/л.

Согласно приведенным в таблице 9 данным хлопкосодержащие отходы выдерживают регенерацию, и остаточное содержание нефтепродуктов даже после 5-кратной регенерации составляет не более 0,05 мг/л.

Таким образом, предлагаемый способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов по сравнению с прототипом позволяет обеспечить высокую степень очистки и удешевить процесс очистки и может найти применение на нефтебазах, автозаправочных станциях для тонкой очистки пластовых и промысловых вод, а также на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов путем контактирования очищаемой воды с углеродсодержащим сорбентом с последующей регенерацией насыщенного сорбента, отличающийся тем, что контактирование ведут путем пропускания очищаемой воды через слой горелой породы с размерами частиц 0,12-0,5 мм со скоростью фильтрации 1,30 см/с с последующей очисткой через слой хлопкосодержащего сорбента со скоростью фильтрации 1,50 см/с.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контактирование очищаемой воды с сорбентами ведут до тех пор, пока количество нефтепродукта в ней не обеспечит отношение m_нефть/m_{сорбент}= 5 для горелой породы и 24 - для хлопкосодержащего сорбента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9