Способ адсорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов и ионов металлов

 

Изобретение относится к способам адсорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов и ионов металлов и может быть использовано для очистки бытовых, технологических и поверхностных сточных вод нефтеперерабатывающих, автотранспортных, аккумуляторных и гальванических предприятий, содержащих нефтепродукты, масла, ионы меди, хрома, свинца, железа и марганца. Адсорбент для очистки получают смешением природных торфа, песка, глины или диатомита (20-60% по весу), которые сначала смешивают с нефтью (10-20% по весу), водой и 3-8% водным раствором ПАВ (5-10% по весу), затем обрабатывают оксидами кальция или магния (25-50% по весу), сушат и прокаливают при 300 - 600^oС. Способ обеспечивает расширение диапазона извлекаемых веществ, упрощение и удешевление технологии очистки сточных вод за счет использования прочного адсорбента с хорошими сорбционными свойствами и фильтрационными качествами. 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способам адсорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов и ионов металлов и может быть использовано для очистки бытовых, технологических и поверхностных сточных вод нефтеперерабатывающих, автотранспортных, аккумуляторных и гальванических предприятий, содержащих нефтепродукты, масла, ионы меди, хрома, свинца, железа и марганца.

Известен способ адсорбционной очистки воды от нефтепродуктов, включающий использование измельченной глины, пропитанной маслом или другими углеродами, высушенной в течение 2 ч при Т=160^oС, а затем карбонизированной при Т=220^oС (Яп. пат. N 51-84286 в кн. А.Д. Смирнова. "Сорбционная очистка воды", - Ленинград, Химия, 1982 г.).

Недостатком данного способа является то, что он предназначен только для удаления из воды нефтепродуктов.

Известен также адсорбент для очистки воды от нефтепродуктов, масел и углеродов, включающий торф (95-99,95% по весу) и соли алифатических аминов ((11)704903 (21)2452774/23-26 (22)15.02.1977).

Недостатком данного адсорбента является то, что он предназначен только для удаления из воды масел и других углеводородов, а также возможное снижение скорости фильтрации в течение эксплуатации за счет набухания торфа.

Известны также способы очистки сточных вод, включающие обработку известью (а. с. 789427, С 02 F 3/30, 1980, SU 1130539 А и JР 52-85095, С 02 С 5/02, 1977, SU 1096236 A).

Недостатками данных способов является осложнение технологии, связанное с необходимостью последующего удаления извести из воды.

Кроме того, известен способ очистки воды от ионов тяжелых металлов и шестивалентного хрома, заключающийся в пропускании сточных вод через слой адсорбента, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют природный цеолит предварительно обработанный раствором щавелевой кислоты ((11)2051112 (21)5054313/26 (22)20.04.1992).

Недостатком данного способа является невысокая сорбционная емкость предлагаемого адсорбента и возможное снижение технологической скорости фильтрования в процессе эксплуатации.

Кроме того, известен способ адсорбционной очистки, включающий фильтрование воды через активированный прокаленный природный адсорбент, отличающийся тем, что в качестве природного адсорбента используют кремнистую породу смешанного минерального состава: опал-кристобалит (30-50% по массе), цеолит (7-25%), глинистая составляющая (7-25%), кальцит (10-25%). Породу прокаливают перед активацией при Т=300±5^oС, а после обрабатывают раствором поваренной соли.

Недостатком данного способа является то, что адсорбент не обладает требуемой прочностью и в процессе эксплуатации может терять свои фильтрационные качества.

Задачей изобретения является повышение эффекта очистки сточных вод за счет улучшения сорбционных свойств и фильтрующей способности адсорбента, а также расширение диапазона извлекаемых веществ.

Технический результат достигается тем, что способ включает фильтрование воды через адсорбент, полученный смешением природных минералов (торфа, песка, глины или диатомита), добавлением сырой нефти, воды и раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) с последующей обработкой оксидами кальция (негашеная известь) или магния, гранулированием, сушкой и прокаливанием при Т=300-600^oС.

В целом, технология процесса изготовления адсорбента следующая. Предварительно измельченные торф, песок, глина или диатомит смешивают в различных пропорциях, добавляют сырую нефть, 3-7% водный раствор ПАВ и воду. Затем в полученную массу смешивают с оксидами кальция (порошкообразная негашеная известь) или магния (фракций менее 1 мм не менее 85%) и получается гранулированный материал, который сначала сушат 24 ч на открытом воздухе при Т= 20-30^oС, затем подвергают прокаливанию при температуре Т=300-600^oС в течение 1-0,5 ч. Адсорбент представляет из себя гранулированный неоднородный материал светло-серого, светло-бурого или бурого цвета, размеры гранул диаметром от 1 до 5 мм.

Природные минералы - торф, глина и диатомиты обладают хорошими сорбционными свойствами по отношению к органическим и неорганическим загрязнениям сточных вод. Песок является основой для образования оксидной поверхности. Нефть добавляют с целью получения гранул при смешении ее с оксидами, а также для образования оксидной поверхности на минералах и повышения прочностных свойств адсорбента в процессе его тепловой обработки. В качестве ПАВ используют стеариновую кислоту, диизооктилсульфосукцинат натрия, пальмитиновую кислоту, парафиновое масло или раствор синтетических моющих средств, содержащих ПАВ. ПАВ добавляют с целью разжижения нефти. Вода добавляется из расчета 5-10% по массе основных компонентов для интенсификации реакции образования гранул при добавлении оксидов кальция или магния. Оксиды кальция или магния повышают сорбционную активность адсорбента.

Значения сорбционных емкостей полученного адсорбента зависят от соотношения его составляющих и представлены в табл.1. Полученный адсорбент может быть активирован или регенерирован горячими 10-15% раствором хлористого натрия (100-120 г поваренной соли на 1 л воды при Т=70-90^oС) или 15-25%-ным раствором соляной или серной кислоты. Адсорбент может применяться в качестве загрузки аппаратов типа "адсорбер".

Предлагаемый способ адсорбционной очистки воды может применяться на стадии доочистки технологических и бытовых сточных вод промышленных предприятий.

Пример 1. Адсорбенты марок были испытаны на доочистку бытовых сточных вод г. Тюмени, прошедших биологическую очистку. Исходная проба сточной воды фильтровалась через адсорбент. Результаты анализов (табл.2) показали снижение содержания в воде ионов тяжелых металлов, фосфатов, БПК и других веществ.

Пример 2. Адсорбент марки был испытан на очистку технологических сточных вод аккумуляторного завода г.Тюмени. Исходная сточная вода содержала железа 97,5 мг/л, свинца 14,4 мг/л. Пробы воды в объеме 1 л фильтровались через адсорбенты марки ДТГ (навеска 5-6 г), ГПНОк и ДНИ. Результаты анализов приведены в табл.3.

Пример 3. Проба воды, взятая с территории склада ГСМ, с содержанием сырой нефти 200 мг/л в количестве 1000 мл фильтровалась через 5 г адсорбента марки ГПНОк со скоростью 7-10 м³/ч.

Общее содержание нефтепродуктов в фильтрате не превышает 3 мг/л. Методом ИК-спектроскопии сняты ИК-спектры исходного адсорбента и после сорбции нефти (фиг.1), на которых значительно увеличивается полоса.

Пример 4. Через сорбенты марок ГНОк и ГНОм фильтровался раствор ионов меди Cu²⁺ (концентрация 800 мг/л) со скоростью 2-3 мл/мин. После сорбции прибором сняты ИК-спектры (фиг.2), показывающие изменения в области гидроксильных групп 3800-3600 см^-1, где наблюдается уширение полос поглощения с расщеплением пика 3690 см^-1 на два: 3730 см^-1 и 3700 см^-1 (со смещением в области больших v). Также, смещается максимум 3830 см^-1 до 3800 см^-1. Появилась новая широкая полоса поглощения в области 3300-3100 см^-1 с двумя пиками в 3230 см^-1 и 3200 см^-1. Очевидно, это можно объяснить образованием гидроксильных комплексов с медью. В районе оксидных групп также произошли изменения: появился пик поглощения 1150 см^-1, сместились максимумы 770 см^-1 до 750 см^-1 и 520 см^-1 до 540 см^-1, значительно уменьшилось поглощение в области 910 см^-1.

Пример 5. Испытания адсорбентов на снижение фильтрующих свойств проводились в течение 1 мес. Адсорбенты выдерживали в воде 1 мес, после чего скорость фильтрования снизилась на 10%.

Таким образом, предлагаемый способ адсорбционной очистки сточных вод позволяет извлекать из сточных вод нефтепродукты, ионы металлов и другие вещества одновременно на стадии доочистки за счет применения адсорбента, обладающего хорошими сорбционными свойствами, прочностью и хорошей фильтрующей способностью, тем самым расширяет диапазон извлекаемых веществ, упрощает и удешевляет технологию очистки сточных вод.

Формула изобретения

Способ адсорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов и ионов металлов, включающий фильтрование воды через адсорбент, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют природные торф, песок, глину или диатомит (20-60% по весу), которые сначала смешивают с нефтью (10-20% по весу), водой и 3-8% водным раствором ПАВ (5-10% по весу), затем обрабатывают оксидами кальция или магния (25-50% по весу), сушат и прокаливают при 300-600^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4