УДК 504.406.(1/9)

Экология /Экологические и метеорологические проблемы  больших городов и промышленных зон.

К.б.н. Чачина С. Б.

Омский государственный технический университет, Россия

Оценка эффективности очистки нефтезагрязненных вод с использованием кокса и цеолита

Изучены сорбционные свойства кокса и цеолита. Впервые проведена сравнительная характеристика кокса и цеолита по способности извлекать из сточных вод и аккумулировать фосфаты, соединения азота, СПАВ, и нефтепродукты и металлы. Выявлена наибольшая сорбционная способность цеолита.

В схемах очистки нефтесодержащих сточных вод основными сооружениями являются нефтеловушки, в которых улавливается до 90—95% нефти, возвращаемой в технологический процесс. От эффективной работы нефтеловушек зависит качество очистки воды в последующих сооружениях. На территории мазутных хозяйств котельных предприятия, мазут хранится в надземных резервуарах оснащенных подогревателями. Для очистки от нефтепродуктов (мазута) конденсата водяного пара из подогревателей, установлены мазутоловушки, где в качестве поглотителя используется кокс. [1].

В качестве альтернативы коксу можно использовать природный минерал - цеолит. Результаты практического применения природных цеолитов позволяют с уверенностью утверждать, что с их помощью можно решить значительное количество назревших проблем в сфере охраны окружающей среды, снизить стоимость и повысить эффективность очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Природные цеолиты - относительно новый класс минерального сырья, используемого в технологических процессах очистки и доочистки сточных вод. Развитая удельная поверхность, хорошие адгезионные, адсорбционные и ионообменные свойства цеолитов дают возможность эффективно извлекать с их помощью из очищаемой жидкости взвешенные, коллоидные и растворенные загрязняющие вещества органического и неорганического происхождения, в том числе ионы аммония, тяжелые металлы и радионуклиды, нефтепродукты. В цеолитах тетраэдры (SiO4) и (AlO4) образуют полиэдры, содержащие внутри свободные полости и каналы. В этих полостях размещаются ионы: Na, Mg, Ca и др. Благодаря такому строению цеолиты обладают способностью обменивать одни ионы на другие. Размеры каналов цеолитов определяют допустимые размеры молекул, которые могут быть поглощены цеолитами [2].

В связи с развитием адсорбционных методов очистки жидкостей все больше ощущается нехватка адсорбентов, обладающих высокой термостабильностью и устойчивостью в кислых средах.

Высокая механическая прочность природного минерала позволяет исключить операцию гранулирования адсорбента. В итоге стоимость природного клиноптилолита, определяемая расходами на добычу, помол и рассев в несколько раз меньше стоимости синтетических цеолитов [3].

Все это определило основную цель исследования: определение эффективности методов очистки сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания» и разработка эффективных способов доочистки.

Изучена аккумуляционная способности и проведено сравнение эффективности кокса и цеолита в качестве методов доочистки нефтесодержащих сточных вод.

Практическое значение.

Установлена эффективность цеолита в качестве сорбента для очистки нефтезагрязненных сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания».

Экспериментальная часть.

Исследования проводились в период с 2011 по 2012 г. В процессе исследований изучалась эффективность методов очистки нефтесодержащих сточных вод. Процесс контролировали по следующим показателям: рН, содержанию взвешенных веществ, сухого остатка, содержанию фосфатов (фосфора), фенола, азота общего, азота аммонийного, ХПК, БПК, хлора, СПАВ, нефтепродуктов. Показатели определяли по утвержденным методикам.

Содержание биогенных элементов, ХПК определяли фотометрическим методом, БПК - йодометрическим методом, хлориды и сульфаты - титриметрическим методом, нефтепродукты экстрагировали из воды четыреххлористым углеродом. Отделяли нефтепродукты от сопутствующих Оорганических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия, и измеряли массовую концентрацию нефтепродуктов методом ИК - спектрометрии. Определение фенолов проводили экстракционно-фотометрическим методом после отгонки с паром.

Было отобрано 3 пробы сочных вод с МП г. Омска «Тепловая компания»:

неочищенная сточная вода, сточная вода, очищенная коксом, сточная вода, очищенная цеолитом.

Чтобы определить наиболее эффективный метод очистки сточной воды проведено сравнение используемого метода очистки на МП г. Омска «Тепловая компания» с предложенными нами методами очистки.

Результаты и их обсуждение.

Данные исследования по физическим показателям представлены в таблице 1. Содержание взвешенных веществ после проведенной очистки коксом составило 3,8мг/дм3 (Эо = 26%), а после цеолита – 3,4 мг/л (Эо = 32,1%). Запах после очистки коксом и цеолитом отсутствует. При очистке коксом pH снижается на 0,8 а цеолитом на 4,2.

Данные исследования по химическим показателям представлены в таблице 2. Содержание нефтепродуктов после очистки коксом составило 0,0,21 мг/дм3 (Эо = 32,3%), а после очистки цеолитом – 0,08мг/л (Эо = 74,2%).

Адсорбция фосфатов выше на цеолите на 53 %. Адсорбция хлоридов выше на цеолите на 6 %. После очистки цеолитом сточных вод уменьшилось содержание металлов: Fe на 80%, Cu на 55%, Zn на 80%, Al на 50%, Mg на 57%, Cr на 60 %, Cd на 50%, что выше соответствующих показателей при очистке коксом.

Марганец. Содержание после очистки коксом – 0,004 мг/дм3 (Эо = 43,9%), а после очистки природным цеолитом – 0,003мг/дм3 (Эо = 57,1%).

Хром. Содержание хрома после очистки коксом – 0,01 мг/дм3 (Эо = 50%), а после очистки природным цеолитом – 0,008 мг/дм3 (Эо = 60%) .

Кадмий. Содержание кадмия после очистки коксом – 0,00012 мг/дм3 (Эо = 40%), а после очистки природным цеолитом – 0,0001 мг/дм3 (Эо = 50%). Свинец. Содержание свинца после очистки коксом – 0,0001 мг/дм3 (Эо = 50%), а после очистки природным цеолитом – 0,00005 мг/дм3 (Эо = 75%). Заключение.

После очистки цеолитом сточных вод содержание взвешенных веществ сократилось на 32,1%; фосфат–ионов на 86,1%; содержание железа на 80%;нефтепродуктов на 74,2%; меди на 55%; цинка на 80%; алюминия на 50%; марганца на 57,1%; хрома на 60%; кадмия на 50%; свинца на 75%; хлоридов на 31,7%; содержание микроорганизмов снизилось на 86%.

С учётом того что цеолит имеет высокую устойчивость к слабощелочным и слабокислым средам, а также благодаря его высокой механической прочности, данный материал можно считать наилучшим как с экономической точки зрения, так и с учётом качественных показателей очистки бытовых и промышленных стоков.

Библиографический список

1. Очистка производственных сточных вод : учеб. пособие для вузов / под. ред. Яковлева С. В. – М. : Стройиздат, 1985. – 512 с.

2. Шевченко, Т. В. Очистка сточных вод нетрадиционными сорбентами / Т. В. Шевченко, М. Р. Мандзий, Ю. В. Тарасова // Экология и промышленность России. – 2003. – № 1. – С. 35–37.

Таблица 1

Измерения физических показателей на разных стадиях очистки сточных вод МП г. Омска «Тепловая компания»

	Характеристика запаха	рН	Взвешенные вещества, мг/дм^3
Неочищенная сточная вода	Запах очень сильный, бензинный 5 баллов	8	5,6
Сточная вода, очищенная коксом	Запах слабый, аптечный, 1 балл	7,2	3,8
Оценка эффективн.(%)	Запаха нет, 0 баллов	10	26
Сточная вода, очищенная цеолитом	Запаха нет, 0 баллов	3,8	3,4
Оценка эффективн.(%)		17,5	32,1

Таблица 2

Определение химических показателей сточных вод

МП г. Омска «Тепловая компания»

Вид стока	Нефтепродукты, мг/дм^3	Железо мг/дм^3	Медь мг/дм^3		Цинк		Алюминий мг/дм^3	Марганец мг/дм^3	Свинец мг/дм^3	Хром мг/дм^3		Кад- мий мг/дм^3	Фосфаты мг/дм^3		Хлориды мг/дм^3
Неочищенная сточная вода	0,31	0,3	0,004	0,05		0,04		0,007	0,0002		0,02	0,0002		0,72		26,8
Сточная вода, очищенная коксом	0,21	0,2	0,003	0,038		0,024		0,004	0,0001		0,01	0,00012		0,48		19,9
Оценка эффективн. (%)	32,3	80	25	24		40		43,9	50		50	40		33,3		25,7
Сточная вода, очищенная коксом	0,08	0,06	0,0018	0,01		0,02		0,003	0,00005		0,008	0,0001		0,1		18,3
Оценка эффективн. (%)	74,2	80	55	80		50		57,1	75		60	50		86,1		31,7