Файл: К х. н. 2,Р. Н. Фаткуллин.pdf

5 2
Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. № 2
Дата поступления 17.03.11
УДК 628.163.347
Л. Р. Асфандиярова (к.т.н.,доц.)
1
, Р. Н. Асфандияров
(к.х.н.)
2
,
Р. Н. Фаткуллин
(к.т.н.)
2
, А. Р. Рашидова (асп.)
1
, К. А. Гвоздева (студ.)
1
Очистка нефтесодержащих сточных вод
1
Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамаке,
кафедра экологии и рационального использования природных ресурсов
453118, г. Стерлитамак, Пр. Октября, 2 ; тел. (3473) 242512, e%mail: asfand_lilya@mail.ru
2
ОАО «Каустик»
453110, г. Стерлитамак, ул. Техническая, 32 ; тел. (3473)292365
L. R. Asfandiarova
1
, R. N Asfandiarov
2
, R. N. Fatkullin
2
,
A. R. Rashidova
1
, K. A. Gvozdeva
1
Clearing of petrocontaining sewage
1
Branch of Ufa State Petroleum Technological University in Sterlitamak
2, Pr. October, 453118, Sterlitamak, Russia; ph. (3473) 242512, e%mail: asfand_lilya@mail.ru
2
Kaustik OJSC
32, Technical Str., 453110, Sterlitamak, Russia; ph. (3473) 292365
Предложен реагентный метод интенсификации очистки сточных вод от нефтепродуктов на био
логических очистных сооружениях с примене
нием смеси реагентов – оксихлорида алюминия
(ОХА) и водорастворимого полиэлектролита катионного марки ВПК402. Метод обеспечива
ет высокую степень очистки сточных вод от нефтепродуктов – 86–88 %.
Ключевые слова:
загрязняющие вещества;
коагулянт; нефтепродукты; оксихлорид алюми
ния; полиэлектролит; реагент; сточные воды;
флокулянт.
It is offered reagents method of an intensification of sewage treatment from oil products on biological treatment facilities with application of a mix of reagents – aluminum oxychloride
«OXA» and watersoluble cationic poly
electrolyte «VPK402». The method provides hight degree of sewage treatment from oil products – 86–88 %.
Key words:
polluting substances; coagulant; oil products; aluminum oxychloride; polyelectrolyte;
reagent; sewage; floculant.
В современных условиях интенсивного роста промышленного производства одной из важных проблем является защита окружаю
щей среды, и, в частности, водного бассейна,
от загрязнений вредными веществами а также рациональное использование водных и мине
ральных ресурсов.
Несмотря на ужесточение требований к качеству очищенных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы, состояние водных объектов не улучшается. Приоритетными заг
рязняющими веществами продолжают оста
ваться нефтепродукты, поверхностноактив
ные вещества, сульфаты и хлориды.
Разработка рациональных технологичес
ких решений и применение новых, более эф
фективных коагулянтов и флокулянтов с це
лью ускорения разделения фаз дисперсных систем при минимальном расходе и стоимости реагентов – актуальные и важные проблемы на сегодняшний день
1
Целью данной работы является повыше
ние степени очистки промышленных сточных вод на биологических очистных сооружениях
ОАО «Каустик» путем подбора оптимального сочетания реагентов – оксихлорида алюминия
(ОХА) и водорастворимого полиэлектролита катионного (ВПК402); выбор способа, после
довательности и оптимальной дозы введения реагента в технологический цикл очистки сточ
ных вод.
Сточные воды от Стерлитамакского про
мышленного узла и города характеризуются высокой степенью минерализации, разнообра
зием химического состава загрязняющих ком
понентов, залповым изменением концентрации

Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. № 2
5 3
загрязняющих веществ. Эти воды направляют
ся для очистки на биологические очистные со
оружения ОАО «Каустик» (БОС). Среди широкого разнообразия применяемых методов очистки сточных вод биологическая очистка является относительно дешевой, наиболее дос
тупной и надежной в санитарном отношении
2
.
Сточные воды, поступающие на БОС дву
мя потоками, образуются на предприятиях хи
мической, нефтехимической и строительной отраслей промышленности. Кроме этого, био
логические очистные сооружения обрабатыва
ют хозяйственнофекальные сточные воды го
рода.
Технологический процесс очистки сточ
ных вод состоит из следующих стадий:
– механическая очистка хозяйственно
фекальных сточных вод;
– нейтрализация промышленных сточных вод;
– адсорбционная очистка промышленных сточных вод;
– механическая очистка промышленных сточных вод;
– смешение механически очищенных хоз
фекальных и промышленных стоков;
– биологическая очистка;
– обеззараживание сточных вод.
Состав промышленных сточных вод, по
ступающих на БОС ОАО «Каустик», приве
ден в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что приоритетными заг
рязняющими веществами являются нефтепро
дукты и хлориды. Содержание нефтепродук
тов в очищенных сточных водах, сбрасывае
мых в реку Белая, не превышает допустимых норм, но при этом сохраняется опасность пре
вышения предельно допустимой концентрации по данному загрязнителю
2
Повышенное содержание нефтепродуктов в сточной воде, поступающей на биологичес
кую очистку, может привести к ослаблению де
ятельности микроорганизмов, что крайне нега
тивно отразится на составе воды, направляю
щейся далее в поверхностный водоем. Это про
исходит по причине того, что нефтепродукты плохо удаляются из сточной воды биологичес
кой очисткой
3
. Решение данной проблемы ви
дится в удалении нефтепродуктов из сточной воды до стадии биологической очистки, для чего предлагается применить реагентный ме
тод очистки.
Высокомолекулярный катионный поли
электролит марки ВПК402 производится на ОАО «Каустик» полимеризацией диметил
диаллиламмонийхлорида в водном растворе.
n
N
CH
2
CH
CH
2
CH
2
CH CH
2
H
3
C
CH
3
+
Cl
-
+
Cl
-
CH
2
N
CH
2
CH
CH
2
CH
H
3
C
CH
3
CH
2
n
ВПК402 используется в питьевой водопод
готовке, а также для очистки промышленных сточных вод различного происхождения
4
Его эмпирическая формула (C
8
H
16
NCl)
n
. Кон
центрация активного вещества составляет от
10 до 40% мас., молекулярная масса – от 10
тыс. до 1 млн. Катионный заряд расположен на вторичной цепи
4
Таблица 1
Состав очищенных сточных вод, сбрасываемых
БОС ОАО «Каустик» в реку Белая
№
п/п
Показатели качества
сточных вод
Допустимая
концентрация, мг/дм
3
Фактическая концентрация
выпуск, мг/дм
3
1.
ХПК –
34 2.
Хлорид-анион 300.0 450 3.
Сульфид-ион 0.003 0
4.
Аммоний-ион 0.50 0.45 5.
Фосфаты (по фосфору) 0.2 0.17 6.
Хром трехвалентный 0.07 0
7.
Хром шестивалентный 0.02 0
8.
Ртуть
0.00001 0
9.
Амины
0 0
10.
Фенолы 0.001 0 11.
Нефтепродукты
0.05 0.05
Дополнительно рН 6.5–8.5 6.8

5 4
Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. № 2
Таблица 2
Влияние соотношения последовательно вводимых реагентов
на степень очистки сточных вод от нефтепродуктов
№
опыта
Количество
вводимого ОХА,
мг/дм
3
Количество
вводимого
ВПК, мг/дм
3
Содержание
нефтепродуктов
до очистки, мг/дм
3
Содержание
нефтепродуктов
после очистки,
мг/дм
3
Степень
очистки, %
Раздельный ввод реагентов
1 4 4
0.075 0.009 88 2 5 4
0.075 0.028 62 3 6 4
0.075 0.033 43 4 8 4
0.075 0.047 42 5 10 4
0.075 0.053 30
Совместный ввод реагентов
6 4 4
0.075 0.041 45 7 5 4
0.075 0.032 57 8 6 4
0.075 0.015 86 9 8 4
0.075 0.055 26 10 10 4
0.075 0.058 22
На очистных сооружениях ОАО «Каус
тик» ВПК402 применяется для ускорения
(улучшения) процесса осаждения мелкодис
персных частиц в потоках первичных отстой
ников.
Предлагается применить на данном этапе очистки также другой неорганический коагу
лянт – оксихлорид алюминия (ОХА).
Известно, что ОХА является высокоэф
фективным коагулянтом, не содержащим орга
нических примесей, и может производиться из химически чистого сырья – 99.9%ного хло
рида алюминия, чем выгодно отличается от выпускаемых в России аналогов
4,5
. Важным моментом является возможность получения оксихлорида алюминия из отходов действую
щего на предприятии производства хлорида алюминия, что позволяет решить актуальную проблему их утилизации.
Методика эксперимента
Лабораторные эксперименты проводились на приборе – флокуляторе марки «ПЭ8800».
Установка предназначена для проведения пробного коагулирования при очистке природ
ных и сточных вод. Для определения содержа
ния нефтепродуктов в очищенных стоках ис
пользован прибор АН1 (анализатор нефте
продуктов), предназначенный для измерения массовой концентрации нефтепродуктов мето
дом ИКспектрометрии.
Введение коагулянтов производилось дву
мя способами:
– совместное введение ОХА и ВПК402 в различных соотношениях;
– последовательное дозирование коагу
лянтов.
При раздельном введении в первую оче
редь добавляли коагулянт ОХА (1%), после чего производили интенсивное перемешивание при скорости 250 об/мин в течение 30 мин, в результате чего происходил процесс гидролиза реагента и образование первичных, так назы
ваемых «микрохлопьев». Затем дозировали расчетное количество флокулянта ВПК402
(0.5%). Полученную массу также перемешива
ли при скорости 50 об/мин в течение 10 мин.
Обороты уменьшали, для того чтобы структу
ра образовавшихся «микрохлопьев» при силь
ном перемешивании не разрушалась.
При совместном введении смешивали рас
четное количество реагентов, после чего добав
ляли в стоки и проводили интенсивное переме
шивание при скорости 250 об/мин в течение
30 мин.
Затем в течение 30 мин проводили отстаи
вание стока, смешавшегося с реагентами. Ви
зуально оценивали осевшие флоккулы, а над
осадочный слой пробы анализировали на со
держание нефтепродуктов.
При очистке сточных вод предположи
тельно происходит сорбция нефтепродуктов на поверхности хлопьев, образованных ОХА,
а дальнейшее введение полиэлектролита ВПК
402 позволяет интенсифицировать процесс очистки и ускорить процесс укрупнения и осаждения хлопьев
6
. Поэтому при проведении опытов изменяли количество дозируемого
ОХА при неизменном количестве дозируемого
ВПК402.
Результаты экспериментов представлены в табл. 2.

Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. № 2
5 5
Обсуждение результатов
В результате экспериментов определили,
что наилучшая степень очистки достигается в опыте №1 (табл. 2), при раздельном введении реагентов. Содержание нефтепродуктов в сто
ках уменьшено с 0.075 до 0.009, при этом сте
пень очистки составляет 88%.
Однако с точки зрения технологии раз
дельное введение реагентов в сточную воду затруднительно и требует установки дополни
тельного оборудования, что ведет к существен
ным экономическим затратам, поэтому прове
дены эксперименты по возможности совмест
ного введения смеси реагентов ОХА и ВПК402,
не требующего дополнительных капитальных затрат.
По результатам совместного дозирования реагентов при различных соотношениях (табл.
2) было установлено, что такая дозировка реа
гентов позволяет достигнуть сравнительную с раздельной степень очистки, но отличается тем, что требуется несколько больший расход реагента ОХА. Максимально достигнутая сте
пень очистки составила 86%.
Из табл. 2 видно, что оптимальное соотно
шение реагентов при последовательном введе
нии достигается в опыте №1, но с целью эконо
мии затрат возможно применение совместного дозирования реагентов при соотношении ОХА
и ВПК, равном 1.5:1, с достижением высокой степени очистки.
Проведенные эксперименты показали, что реагентная обработка сточных вод с помощью предложенной смеси реагентов является перс
пективной в целях достижения предельнодо
пустимых норм по загрязняющим веществам,
в особенности по нефтепродуктам.
Установлено, что при очистке сточной воды смесевым реагентом, состоящим из ОХА
и ВПК402, его применение перед стадией биологической очистки позволяет существенно снизить концентрацию нефтепродуктов, дос
тигая степени 86%ной очистки сточной воды,
кроме того, уменьшит массу сброса загрязняю
щих веществ вместе со сточными водами в по
верхностный водоем, что является экологичес
ки и экономически выгодным мероприятием.
Обязательным условием получения высо
кого эффекта очистки промышленных стоков является соблюдение оптимального гидроди
намического режима смешения и хлопьеобра
зования при применении коагулянтов и флоку
лянтов.
Предложенный метод очистки позволяет утилизировать отходы производства хлористо
го алюминия.
Литература
1.
Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами.–
М.: Наука, 1977.– 356 с.
2.
Безпамятнов Г. П., Кротов Ю. А. Предельно до
пустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник.– Л.: Химия,
1985.– 528 с.
3.
Проскуряков В. А., Шмидт Л. И. Очистка сточ
ных вод в химической промышленности.– Л.:
Химия, 1977.– 463 с.
4.
Запольский А. К., Баран А. А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свой
ства. Получение. Применение.– Л.: Химия,
1987.– 204 с.
5.
Круглов А. И., Гетманцев С. В., Сычев А. В.
// Водоснабжение и санитарная техника.–
2006, №8.– С. 33.
6.
Гандурина Л. В. Очистка сточных вод с приме
нением синтетических флокулянтов.– М.: ЗАО
«Дар /Водгео», 2007.– 198 с.