Файл: Очистка сточных вод с использованием матричноизолированных нанокомпозиционных флокулянтовкоагулянтов.pdf

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018
г/л
мг FeO/л воздухом,
минут
Cu
2+
5,0 0,1÷0,2 6,3÷12,5 15 20-30 88÷98 1
Cu
2+
1,43 0,2÷0,4 15 30 84÷88 2
V(V) 1,93 0,1-0,2 6,3÷12,5 15 80÷90 2
Cr
3+
1,2 4,4÷5,5 15 40 95-99 1
Cr(VI) 0,4 0,07÷0,09 15 30 90÷99 2
Мутность 14,3 10 20 15 30 90 2
Нефтепродукты 50,5 1 5
5 90÷98 3 1 - Искусственный образец
2 - Сточная вода промышленного предприятия
3 - Ливневый сток нефтебазы
5. Эффективность применения композиционных коагулянтов АКФК и
ЖКФК для очистки нефтесодержащих сточных вод
Эксперименты проводили на реальной нефтесодержащей сточной воде, характеристики которой представлены в таблице 2.
Сточная вода нефтеперерабатывающего завода
(Ярославль) представляла собой мутную желтовато-зеленоватую жидкость с запахом нефтепродуктов. Ливневой сток нефтебазы представлял собой светло-серую жидкость, а сточная вода с автомойки имела темно-серый цвет. Оба этих стока не осветлялись при длительном отстаивании и имели сильный запах нефтепродуктов.
Проведены исследования свойств флокулянтов-коагулянтов АКФК и
ЖКФК. Для сравнения были взяты стандартные продукты - сульфат

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 алюминия (СА) и сульфат железа (II) (СЖ, железный купорос).
Характеристики исследованных коагулянтов представлены в работе [8].
Таблица 2.
Характеристики нефтесодержащих сточных вод, использованных в качестве экспериментальных объектов
Показатель
Общий сток нефтеперерабатывающего завода (НПЗ)
Сточная вода автомойки
Ливневой сток нефтебазы pH 7,48 6,92÷7,1 7,48÷7,6
Нефтепродукты
5,5 50,5÷139,54 46,7÷83,0
Мутность, мг/л 47 74,8÷106,9 84,0÷154,0
Цветность,
град.*
301 83 47
* цветность измерялась в градусах хром-кобальтовой шкалы.
Результаты экспериментов по определению эффективности снижения мутности, цветности и содержания нефтепродуктов в сточной воде НПЗ алюминий содержащими коагулянтами в зависимости от их дозы представлены на рис. 7-А. Как следует из полученных данных АКФК и СА обладают близкой коагулирующей активностью и обеспечивают практически равное снижение мутности и содержания нефтепродуктов при самостоятельном применении, при дозах 10-20 мг/л (по оксиду алюминия).
Однако АКФК обеспечивает большее снижение цветности, чем СА во всем интервале испытанных доз реагентов от 5 до 46 мг/л (рис. 7).

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018
Рисунок 7. Зависимость мутности (1, 2), цветности (3, 4) и содержания нефтепродуктов (6,
6) отстоянной сточной воды НПЗ от дозы реагентов: сульфат алюминия (А) или сульфата железа (II) (Б) (1, 3, 5) и флокулянта-коагулянта (2, 4, 6). А – АКФК; Б – ЖКФК.
При использовании железосодержащих коагулянтов, мутность и цветность сточной воды, нефтеперерабатывающего завода снижается в равной степени, как флокулянтом-коагулянтом ЖКФК, так и железным купоросом. Содержание нефтепродуктов в очищенной воде значительно ниже при применении ЖКФК, чем железного купороса (рис. 7 Б). При дозе коагулянтов 5 мг/л остаточное содержание, нефтепродуктов в очищенной воде также ниже при коагуляции ЖКФК, чем при коагуляции железным купоросом. Оптимальная величина pH при применении ЖКФК составляет
8,3÷8,7, как показано на рис. 8.

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018
Рисунок 8. Зависимость мутности и цветности сточной воды НПЗ от pH при дозе ЖКФК
30 мг/л, при продолжительности отстаивания в течение 10 мин.
Сравнение коагулирующей способности алюмо- и железосодержащих коагулянтов показало, что для обеспечения одинакового эффекта очистки сточных вод НПЗ, железосодержащие коагулянты требуются в дозах в 2 раза меньших (5 мг/л), чем дозы алюмосодержащих коагулянтов (10 мг/л).
Экспериментальные результаты, полученные при оценке эффективности применения композиционных флокулянтов-коагулянтов АКФК, ЖКФК и базовых коагулянтов - сульфатов алюминия и железа(II) для очистки сточной воды автомойки, представлены на рис. 9-A. Как следует из рис. 9 флокулянт- коагулянт АКФК в большей степени снижает мутность сточной воды, чем
СА, при одинаковом остаточном содержании нефтепродуктов. При этом коагулянт ЖКФК в большей степени, чем СЖ (рис. 9-Б), снижает мутность и содержание нефтепродуктов.
Эксперименты по очистке ливневых сточных вод нефтебазы, также, как и при очистке сточных вод НПЗ и автомойки, показали высокую эффективность применения флокулянтов-коагулянтов. При этом удается обеспечить максимальное снижение содержания нефтепродуктов и взвешенных веществ при дозах коагулянта 5÷10 мг/л (рис. 10-А). По эффективности коагулянт АКФК несколько лучше, чем СА (рис. 10-А). В то же время коагулянт ЖКФК в дозе 5 мг/л обеспечивает значительное меньшее содержание нефтепродуктов в очищенной воде, чем СЖ при одновременном снижении мутности очищенной воды (рис. 10-Б).

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018
Рисунок 9. Зависимость мутности (1, 2) и содержания нефтепродуктов (3, 4) отстоянной сточной воды автомойки от дозы реагентов: сульфат алюминия (А) или сульфата железа
(II) (Б) (1, 3) и флокулянт-коагулянта (2, 4). А – АКФК (при рН 6,4÷7,0); Б – ЖКФК (рН
9,8÷10,4).
Рисунок 10. Зависимость качества отстоянной: мутности (1, 2) и содержания нефтепродуктов (3, 4) после коагуляции сточной воды нефтебазы от дозы алюмосодержащих коагулянтов: сульфат алюминия (А) или сульфата железа (II) (Б) (1, 3) и флокулянт-коагулянта (2, 4).
А – АКФК (при рН 6,4÷7,0); Б – ЖКФК (рН 9,8÷10,4).
Результаты, представленные на рисунках 7-10, хорошо описываются экспоненциальной зависимостью: где: P – измеряемый параметр для сточной воды (мутность, содержание нефтепродуктов, цветность); – начальное значение измеряемого параметра;
A – максимальная величина снижения измеряемого параметра под действием

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 флокулянта-коагулянта; c – доза флокулянта-коагулянта в сточной воде
(мг/л); C
0,5
- доза флокулянта-коагулянта в сточной воде, при которой достигается снижение величины измеряемого параметра до 50 % от общей величины снижения измеряемого параметра. Исходя из этого можно оценить величину параметра А: где
– величина измеряемого параметра при дозе флокулянта- коагулянта в сточной воде равной C
0,5
Результаты обработки экспериментальных данных с использованием указанного выше уравнения представлены в таблице 3. Из этих данных можно видеть объективную характеристику оценки воздействия каждого из использованных реагентов. Также можно заключить, что различное действие реагентов на различные сточные воды, по-видимому, связано с различиями в химическом составе примесей нефтепродуктов имеющихся в различной сточной воде.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований установлены следующие факты. Флокулянт-коагулянты АКФК и ЖКФК представляют собой порошкообразные композиционные реагенты белого или серого цвета, хорошо растворимые в воде с образованием устойчивых при хранении
0.1÷5% водных растворов с кислой реакцией среды.
Таблица 3.
Параметры воздействия стандартных коагулянтов и разработанных композиционных флокулянтов-коагулянтов на сточные воды различных предприятий, содержащие нефтепродукты.
Тип коагулянта
Мутность
Нефтепродук ты
Цветность

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018
C
0,5
A, %
C
0,5
A, % C
0,5
A, %
Сточная вода НПЗ
СА
7,37 37,0 12,40 48,6 5,84 24,5
АКФК 5,22 48,3 8,26 58,3 5,56 37,8
Сточная вода автомойки
СА 9,76 53,4 2,36 89,9
АКФК 9,79 67,5 1,72 98,2
Сточная вода нефтебазы
СА 2,41 18,2 2,79 26,6
АКФК 2,36 30,2 2,38 40,1
Сточная вода НПЗ
СЖ
4,29 54,9 2,13 22,1 3,09 29,5
ЖКФК 3,32 74,4 1,75 53,4 2,23 28,7
Сточная вода автомойки
СЖ 3,17 20,5 0,93 94,3
ЖКФК 4,11 30,0 0,81 96,3
Сточная вода нефтебазы
СЖ 1,58 44,8 2,74 16,8
ЖКФК 1,30 63,0 2,68 32,2
АКФК, по сравнению с сульфатом алюминия, имеет следующие преимущества:
- при очистке природных вод повышается эффективность очистки по мутности, цветности, перманганатной окисляемости при низких температурах, сокращаются дозы АКФК, по сравнению с сульфатом алюминия, на 20÷25%, уменьшается содержание остаточного алюминия в очищенной воде;
- при очистке сточных вод снижается доза АКФК на 25÷30%, повышается эффективность очистки от нефтепродуктов, растворенных органических веществ (по показателю ХПК), ионов тяжелых металлов.
АКФК рекомендуется использовать вместо сульфата алюминия на существующих и вновь проектируемых очистных сооружениях.

Инженерный вестник Дона, №3 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5045
© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018
АКФК без внесения дополнительных флокулянтов может применяться в схемах с отделением продуктов коагуляции загрязнений в природных и сточных водах методами фильтрации и напорной флотацией.
ЖКФК, по сравнению с солями железа, имеет следующие преимущества:
ЖКФК обеспечивает получение железокремниевого флокулянта- коагулянта с заранее заданным соотношением содержания оксида железа (II) и оксида кремния в виде кристаллического порошка, обладающего постоянным составом и высокой стабильностью - не менее одного года, экономичностью при транспортировке, и эффективностью при применении - эффективная очистка воды от загрязнений.
Экспериментально показано, что композиционные флокулянты- коагулянты АКФК и ЖКФК, является самым эффективными реагентами для очистки нефтесодержащих сточных вод, из тех реагентов, которые прошли испытания - СА, СЖ, АКФК, ЖКФК. Композиционный флокулянт-коагулянт
АКФК является более эффективным для снижения цветности сточных вод, по сравнению с ЖКФК, что обусловлено отсутствием окраски соединений алюминия, по сравнению с соединениями железа. Композиционный флокулянт-коагулянт ЖКФК является наиболее эффективным для снижения содержания нефтепродуктов в сточных водах.
Литература
1. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение. – Л.: Химия, 1987. 287 с.