WASTEWATER TREATMENT PROCESS FEATURING THE REMOVAL OF OIL POLLUTANTS WITH THE USE OF HYDROPHOBIC SORBENTS AND NATURAL FLOCCULATING AGENTS

Главная страница
Сведения об авторах

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОФОБНЫХ СОРБЕНТОВ И ПРИРОДНЫХ ФЛОКУЛЯНТОВ

Юдаков А. А., Ксеник Т. В., Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия

Загрязнение окружающей среды органическими веществами, в том числе нефтепродуктами, — одна из сложных и многоплановых технических проблем.
Как показывает мировая практика, наиболее перспективным и экономичным способом очистки от органических загрязняющих веществ является сорбционный метод. Степень очистки этим методом достигает 80—95% и зависит от химической природы адсорбента, площади адсорбционной поверхности и ее доступности, а также от химического строения вещества и его состояния в растворе.
Отечественный и зарубежный рынок предлагает широкий диапазон средств и технологий для очистки сточных вод от органических загрязняющих веществ. В настоящее время известен целый ряд сорбентов — поглотителей растворенных нефтепродуктов. Учитывая, что физико-химические характеристики вод и климатические условия России весьма разнообразны, требуется дифференцированный подход к выбору оптимальных вариантов.
В связи с этим в Институте химии ДВО РАН разработана и реализована в промышленности технологическая схема получения и применения сорбентов для очистки морской и пресной воды от органических примесей, в том числе нефтепродуктов и пищевых жиров. Согласно патенту 1606182 РФ, сорбент получают на основе высокопористых природных и техногенных минеральных материалов методом адсорбционной обработки в газовой фазе углеводородными соединениями. Обязательным этапом объемной химико-термической гидрофобизации является предварительная сушка, в процессе которой с поверхности частиц материала должна быть полностью удалена физико-химически связанная влага. Сама гидрофобизация происходит при охлаждении высушенного сырья от температуры 450—500 °С до 150—180 °С в атмосфере газифицированного гидрофобизатора. Обработка в газовой фазе гидрофобизатора позволяет за счет процессов физической и химической адсорбции сформировать гидрофобную пленку по всей минеральной поверхности, включая внутреннюю поверхность открытых пор частиц.
Процесс гидрофобизации обеспечивается в промышленной вихревой установке — модификаторе. В этом же устройстве регенерируется отработанный сорбент для неоднократного повторного использования.
Обработанные в модификаторе материалы практически не меняют гранулометрический состав, плотность, насыпную массу, пористость, прочностные характеристики. Однако коренным образом изменяются поверхностные свойства, появляется гидрофобность и, соответственно, олеофильность. Из других свойств гидрофобизированных материалов отмечается стабильность пленки до температуры 280 °С, нечувствительность к действию отрицательных температур при нормальных условиях, стабильность во времени, отсутствие слеживаемости, устойчивость к воздействию кислот и щелочей в интервале рН = 5—8,5.
Для получения качественного и наиболее доступного для Дальневосточного региона гидрофобизированного сорбента используется «глиняный керамзит» с насыпной объемной массой не более 0,70—0,75 т/м³ при пористости зерна не менее 25%.
Способность сорбента к селективной очистке сточных вод используется в простейших очистных сооружениях типа напорных и безнапорных фильтров. Особенность применения нового сорбента состоит в том, что собранный на поверхности гранул нефтепродукт перемещается в открытые поры, и процесс очистки продолжается до полного заполнения их объема, что существенно увеличивает время бесперебойной работы фильтра.
Степень очистки может быть доведена до 100% при отсутствии какого-либо вредного влияния на окружающую среду и без применения дополнительных реагентов.
Однако зачастую в сточной воде образуются стойкие эмульсии нефтепродуктов, разрушение которых требует использования дополнительных коллоидно-химических методов очистки.
Одним из наиболее эффективных и экономически приемлемых методов удаления эмульгированных нефтепродуктов является метод флокуляции. Кроме этого, предварительная обработка сточных вод флокулянтами существенно повышает эффективность концентрирования эмульгированных нефтепродуктов и способствует повышению качества очистки.
В связи с этим в Институте химии ДВО РАН разработана технологическая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов совместным применением гидрофобизированного сорбента и природного флокулянта — хитозана.
Природные флокулянты обладают важными технологическими преимуществами по сравнению с неорганическими коагулянтами — высокой эффективностью, низкими расходами, отсутствием коррозионных свойств и вторичных загрязняющих примесей, сокращением объемов образующегося осадка.
Использование природных флокулянтов позволяет повысить производительность очистных сооружений, надежность и стабильность их работы в широких диапазонах температур, сократить затраты на обезвоживание и утилизацию образующегося осадка и глубокую доочистку воды до требуемых норм.
Для осуществления глубокой очистки водных дисперсий, содержащих органические вещества, Институтом химии ДВО РАН предлагается использовать природный высокомолекулярный нетоксичный биоразлагаемый катионный полисахарид хитозан, являющийся производным природного биополимера хитина и состоящий из остатков 2-дезокси-2-амино-D-глюкозы, соединенных бета-1,4-связями. Хитозан получают из хитина, образующегося при промышленной переработке панцирей членистоногих, путем проведения реакции деацетилирования хитина. Химическая реакционная способность хитозана обусловлена наличием в его макромолекуле свободных аминогрупп. Использование хитозана в качестве флокулянта для нефтесодержащих вод обеспечивает интенсификацию процесса очистки, экологическую безопасность, не требует жесткого контроля вводимой дозы, позволяет работать в непрерывном режиме очистки и широком интервале рН — от 7 до 10,5.
Метод доочистки эмульгированных нефтесодержащих сточных вод при совместном применении хитозана и сорбентов был опробован на реальных системах в статических и динамических условиях на одном из авиационных предприятий Дальнего Востока и дал положительные результаты.
Таким образом, выполненные Институтом химии ДВО РАН исследования и технологические разработки позволяют предполагать, что искусственно полученные гидрофобные сорбенты как сами по себе, так и совместно с природными полимерами, типа хитозана, найдут широкое применение в решении проблем очистки сточных вод предприятий и водных акваторий, загрязненных нефтепродуктами и другими органическими примесями.

Yudakov A. A., Ksenik T. V., Institute of Chemistry, the Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok, Russia

The technology for production and application of sorbents for the treatment of marine and fresh waters and removal of petroleum products has been developed at the Institute of Chemistry (the Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences) and implemented at the industrial scale. The sorbents are produced on the basis of highly porous natural and man-caused mineral materials (for example, those from ceramsite gravel) by means of sorption processing with hydrocarbon compounds in gaseous phase.

Главная страница

Сведения об авторах

Юдаков Александр Алексеевич, д-р техн. наук, зав. Инженерно-технологическим центром, зам. директора по инновации, Институт химии Дальневосточного отделения РАН, просп. 100-летия Владивостока, 159А, Владивосток, 690022, Россия. Тел.: (4232) 26-84-26, 73-66-09; факс (4232) 26-85-25. E-mail
Ксеник Татьяна Витальевна, науч. сотр., Инженерно-технологический центр, Институт химии Дальневосточного отделения РАН, просп. 100-летия Владивостока, 159А, Владивосток, 690022, Россия. Тел. (4232) 26-84-51, факс (4232) 26-85-25. E-mail

Последние изменения внесены 10.07.07