Среди всех веществ, имеющихся на Земле, вода, благодаря своеобразию своих физических и химических свойств, занимает исключительное положение в природе и играет особую роль в жизни человека.
Попадая в воду, загрязняющие вещества изменяют физические свойства воды, эти изменения выражаются в частности, в появлении неприятных запахов, привкусов, в изменении химического состава воды, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.
На современном этапе развития технологий, существует возможность до минимума снизить вредное воздействие деятельности человека на водные ресурсы планеты, ключ к этому - очистка сточных вод.
В настоящее время защита окружающей среды от нефтесодержащих сточных вод - одна из главных задач. Мероприятия, направленные на очистку воды от нефти, помогут сберечь определенные количества нефти и сохранить чистым воздушный и водный бассейны. На земном шаре много воды, но чистой пресной воды очень мало. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для существования человечества на земле.
Цель и задачи работы. Целью работы является изучение возможности применения различных материалов, в том числе материалов природного происхождения, а также продукции и отходов предприятий местной промышленности, в качестве загрузок фильтров для очистки поверхностных сточных вод от нефтепродуктов.
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи:
- обосновать физико-химическую сущность процесса очистки нефтесодержащих сточных вод фильтрованием;
- провести экспериментальные исследования очистки воды, содержащей нефтепродукты, путем ее фильтрования через материалы, являющимися продукцией или отходами предприятий местной промышленности. Аналитически обосновать результаты исследования;
- определить наиболее эффективный способ утилизации использованных материалов;
- разработать промышленную технологическую установку для очистки технологической воды на НПЗ, нефтебазах.
1. Очистка сточных вод от нефтепродуктов.
Основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов, железнодорожный транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции.
Наиболее широко распространенными загрязнителями сточных вод являются нефтепродукты – группа углеводородов нефти, мазута, керосина, масел и их примесей, которые вследствие их высокой токсичности, принадлежат, по данным ЮНЕСКО, к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Нефтепродукты могут находиться в растворах в эмульгированном, растворенном виде и образовывать на поверхности плавающий слой.
Ввиду сложности состава очищаемых нефтесодержащих вод и высоких требований к степени очистки в технологических схемах очистных станций используются комбинации различных методов.
Адсорбция - как способ очистки воды.
Адсорбция - это практически единственный метод, позволяющий очищать сточные воды от нефтепродуктов до любого требуемого уровня без внесения в воду каких-либо вторичных загрязнений.
В качестве адсорбентов загрязняющих стоки агентов применяют природные и искусственные пористые материалы. Выпускаемые промышленностью адсорбенты должны удовлетворять определенным стандартным показателям, в числе которых прочность на истирание, сорбционная емкость и др.
2. Исследовательская часть.
Исследовательская работа проводилась при строжайшем соблюдении правил техники безопасности.
Целью наших исследований является, изучить адсорбционные свойства материалов:
- образец №1 – фильтровальная бумага «Белая лента»
- образец № 2 – песчано – гравийная смесь;
- образец № 3 - активированный уголь;
- образец № 4 - вата хлопковая;
- образец № 5 - паренхима камыша;
- образец № 6 - пенопласт (пенополистирол);
- образец № 7 – силикагель
- образец № 8 - оксид алюминия;
- образец № 9 - мел;
- образец № 10 - опилки древесные + кварцевый песок;
- образец № 11 – синтепон;
- образец № 12 – опока (кремнистая микропористая осадочная порода.);
Методика определения адсорбционных свойств.
· Исследуемый образец поместили в воронку с фильтровальной бумагой «Белая лента» и наливали воду с нефтью, в соотношении 2мл нефти и 50 мл воды. Чистоту полученного фильтрата, определяли с помощью рефрактометра, определяя коэффициент преломления света.
·
Показатели преломления фильтрата, в зависимости от адсорбента.
Таблица 1.
| Номер опыта | Коэффициент преломления, ƞ20 D |
| Опыт 1 (контроль) | 1,3330 |
| Опыт 2(фильтровальная бумага «Белая лента») | 1.3242 |
| Опыт 3 (песчано – гравийная смесь) | 1,3330 |
| Опыт 4 (активированный уголь) | 1,3330 |
| Опыт 5 (вата хлопковая) | 1,3330 |
| Опыт 6 (паренхима камыша) | 1,3320 |
| Опыт 7 ((пенополистирол) | 1,3315 |
| Опыт 8 (силикагель) | 1,3315 |
| Опыт 9 (оксид алюминия) | 1,3330 |
| Опыт 10 (мел) | 1,3330 |
| Опыт 11 (опилки древесные + кварцевый песок) | 1,3330 |
| Опыт 12 (синтепон) | 1,3242 |
| Опыт 13 (опока) | 1,3330 |
Вывод: по результатам, полученным в результате экспериментов, видно, что наибольшая степень очистки наблюдается при применении: кварцевого песка, активированного угля, ваты хлопковой, оксида алюминия, мела, смеси опилок древесных с кварцевым песком и опоки.
3. Примерная технологическая установка для очистки воды от нефтепродуктов.
В отстойник 1 поступает вода с нефтепродуктами. Уровень системы «вода - нефтепродукт» поддерживается автоматически уровнемерами. Уровень нефтепродукта, автоматически с помощью плотномеров. Нефтепродукт, который имеет плотность меньшую, чем вода, находясь сверху, легко собрать методом флотации и отправить в резервуар 2.Сюда помещают бактерии, которые питаются нефтью. В результате вырастают колонии имеющие вид пористой губки. Колонии бактерий можно использовать на корм домашним животным и птице, т. к. представляют полноценный практически 100 % белок.
Предварительно очищенная от нефтепродуктов вода поступает в четырехслойный адсорбер с неподвижным адсорбентом. Адсорбер представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат (1), в котором имеется четыре колосника (2), которые представляют собой мелкоячеистую сетку, на которой расположены адсорбенты. Адсорбенты располагаются следующим образом: верхний и нижний представляют собой опоку, а средний песчано – гравийную смесь. Исходная смесь «вода - нефтепродукт» вводится через трубу (3), проходит через слои адсорбентов и уходит из аппарата через трубу (4). Вытесняющее вещество вводится в аппарат через перфорированную трубу и отводится также через патрубок.
Процесс поглощения нефтепродукта адсорбентом будет происходить до определенного момента, после чего осуществляют процесс десорбции. Данный процесс заключается в прекращении подачи загрязненной воды в адсорбер, затем начинается подача перегретого водяного пара в патрубок (5). Его перемещение происходит в направлении обратном движению водной среды.
Процессы десорбции и адсорбции длятся одинаковое время, а после процесса десорбции через слой адсорбента пропускают горячий воздух, в результате чего адсорбент просушивается. Сушку адсорбента производят горячим воздухом, подаваемым в адсорбер через калорифер (6).
Горячий воздух перемещается по адсорберу, поступая через паровой патрубок и выходя через патрубок (7) для смеси пара и извлеченного вещества. Затем в адсорбер поступает прохладный воздух, который охлаждает адсорбент до определенной температуры. Перемещается прохладный воздух также как водяной пар. После того, как адсорбент остынет, процесс адсорбции повторяется. Для того, чтобы установка работала беспрерывно и постоянно очищала воду, она должна состоять из нескольких адсорберов, которые должны попеременно включаются.
Очищенная вода поступает в водоем.
Заключение
В результате проведенной работы:
· исследовали различные вещества на поглотительную способность;
· подобрали дешевые и обладающие отличными адсорбирующими свойствами вещества;
· разработали технологическую установку очистки воды от нефтепродуктов.
