Некоторые аспекты глубокой очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов

УДК 628.54

Очистка поверхностных стоков от твердых взвешенных веществ, эмульгированных нефтепродуктов и органических загрязнений осуществляется механическими и физико-химическими методами [1, 2]. Казанским государственным архитектурно-строительным университетом (КГАСУ) разработана установка очистки дождевых сточных вод, в которой применяются гидроциклонная обработка, тонкослойное отстаивание, фильтрование через двухслойную зернистую загрузку [2]. Это позволяет снизить концентрацию взвеси в поверхностных сточных водах до 5 мг/л, содержание нефтепродуктов - до 385 мг/л, а БПКполн данных стоков - до 385 мг/л. Однако в настоящее время концентрация нефтепродуктов в дождевых и талых стоках, сбрасываемых в систему водоотведения населенных пунктов или поверхностные источники, не должна превышать 0,05 мг/л [3]. Такую эффективность очистки может обеспечить только применение физико-химических методов: сорбции или ультрафильтрации [1, 2].

Ключевые слова: поверхностные стоки, нефтепродукты и органические загрязнения, установка очистки дождевых стоков, сорбция, ультрафильтрация, опытная установка с мембранным разделителем.

При использовании для глубокой очистки поверхностных стоков сорбции наиболее целесообразно применять адсорбционные фильтры, загруженные активированными древесными углями, с направлением фильтрования сверху вниз. Также фильтры при достаточно высокой эффективности очистки воды имеют простую конструкцию, а с их эксплуатацией не возникает больших проблем [1].

Для глубокой очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов в КГА- СУ разработана установка, использующая мембранные разделители [4]. В состав установки входят емкости для воды, поступающей на очистку, мембранный разделитель, насос, трубопроводы, запорно-регулирующая арматура и система контрольно-измерительных приборов (рис. 1).

Рис. 1. Установка глубокой очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов с использованием мембранных разделителей

Работает данная установка следующим образом.

Под избыточным давлением исходная вода по трубопроводу поступает в емкость. После ее наполнения вода насосом подается в мембранный разделитель. Мембранный разделитель представляет собой модуль, собранный из нескольких трубчатых мембран, которые изготавливаются из полимерных материалов [1, 4]. [1, 4]. Мембраны пропускают воду, но задерживают нефтепродукты, частицы которых превышают размеры пор мембран [1]. Таким образом, в мембранных разделителях образуются два потока: очищенная вода (фильтрат) и стоки, сильно загрязненные нефтепродуктами (концентрат) [1]. Фильтрат под остаточным давлением отводится по трубопроводу. Концентрат под остаточным давлением по трубопроводу возвращается в емкость.

После того как вода в емкости в основном очищена, остатки концентрата насосом по трубопроводу подаются в емкость для хранения нефтепродуктов. Пока обрабатываются поверхностные стоки из первой емкости, происходит заполнение второй емкости, после чего насос подает воду в мембранный разделитель для ее глубокой очистки от нефтепродуктов. После опорожнения первой емкости в нее начинают поступать дождевые и талые сточные воды [4].

Для исследования процессов глубокой очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов в КГАСУ разработана опытная установка с мембранным разделителем [2]. На данной установке проводился ряд экспериментов по доочистке ливневых стоков с помощью мембранного разделителя типа АР-0,1Н. Поскольку давление на входе в разделитель не влияет на эффективность его работы [2], опыты проводились при давлении равном 0,1 МПа, рекомендуемом производителем разделителей этого типа.

Концентрация взвеси определялась весовым методом [5]. Концентрация нефтепродуктов определялась с помощью фотокалориметрирования раствора, полученного при экстракции нефтепродуктов четыреххлористым углеродом [5]. Расходы воды определялись объемным методом с помощью мерного цилиндра и секундомера [5]. Температура определялась с помощью ртутного термометра с ценой деления 0,1°С [5]. Результаты исследований процессов глубокой очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов с помощью мембранного разделителя АР-0,1 Н представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты исследований процессов глубокой очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов с помощью мембранного разделителя

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:
а) при концентрации нефтепродуктов в поверхностных стоках от 4,8 до 5,1 мг/л их содержание в очищенной воде составляет 0,9-1,3 мг/л; таким образом, данный тип мембранных разделителей не может быть рекомендован для доочистки ливневых стоков от нефтепродуктов;
б) рост концентрации взвешенных веществ в поверхностных стоках ведет к росту потерь напора в мембранных разделителях;
в) рост концентрации взвешенных веществ в поверхностных стоках ведет к снижению производительности мембранных разделителей по фильтрату;
г) при увеличении концентрации взвешенных веществ уменьшается эффективность работы мембранного разделителя при доочистке поверхностных стоков от нефтепродуктов.

Таким образом, необходимо продолжать исследования процессов очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов с помощью мембранных разделителей, испытывая другие типы этих аппаратов. Следует стремиться снижать концентрацию взвеси в поверхностных стоках механическими методами перед их глубокой очисткой с использованием мембранных разделителей.

 Литература:
1. Водоотводящие системы промышленных предприятий / С.В.Яковлев [и др]. - М.: Стройиздат, 1990. - 511 с.
2. Исследование процессов очистки поверхностных стоков/ А.Б.Адельшин [и др]. - Вода: химия и экология. - № 8. - 2014. - С.115-118.
3. Алексеев М.И. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий / М.И.Алексеев, А.М.Курганов. - СПб: АСВ, 2000. – 352 с.
4. Долгих С.С. Очистка нефтесодержащих сточных вод с использованием мембранных разделителей (науч. рук., к.т.н., доцент Бусарев А.В.): Сб. науч. тр. студентов. - Казань: КГАСУ, 2011. - С.41-43.
5. Бусарев А.В. Интенсификация очистки нефтесодержащих сточных вод с применением гидроциклонов с противодавлением на сливах: диссертация кан. техн. наук: 05.24.04: защищена 13.05.97. - Казань, 1997. – 244 с.

Some aspects of deep cleaning of surface drains of oil products

Cleaning of surface drains from the solid suspended substances, emulsified petroleum products and organic pollutants is carried out by mechanical and physico-chemical methods [1, 2]. Kazan state architectural-construction University (kgasu) developed a unit for cleaning rainwater sewage, which uses hydrocyclone processing, thinlayer sedimentation, filtration through granular loading dual layer [2]. This allows to reduce the concentration of suspended solids in surface wastewater to 5 mg/l, the oil content of 385 mg/l and effluent BoD data up to 385 mg/L. However, at present, the concentration of oil products in rainwater and snowmelt runoff discharged into the Sewerage system of settlements or surface sources should not exceed 0.05 mg/l [3]. Such purification efficiency can be ensured only by the use of physico-chemical methods: adsorption or ultrafiltration [1, 2].

Key words: surface runoff, petroleum products and organic contaminants treatment plant rainwater runoff, sorption, ultrafiltration pilot plant with a membrane separator.

Busarev Andrey Valerievich, Ph.D. (Engineering), associate Professor, E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Selyugin Alexander Sergeevich, Ph.D. (Engineering), associate Professor, E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Kayumov Fanil Faritovich, postgraduate student, E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

The Department of water supply and sanitation, Kazan state University of architecture and construction. 420043, Kazan, Zelenaya str., 1. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Журнал «Вода Magazine», №10 (110), 2016 г.