RU2159743C1

RU2159743C1 - Method of purification of highly polluted water

Info

Publication number: RU2159743C1
Application number: RU99122928A
Authority: RU
Inventors: А.П. Зиновьев; В.Н. Филиппов; Э.З. Галямов
Original assignee: Уфимский государственный нефтяной технический университет
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2000-11-27

Abstract

FIELD: purification of water highly polluted with organic compounds, mainly in emergency situations. SUBSTANCE: method is realized by mixing of highly polluted water with fibrous material and absorbent, and subsequent filtration through perforated sieve. Fibrous material is used in form carbon nanotubes, and absorbent in form of foam plastic with the following amounts of components, wt%: carbon nanotubes 5-30; foam plastic 70-95. EFFECT: higher efficiency of purification of highly polluted water. 3 cl, 1 dwg, 2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области технологии очистки промышленных сточных вод преимущественно в аварийных ситуациях, при авариях на нефтепромыслых, нефтеперерабатывающих предприятиях, трубопроводном транспорте, предприятиях химической промышленности, сопровождающихся мощными загрязнениями водного бассейна, и может быть использовано для создания промышленных стационарных или мобильных очистных установок. The invention relates to the field of industrial wastewater treatment technology mainly in emergency situations, during accidents at oil fields, oil refineries, pipeline transport, chemical industry enterprises, accompanied by powerful pollution of the water basin, and can be used to create industrial stationary or mobile treatment plants.

К настоящему времени разработаны многочисленные способы и устройства для очистки воды от органических загрязнений с использованием природных и синтетических адсорберов, наиболее эффективными из которых считаются активированные угли и ионообменные смолы. Известно совместное использование для очистки воды, в том числе промышленной, адсорбентов различных типов (Патент США N 4913808, кл. B 01 D 27/02, 1990). To date, numerous methods and devices have been developed for purifying water from organic contaminants using natural and synthetic adsorbers, the most effective of which are activated carbons and ion-exchange resins. Known joint use for water purification, including industrial, adsorbents of various types (US Patent N 4913808, CL B 01 D 27/02, 1990).

Указанные способа и устройства либо громоздки и многостадийны, либо не обеспечивают достаточной степени очистки и быстро теряют эффективность в условиях сильнозагрязненных (до 1000 - 2000 мг/л) нефтепродуктами вод, что характерно для аварийных ситуаций и обычных условий водообеспечения в нефтедобывающих районах России. The indicated methods and devices are either bulky and multi-stage, or do not provide a sufficient degree of purification and quickly lose their effectiveness under conditions of highly contaminated (up to 1000 - 2000 mg / l) oil water products, which is typical for emergencies and normal water supply conditions in oil-producing regions of Russia.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ очистки сточных вод (Патент РФ N 2063383, кл. C 02 F 1/28, Б.И. N 19, 1996) - прием совместного применения волокнистых и порошкообразных адсорбентов, который сочетает преимущества и уменьшает недостатки отдельных адсорбентов при определенных соотношениях между ними. Данный подход целесообразен в тех случаях, когда необходимо снизить стоимость адсорбента без ухудшения его показателей или требуется увеличить эффективность композиции выше эффективности каждого из компонентов в отдельности. При этом степень очистки сточных вод может быть увеличена в четыре и более раза по сравнению с отдельно взятыми компонентами при общем снижении времени контакта с адсорбентами. Так, смеси 35 - 90% оксида алюминия с 10 - 65% активированной целлюлозы обеспечивают очистку сточных вод от нефтепродуктов в 20 раз, а взятые по отдельности компоненты снижают содержание нефтепродуктов в 2 - 5 раз. Closest to the claimed technical solution is a method of wastewater treatment (RF Patent N 2063383, class C 02 F 1/28, B.I. N 19, 1996) - the combined use of fibrous and powder adsorbents, which combines the advantages and reduces the disadvantages individual adsorbents with certain ratios between them. This approach is advisable in cases where it is necessary to reduce the cost of the adsorbent without impairing its performance or you want to increase the effectiveness of the composition above the efficiency of each of the components separately. Moreover, the degree of wastewater treatment can be increased four or more times compared with individual components with a general reduction in contact time with adsorbents. Thus, mixtures of 35 - 90% alumina with 10 - 65% activated cellulose provide a 20-time purification of oil products from oil products, and individually taken components reduce the oil product content by 2 - 5 times.

Однако предложенное техническое решение неэффективно для глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов, особенно при высокой их исходной концентрации. However, the proposed technical solution is ineffective for deep wastewater treatment from oil products, especially at a high initial concentration.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности очистки сильнозагрязненных вод. The present invention solves the technical problem of increasing the efficiency of treatment of highly contaminated water.

Указанная техническая задача решается следующим образом. В способе очистки сильнозагрязненной воды с использованием волокнистого материала и адсорбента, где согласно изобретению в качестве волокнистого материала используют углеродные нанотрубки, а в качестве адсорбента - гранулированный поропласт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеродные нанотрубки - 5 - 30
Поропласт - 70 - 95
Способ осуществляют следующим образом. Сильнозагрязненную воду перемешивают с углеродными нанотрубками и поропластом в емкости с последующей фильтрацией через перфорированное сито.The specified technical problem is solved as follows. In a method for purifying highly contaminated water using a fibrous material and an adsorbent, where according to the invention carbon nanotubes are used as a fibrous material, and granular polystyrene is used as an adsorbent in the following ratio of components, wt.%:
Carbon Nanotubes - 5 - 30
Poroplast - 70 - 95
The method is as follows. Heavily contaminated water is mixed with carbon nanotubes and foam in a container, followed by filtration through a perforated sieve.

Углеродные нанотрубки представляют собой продукт термокаталитического пиролиза углеводородного сырья на никелевом катализаторе. Carbon nanotubes are a product of thermocatalytic pyrolysis of hydrocarbon feedstocks on a nickel catalyst.

Гранулированный поропласт представляет собой материал, полученный путем спекания измельченного поливинилхлорида. Granular polystyrene is a material obtained by sintering of crushed polyvinyl chloride.

Синергизм предлагаемой композиции - углеродные нанотрубки в сочетании с поропластом для очистки сточных вод при концентрации нефтепродуктов 200 и 2000 мг/л наглядно показан в таблице 1 при сравнении с отдельно взятыми компонентами. Прелагаемое решение обеспечивает заявляемые решения и соответствует критерию "новизна". The synergism of the proposed composition is carbon nanotubes in combination with a poroplast for wastewater treatment at a concentration of oil products of 200 and 2000 mg / l is clearly shown in table 1 when compared with individual components. The proposed solution provides the claimed solutions and meets the criterion of "novelty."

Оптимальное соотношение в композиции углеродных нанотрубок и поропласта является 20: 80 мас.%. Минимальное количество нанотрубок является 5 мас.%, так как меньшее количество не обеспечивает более глубокую степень очистки сильнозагрязненных сточных вод. При концентрациях углеродных нанотрубок свыше 30 мас. % не обеспечивается достаточного синергизма для проведения глубокой очистки сильнозагрязненных стоков, что наглядно показано в таблице 2. The optimal ratio in the composition of carbon nanotubes and foam is 20: 80 wt.%. The minimum number of nanotubes is 5 wt.%, Since a smaller amount does not provide a deeper degree of purification of highly contaminated wastewater. At concentrations of carbon nanotubes over 30 wt. % does not provide sufficient synergy for deep cleaning of heavily polluted effluents, which is clearly shown in table 2.

Очистка сильнозагрязненной органическими соединениями воды предложенным способом описана примерами. The purification of water heavily contaminated with organic compounds by the proposed method is described by examples.

Пример 1. Модельную воду, содержащую 200 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов, подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 95:5 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 229,7. Example 1. Model water containing 200 mg / l of emulsified and water-soluble oil products was fed into a container filled with adsorbents at a ratio of poroplast and carbon nanotubes of 95: 5 (wt.%) And containing a mixing device (Fig. 1). The composition consisting of carbon nanotubes and a foam plastic is loaded into a glass 2 of a container 1 through a hatch 5. Waste water is supplied through a pipe 6, after which the mixing device 3 is turned on. The mixing device rotates at a speed of 180 rpm, and cleaning is carried out for 30 minutes . Then open the valve 9 of the pipe 7 to drain the purified water. The coefficient of water purification from oil products amounted to 229.7.

Пример 2. Модельную воду, содержащую 200 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов, подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 80:20 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 400. Example 2. Model water containing 200 mg / l of emulsified and water-soluble oil products was fed into a container filled with adsorbents at a ratio of poroplast and carbon nanotubes of 80:20 (wt.%) And containing a mixing device (Fig. 1). The composition consisting of carbon nanotubes and a foam plastic is loaded into a glass 2 of a container 1 through a hatch 5. Waste water is supplied through a pipe 6, after which the mixing device 3 is turned on. The mixing device rotates at a speed of 180 rpm, and cleaning is carried out for 30 minutes . Then open the valve 9 of the pipe 7 to drain the purified water. The coefficient of water purification from oil products amounted to 400.

Пример 3. Модельную воду, содержащую 200 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 70:30 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 377,4. Example 3. Model water containing 200 mg / l of emulsified and water-soluble oil products was fed into a container filled with adsorbents at a ratio of poroplast and carbon nanotubes of 70:30 (wt.%) And containing a mixing device (Fig. 1). The composition consisting of carbon nanotubes and a foam plastic is loaded into a glass 2 of a container 1 through a hatch 5. Waste water is supplied through a pipe 6, after which the mixing device 3 is turned on. The mixing device rotates at a speed of 180 rpm, and cleaning is carried out for 30 minutes . Then open the valve 9 of the pipe 7 to drain the purified water. The coefficient of water purification from oil products amounted to 377.4.

Пример 4. Модельную воду, содержащую 2000 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов, подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 80:20 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 380,1. Example 4. Model water containing 2000 mg / l of emulsified and water-soluble oil products was fed into a container filled with adsorbents at a ratio of poroplast and carbon nanotubes of 80:20 (wt.%) And containing a mixing device (Fig. 1). The composition consisting of carbon nanotubes and a foam plastic is loaded into a glass 2 of a container 1 through a hatch 5. Waste water is supplied through a pipe 6, after which the mixing device 3 is turned on. The mixing device rotates at a speed of 180 rpm, and cleaning is carried out for 30 minutes . Then open the valve 9 of the pipe 7 to drain the purified water. The coefficient of water purification from oil products amounted to 380.1.

Пример 5. Модельную воду, содержащую 2000 мг/л поверхностно-активных веществ (ПАВ), подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 80:20 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство (фиг. 1). Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от ПАВ составил 21621,6. Example 5. Model water containing 2000 mg / l of surface-active substances (surfactants) was fed into a container filled with adsorbents at a ratio of poroplast and carbon nanotubes of 80:20 (wt.%) And containing a mixing device (Fig. 1). The composition consisting of carbon nanotubes and a foam plastic is loaded into a glass 2 of a container 1 through a hatch 5. Waste water is supplied through a pipe 6, after which the mixing device 3 is turned on. The mixing device rotates at a speed of 180 rpm, and cleaning is carried out for 30 minutes . Then open the valve 9 of the pipe 7 to drain the purified water. The coefficient of water purification from surfactants amounted to 21621.6.

Сравнение предлагаемого способа очистки воды от нефтепродуктов и прототипа показало, что заявляемый способ обеспечивает более высокую степень очистки от нефтепродуктов, чем способ по прототипу, и может быть использован для создания промышленных стационарных или мобильных очистных установок. Comparison of the proposed method of water purification from oil products and the prototype showed that the inventive method provides a higher degree of purification from oil than the method according to the prototype, and can be used to create industrial stationary or mobile treatment plants.

Claims

1. The method of purification of highly contaminated water using a fibrous material and an adsorbent, characterized in that carbon nanotubes are used as the fibrous material, and granular polystyrene is used as the adsorbent in the following ratio, wt.%:
Carbon Nanotubes - 5 - 30
Poroplast - 70 - 95
2. The method of purification of heavily contaminated water according to claim 1, characterized in that the carbon nanotubes are a product of thermocatalytic pyrolysis of hydrocarbon feedstocks on a nickel catalyst.

3. The method according to claim 1, characterized in that the granular poroplast is a material obtained by sintering of crushed polyvinyl chloride.