способ очистки нефтесодержащих сточных вод

Формула изобретения

1. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий обработку их солью алюминия и полиакриламидом, отличающийся тем, что в качестве соли алюминия используют пентагидроксохлорид алюминия в виде водного коллоидного раствора, а обработку осуществляют полимерколлоидным комплексом, полученным путем смешения 0,1-1,0%-ного водного раствора полиакриламида с пентагидроксохлоридом алюминия, при мольном соотношении Al³⁺: звено полиакриламида, равном (6÷10):1, причем полимер-коллоидный комплекс вводят в количестве 1,5-5 мг/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что берут пентагидроксохлорид алюминия состава, в котором мольное отношение Cl^-/Al³⁺=0,46-0,52.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, а также нефтебаз, нефтепромыслов и предприятий, в производственном цикле которых образуются сточные воды, содержащие нефть и продукты переработки нефти.

Существует целый ряд методов для их очистки [Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефти. Л.: Недра. 1983]. Выбор того или иного метода определяется составом сточных вод, их объемом и последующим использованием очищенных сточных вод. Для нефтеперерабатывающих заводов характерны высокий уровень потребления свежей и оборотной воды с образованием больших количеств сточных вод, загрязненных нефтепродуктами в эмульгированном виде, поверхностно-активными веществами и механическими примесями. Особенностью таких вод является то, что загрязняющие компоненты находятся в них в коллоидно-диспергированном состоянии и простые механические методы их отделения (фильтрование, отстой) оказываются неэффективными. В связи с этим возникает необходимость в использовании специальных химических реагентов для разрушения стойких нефтяных эмульсий. Проблема осложняется тем, что доочистка сточных вод на биологических станциях может быть затруднена из-за завышенного содержания сульфидов и сульфатов в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Одним из выходов является создание замкнутой системы водного хозяйства завода, но для этого необходимо, чтобы очищенная вода содержала минимальное количество нефтепродуктов с тем, чтобы ее можно было использовать в технологических нуждах ["Проблемы научно-технического обеспечения нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса". Тезисы докладов научно-практической конференции. Уфа. 1999. С.101].

В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили физико-химические методы очистки нефтесодержащих сточных вод с использованием гидролизующихся солей алюминия, полимерных флокулянтов, а также их смесей [Соколов В.П., Чикунова Л.А. Физико-химические методы глубокой очистки вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977].

Нефтепродукты в сточных водах находятся, как правило, в виде стойких эмульсий, для разрушения которых необходимо использовать ионы поливалентных металлов, прежде всего алюминия, в достаточно больших количествах. Следствием этого является завышенное содержание остаточного алюминия в очищенной воде, превышающее допустимые нормы, контролируемые органами охраны окружающей среды. Для снижения дозы соли алюминия при очистке нефтесодержащих сточных вод применяют водорастворимые органические полимеры ионогенной и неионогенной природы.

Известен способ очистки нефтепромысловых сточных вод путем обработки последних сульфатом алюминия и водорастворимым полимером, который представляет собой привитой сополимер акрилонитрила на бутадиен-стирольном латексе, содержащий анионактивные и амидные группы, возникающие при щелочном гидролизе сополимера [А.с. СССР 1373691. С 02 F 1/56. 1988]. Обработка сточных вод проводится путем введения раствора сульфата алюминия, перемешивания, введения раствора полимера, медленного перемешивания и отстаивания.

Данный способ пригоден для очистки сточных вод с большим содержанием взвешенных глинистых частиц, но предполагает большой расход сульфата алюминия - 100 мг/л, что является его недостатком.

Известен способ очистки нефтесодержащих сточных вод с помощью водорастворимых катионных полимеров на основе винилпиридина и диметилдиаллиламмоний хлорида [Буцева Л.Н., Гандурина Л.В. "Физико-химические методы в технологии очистки промышленных сточных вод". Сборник научных трудов ВНИИВодгео. М. 1987. С.30].

Недостатком данного способа являются высокие дозы водорастворимого полимера, большая зависимость степени очистки от содержания солей в сточной воде и низкая эффективность очистки от нефтепродуктов (70-73%).

Наиболее близким является способ очистки нефтесодержащих сточных вод путем их обработки сульфатом алюминия и полиакриламидом, причем для увеличения активности полиакриламида его водный раствор обрабатывают упругими колебаниями в режиме струйно-гравитационного поля при одновременном диспергировании воздуха [А.с. СССР 1399271, С 02 F 1/52.1988]. Предполагается, что такая предварительная обработка полиакриламида способствует переходу его макромолекул к более развернутым конформациям, что приводит к увеличению флокулирующего эффекта.

Недостатками данного способа являются:

во-первых, его относительная сложность в выполнении, предполагающая использование специального устройства - гидроакустического излучателя вихревого типа, помещаемого в поток очищаемой воды;

во-вторых, необходимость поддержания определенной интенсивности вибрационных колебаний, превышение которой (более 2 Вт/см²) приводит к деструкции макромолекул полиакриламида и снижению его флоккулирующей способности;

в-третьих, используются две системы приготовления и дозировки рабочих растворов реагентов - для сульфата алюминия и для полиакриламида;

в-четвертых, большой расход сульфата алюминия - до 25 мг/л и, как следствие, завышенное количество остаточного алюминия в очищаемой воде;

в-пятых, невысокая степень очистки воды от нефтепродуктов - 82-84%.

В предлагаемом изобретении решается важная задача очистки нефтесодержащих сточных вод при низких дозах реагентов, обеспечивающих остаточное содержание нефтепродуктов и алюминия в очищенной воде ниже нормативов, принятых в отрасли.

При реализации предлагаемого способа очистки нефтесодержащих сточных вод получают следующий результат:

во-первых, упрощение технологии и аппаратурного оформления процесса, т.к. используется один реагент для очистки;

во-вторых, доза реагента для очистки нефтесодержащих сточных вод существенно ниже, чем в аналогичном способе, а степень очистки от нефтепродуктов выше;

в-третьих, реагент эффективно очищает нефтесодержащие сточные воды в широком интервале концентраций содержащихся в них нефтепродуктов.

Поставленный технический результат достигается в способе очистки нефтесодержащих сточных вод путем обработки их полимерколлоидным комплексом, полученным при смешении водного коллоидного раствора пентагидроксохлорида алюминия (ПГХА) с 0,1-1,0%-ным водным раствором полиакриламида (ПАА), при мольном отношении Al³⁺: звено полиакриламида, равном (6÷10):1, причем полимерколлоидный комплекс вводят в количестве 1,5-5 мг/л. При этом используется ПГХА состава, в котором мольное отношение Cl^-/Al³⁺=0.46-0.52.

ПГХА такого состава представляет собой в водном растворе коллоидные частицы полимерной природы и при смешении с водным раствором неионогенного ПАА образует интерполимерные комплексы за счет кооперативных донорно-акцепторных взаимодействий. По существу такие интерполимерные комплексы представляют собой полимерколлоидные комплексы (ПКК) органоминеральной природы, имеют большие размеры, сочетающиеся с большой величиной положительного заряда и выполняют роль катионоактивных полимерных флокулянтов. При избытке в ПКК частиц ПГХА последние выполняют роль деэмульгаторов, разрушающих нефтяную эмульсию. Макромолекулы же ПКК выполняют роль коллекторов (флотореагентов), объединяя микрокапли нефтепродуктов в большие образования, флотируемые на поверхность очищаемой воды пузырьками барботируемого через нее воздуха.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В этом примере обусловлено влияние состава ПКК на степень очистки нефтесодержащей сточной воды, в качестве которой использованы реальные сточные воды системы канализации НПЗ, имеющие нейтральную и слабощелочную реакцию со следующими характеристиками: рН 8,1÷9,5, содержание нефтепродуктов - 110÷600 мг/л. В колбу на 500 см³ помещают 100 см 1%-ного водного раствора ПАА [ТУ 6-01-1049-81] и добавляют при перемешивании 6%-ный водный раствор (по Al ³⁺) ПГХА в количествах, соответствующих отношению Al ³⁺:звено ПАА от 4:1 до 12:1 (моль). Перемешивание проводят в течение 5 минут и далее выдерживают реакционную массу при комнатной температуре в течение 2 часов. Часть образовавшегося ПКК отбирают и готовят рабочий раствор реагента разбавлением водой до концентрации ПАА, равной 0,1% мас.

Очистку сточной воды проводят в стеклянной колонке с пористой перегородкой (керамический фильтр №4), в которую заливают 300 см нефтесодержащей сточной воды и через нижнее отверстие подают воздух от компрессора с постоянной скоростью 120 см ³/мин. После добавления дозы реагента и 20 минут флотации через кран в нижней части колонки отбирают пробу очищенной воды и анализируют на содержание нефтепродуктов (табл.2)

Таблица 1. Влияние состава ПКК на степень очистки нефтесодержащей сточной воды
Обозначение реагента	Отношение Al3+ звено ПАА (мольн.) в исходной смеси	Содержание нефтепродуктов после очистки, мг/л	Степень очистки, %
ПКК-4	4:1	10,0	95,2
ПКК-6	6:1	3,6	98,3
ПКК-8	8:1	2,4	98,8
ПКК-10	10:1	2,1	99,0
ПКК-12	12:1	3,8	98,2
Доза реагента - 3 мг/л по ПАА; содержание нефтепродуктов в исходной воде - 210 мг/л.

Из данных табл.1 следует, что наибольшей эффективностью при данной дозе реагента обладают поликомплексы с мольным отношением Al³⁺ : звено ПАА, равным (6÷10):1. Дальнейшее увеличение его нецелесообразно, т.к. степень очистки падает, а количество алюминия в ПКК возрастает.

Пример 2. В этом примере обусловлено влияние дозы ПКК - 6 на степень очистки нефтесодержащей сточной воды. Очистку проводят аналогично примеру 1. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2. Влияние дозы ПКК-6 на степень очистки нефтесодержащей сточной воды .
№№ п.п.	Доза реагента, мг/л	Содержание нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л	Степень очистки, %
1	1,0	5,4	97,0
2	1,5	2,1	99,0
3	2	2,0	99,0
4	3	3,6	98,3
5	4	3,8	98,3
6	5	3,8	98,2
7	6	5,1	97,5
Содержание нефтепродуктов в исходной воде - 210 мг/л.

Из данных табл.2 следует, что оптимальная доза реагента лежит в интервале 1,5-5,0 мг/л. При дальнейшем ее увеличении наблюдается явление стабилизации эмульсии и происходит снижение степени очистки.

Пример 3. В этом примере обусловлена эффективность ПКК при очистке сточных вод с различным содержанием нефтепродуктов. Очистку проводят в соответствии с примером 1.

Таблица 3. Эффективность ПКК при очистке сточных вод с различным содержанием нефтепродуктов .
Реагент	Содержание нефтепродуктов, мг/л		Степень очистки, %
	до очистки	после очистки
	600	12,8	97,8
ПКК-6	210	3,6	98,3
	160	3,3	98,0
	110	2,6	97,6
	600	10,3	98,2
	210	2,1	99,0
ПКК-10	160	2,8	98,2
	110	2,4	97,8
Доза реагента - 3,0 мг/л.

Из данных табл.3 видно, что ПКК обладают высокой эффективностью при очистке сточных вод в широком интервале содержания в них нефтепродуктов.

Пример 4. В этом примере представлена эффективность ПКК при очистке нефтесодержащих сточных вод в сравнении с другими используемыми для этих целей реагентами, в качестве которых взяты: СА-сульфат алюминия; ВПК-402-полидиметилдиаллиламмоний хлорид; КФ-99-сополимер акриламида и диметиламиноэтилметакрилата.

Очистку нефтесодержащих сточных вод проводили по аналогии с примером 1 (табл.4).

Таблица 4. Результаты очистки нефтесодержащих сточных вод различными реагентами.
№№ п.п.	Реагент	Доза, мг/л	Содержание нефтепродуктов, мг/л		Степень очистки, %
			до очистки	после очистки
1	ПАА	6	110	24,4	77,8
2	ВПК - 402	6	110	40,3	63,3
3	СА+ВПК - 402	18,3+2,8	110	15,6	85,8
4	КФ-99	6,0	110	12,7	88,4
5	ПКК-6	3,0	210	3,6	98,3
6	ПКК-10	3,0	210	2,1	99,0
7	СА+ПАА	25,0+1,0	45,3	5,3	89,0
	(прототип)

Из данных табл.4 следует, что ПКК обладают максимальной эффективностью очистки, обеспечивающий низкий уровень остаточных нефтепродуктов в очищенной воде.