способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов, включающий фильтрование воды через слой масла, отличающийся тем, что очистку осуществляют в непрерывном режиме, пропуская загрязненную воду через масляный слой, состоящий из высококипящих фракций нефти, до достижения объемных отношений масла к нефти 1:20.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что доочистку воды от нефти до гигиенических нормативов осуществляют пропусканием ее через сорбционный фильтр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты окружающей среды, в частности водного бассейна, от загрязнения нефтью (нефтепродуктами) и может быть использовано для глубокой очистки воды от нефти и ее регенерации, при ее добыче и транспортировке, переработке нефти в нефтепродукты и их утилизации из промышленных водостоков, а также при ликвидации последствий аварийных ситуаций, вызывающих загрязнение водоемов нефтью или нефтепродуктами.

Известен способ разделения двух несмешивающихся жидкостей и устройство для его осуществления [1], где смесь нефти с водой подается в разделительную емкость, наполненную водой при наличии поверхностного слоя нефти. Благодаря конструктивным особенностям и расположению разделительных перегородок это устройство позволяет отделить нефть от воды и обеспечить ее остаточную концентрацию в воде от 5 до 15 мг/л при исходном содержании нефти от 50 до 1500 мг/л.

Недостаток этого способа заключается в том, что удовлетворительные результаты можно получить лишь при очистке отдельных видов нефти и нефтепродуктов, обладающих минимальной растворимостью в воде и не образующих с водой устойчивые эмульсии. Известно [2], что растворимость нефти и нефтепродуктов в воде составляет (мг/л): 10-50 для нефти, 9-505 для бензинов, 8-22 для дизельного топлива (солярное масло), 1780 для бензола, 515 для толуола, 175 для о-ксилола. С другой стороны, в водно-нефтяных смесях, содержащих различные детергенты и электролиты, всегда образуются устойчивые эмульсии. Поэтому качественной очистки воды от углеводородов этим способом достигнуть нельзя. Это связано с тем, что удаляется только плавающая нефть, а растворенная и эмульгированная составляющая загрязнения не извлекается. Таким образом, этот способ обладает низкой степенью очистки воды от нефти.

Наиболее близким по достигаемым результатам очистки нефтепромысловых сточных вод является способ [3], в котором нефтепромысловую воду пропускают через нефтяной фильтр, отстаивают в резервуаре и по трубопроводу самотеком подают через распределитель на солярный фильтр, проходя через который вода доочищается и поступает по трубопроводу потребителю, например для закачки в продуктивные пласты с целью поддержания пластового давления. Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенной воде составляет 6-9 мг/л. Недостатками этого способа являются его несовершенная технология, а именно его многостадийность, работа в периодическом режиме и применение солярного масла в качестве углеводородного фильтра.

Солярное масло продукт фракционной перегонки нефти в интервале температур от 250 до 400°С, плотностью 0,88-0,91, и химический состав которого зависит от природы исходной нефти, а содержание ароматических углеводородов может достигнуть 30% [4]. Известно, что растворимость нефтепродуктов в воде увеличивается в ряду парафины - циклопарафины - ароматические углеводороды, а растворимость солярного масла в воде может достигнуть 22 мг/л [2]. Следовательно, применение фильтров на основе нефти и солярного масла не может обеспечить качественную очистку сточных вод, особенно, если в них содержатся ароматические и циклопарафиновые углеводороды.

Остаточное содержание нефтепродуктов в воде, как указано в прототипе 6-9 мг/л, может быть достигнуто только при использовании особых высокотемпературных фракций солярного масла.

При очистке нефти или нефтепродуктов, богатых ароматическими и циклопарафиновыми углеводородами, будут образованы смеси солярного масла с нефтью, обладающие высокой растворимостью в воде. В результате остаточное содержание нефти в очищенной воде еще более вырастет. Следовательно, такой способ не может быть рекомендован для очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Поэтому этот способ [3] очистки воды не позволяет достигнуть гигиенических нормативов и авторы рекомендуют использовать полученную воду для закачки в продуктивные пласты с целью поддержания пластового давления.

Задача изобретения - упрощение процесса и повышение степени очистки загрязненных нефтью вод.

Технический результат - осуществление процесса очистки в одну стадию, в непрерывном режиме, очистка воды до установленных гигиенических нормативов.

Это достигается тем, что очистку сточной воды от нефти и нефтепродуктов осуществляют в непрерывном режиме пропусканием через масляный слой, состоящий из высококипящих фракций нефти (далее по тексту масло), до достижения объемных отношений масла к нефти 1:20. Доочистку воды от нефти до гигиенических нормативов осуществляют пропусканием ее через сорбционный фильтр.

Способ позволяет очистить загрязненную нефтью воду до требуемых гигиенических нормативов в непрерывном режиме при минимальных расходах масел. При этом более 99% нефти, содержащейся в очищаемой воде, задерживается в гидрофобном фильтре, что позволяет снизить нагрузку на сорбенты.

Такая последовательность процедур очистки воды позволяет количественно регенерировать нефть и нефтепродукты, увеличить срок службы сорбентов и снизить стоимость процесса очистки воды.

При этом не требуется дополнительная очистка воды, и она может быть сброшена в водоемы или использована по назначению.

Пример 1. Сточная вода с содержанием нефтепродуктов 5300 мг/л поступает на масляный слой толщиной 30 мм. Очищенная вода содержит 2 мг/л нефти. Для доочистки до гигиенических нормативов вода проходит через сорбционный фильтр. Содержание нефти в воде после сорбционной очистки составляет 0,05 мг/л.

При прохождении сточной воды через гидрофобный фильтр нефть задерживается в масле. Когда нефтемасляный слой достигает толщины 600 мм, его удаляют, загружают новую порцию масла и процесс очистки воды осуществляют, как описано выше.

Извлеченный нефтяной слой, содержащий 5% масла по объему, возвращают в нефтяную трубу или используют по назначению.

Сорбционный фильтр, заполненный сорбентом для нефти, подлежит замене при появлении проскока нефти на выходе.

Результаты экспериментальных исследований при испытании известного способа очистки нефтепромысловых сточных вод и предложенного приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Таблица 1
Параметры процесса очистки сточной воды, содержащей 5300 мг/л нефти, по способу-прототипу
Пример №	Высота нефтяного фильтрующего слоя, мм	Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенной сточной воде после фильтрации ее через слой нефти, мг/л	Высота слоя солярового масла, мм	Соотношение объема солярового масла к объему уловленной нефти	Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенной сточной воде после фильтрации ее через слой солярового масла, м/гл
2	500	127	50	1:0	6,0
3	500	140	50	1:0,16	8,0
4	500	150	50	1:0,33	7,0
5	500	130	50	1:0,66	9,0
6	500	141	50	1:1.0	8,0
7	500	146	50	1:1,33	7,0
8	500	138	50	1:1,66	9,0
9	500	157	50	1:3,33	52,0
10	500	162	50	1:6,66	80,0
11	500	155	50	1:10	112,0

Таблица 2
Параметры процесса очистки сточной воды, содержащей 5300 мг/л нефти, по предлагаемому способу
Пример №	Высота фильтрующего слоя масла, мм	Соотношение слоя масла к уловленной нефти	Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенной сточной воде, мг/л
			Масло	После нефтяного сорбента
2	30	1:0	2,0	0,03
3	30	1:0,16	2,0	0,03
4	30	1:0,33	2,1	0,03
5	30	1:0,66	2.1	0,03
6	30	1:1,0	2,2	0,03
7	30	1:1,33	2,2	0,04
8	30	1:1,66	2,2	0,03
9	30	1:3,33	2,5	0,04
10	30	1:6,66	2,7	0,04
11	30	1:10	3,0	0,05
12	30	1:20	4,0	0,05

Из данных таблиц 1 и 2 видно, что в прототипе при соотношении солярного масла к нефти 1:1,66 (пример 8) содержание нефти в воде возрастает в 1,5 раза по сравнению с фоновым раствором (примером 2), тогда как в предлагаемом 1,1 раза. При соотношении 1:10 (пример 11) в прототипе содержание нефти возрастает в 18,5 раза, тогда как в предлагаемом в 1,5 раза, а при увеличении соотношения слоя масло/нефть до 1:20 (пример 12) содержание нефти возрастает в 2 раза от первоначального (этот диапазон в прототипе отсутствует).

Таким образом, гидрофобный фильтр, даже при соотношении масла к нефти 1:20 (пример 12), позволяет очистить воду в 1,5 раза эффективнее, чем фоновый раствор в прототипе (пример 2).

Предложенный способ может быть применен для глубокой очистки воды от нефти и ее регенерации, при ее добыче и транспортировке, переработке нефти в нефтепродукты и их утилизации из промышленных водостоков, а также при ликвидации последствий аварийных ситуаций, вызывающих загрязнение водоемов нефтью или нефтепродуктами.

Список использованных источников

1. Патент № 1805991 A3, В01D 17/02, 1991 г.

2. Карякин А.В., Грибовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод. - М.: Химия, 1987. - 304 с.

3. Авторское свидетельство № 1754666 А1, С02F 1/58, 1992 г.

4. Краткая химическая энциклопедия. Ред. кол., отв. ред. И.Л.Кнунянц, том 4 - М.: Советская энциклопедия, 1965.