Промышленные полы
для любых условий эксплуатации
В каталог продукции

Очистка воды шунгитом

18 Июн 2013 Шунгит

Шунгитовый сорбционный материал для очистки сточных и оборотных вод.

С. И. Ануфриева В.И Исаев, Ю.Н. Лосев, И.О. Крылов (ВИМС), Конышев (ГЕОТЕХВИМС).

Увеличивающиеся масштабы производства и повышение требований к качеству воды диктуют поиск все более эффективных способов удаления загрязнений из природных и сточных вод, возврата очищенных стоков для повторного использования. Среди методов, успешно применяющихся для решения этой задачи сорбционная очистка воды является одним из наиболее эффективных. К преимуществам сорбционного метода относятся: возможность удаления загрязнений чрезвычайно широкой природы практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости, отсутствие вторичных загрязнений и управляемость процессом. Под сорбционной очисткой воды обычно понимают сорбцию (концентрирование) веществ на поверхности или в объеме пор твердого материала.

Наиболее характерные и широко распространенные загрязнители сточных вод промышленных предприятий — нефтепродукта. По данным ЮНЕСКО, нефтепродукты принадлежат к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды вследствие их высокой токсичности. Под понятием «нефтепродукты» подразумевается неидентифицированная группа углеводородов нефти, мазута, керосина, масел и их смесей. Эти соединения могут находиться в растворах в эмульгированном или растворенном виде или образовывать на поверхности водной фазы плавающий слой. В зависимости от агрегатного состояния нефтепродуктов очистку промышленных сточных вод производят различными способами в каждом конкретном случае.

Для очистки низкоконцентрированных растворов сточных вод от нефтепродуктов перспективен сорбционный метод с использованием разнообразных искусственных и естественных сорбентов. Учитывая дороговизну и дефицитность уже зарекомендовавших себя актированных углей, в настоящее время проводят исследования по применению в качестве сорбентов других углеродных материалов: природных термоуглей, торфов, высокозольных сланцев, коксов и полукоксов. С эгой точки зрения целесообразной и полезной является оценка возможностей применения в качестве адсорбентов углеродсодержащих шунгитовых пород, широко распространенных в Карелии, которые сочетают в себе свойства минеральных и синтетических сорбентов.

Нами были проведены исследования по возможности применения шунгитовой породы, содержащей 20 — 35% углерода, прошедшей соответствующую модификацию, в качестве сорбционного материала для доочистки нефтесодержащих сточных и оборотных вод. Химический состав сорбционного материала приведен в табл. 1 .

Таблица 1.

Химический состав шунгита, используемого в качестве сорбента.

Элемент, компонент Содержание % массы
1 Оксид алюминия Al2 O3 4,05
2 Оксид железа ( III) Fe2 O3 1,01
3 Оксид железа (II ) Fe2 O 0,32
4 Оксид калия K2 O 1,23
5 Оксид кальция Ca O 0,12
6 Оксид кремния Si O2 36,46
7 Оксид магния Mg O 0,56
8 Оксид марганца Mn O 0,12
9 Оксид натрия Na2 O 0,36
10 Оксид титана Ti O2 0,24
11 Оксид фосфора P2 O3 0,03
12 Барий Ba 0,32
13 Бор B 0,004
14 Ванадий V 0,015
15 Кобальт Co 0,00014
16 Медь Cu 0,0037
17 Молибден Mo 0,0031
18 Мышьяк As 0,00035
19 Никель Ni 0,0085
20 Свинец Pb 0,0225
21 Сера S 0,37
22 Стронций St 0,001
23 Углерод C 26,26
24 Хром Cr 0,0072
25 Цинк Zn 0,0067
26 Влажность H2O 0,78
27 H2O 1,40
28 Потеря при прокаливании ППП 32,78

В статических и динамических режимах изучена сорбция различных классов нефтепродуктов из модельных и реальных; сточных вод и зависимости от параметров процессов (скорость фильтрации, фракционный состав, величина загрузки н др.). Лабораторные исследования по оценке эффективности использования шунгита как сорбента для очистки сточных вод проводились в сопоставлении с активным углем, полученным способом пиролиза бурого угля на Жидевской обогатительной фабрике. В качестве отдельных загрязняющих веществ были использованы керосин, дизельное топливо (дт) к отработанное моторное масло (омм) , частично имитирующее загрязнение в ливневой воде.

Результаты очистки сточных вод от нефтепродуктов на шунгите свидетельствуют о его высоких сорбционных свойствах, не уступающих аналогичным показателям , достигаемым на активном угле, являющихся в настоящее время самым распространенным материалом для очистки вод от нефтепродуктов. Сорбционная емкость шунгита по дг составляет -3,7г/л, а по омм 12 Ог/н. Обладая алюмосиликатным каркасом и более высоким удельным весом, шунгит может быть использован в фильтре двойного назначения для очистки вод, содержащих свободно плавающие нефтепродукты {> 2мг/п) — как насыпной фильтр, заменяющий кварцевый песок, в как сорбционный для извлечения истинно-растворенных.

В процессе исследовании шунгитовая порода использовалась в качестве сорбционной загрузки вместо активированного угля в блоке доочистки «БДО» нефтесодержащих сточных вод (гигиенический сертификат № 77ФЦ0348П38612С8 от 05.08.98ОШ2СВ от05.08.98).

Установка включала четыре последовательно работающие царги, первая из которых представляет собой песчано-гравийный фильтр, загруженный гравием крупностью 5-15мм. и песком фракции 0,5-1,5 мм. Три следующие царги загружены шунгитом, обладающим сорбционными свойствами. На используемый в качестве загрузки шунгит имеется сертификат соответствия №РОСС RU АЯ02. Ш2759, и получен гигиенический сертификат ЦГСЭН г. Москвы №77.ФЦ04216.П34096П8 от 08.07.98г.

В течение всего периода наблюдений установка работала стабильно, качество очищенной сточной воды удовлетворяло требованиям ПДК для рыбохозяйственных водоемов.

В табл.. приведены средние значения контролируемых показателей и диапазон их колебаний

Таблица 2

Результаты работы установки

Место отбора проб Взвешенные вещества, мг/л Нефтепродуктымг/л БПК,Мг02/л РН
Исходная сточная вода 20-40/32 1-5/4,2 10-25/20 7,0-7,5
После установки 1-3,5/3 0,05 3 6,5-8,5
Требования к сбросу в водоем 3 0,05 3 6,5-8,5

В процессе доочистке нефтесодержащих сочных вод на установке «БДО» достаточно эффективно извлекались как грубодисперсные примеси, так и нефтепродукты, а также органические примеси, оцениваемые величиной БПК. Замена шунгитовых фильтров и передача их на регенерацию производилась при отработке ресурса фильтра и появления проскока нефтепродуктов.

Для выбора оптимального режима регенерации шунгита был: опробован широко используемый в практике регенерации активных углей термический метод. Опыты проводились на отработанных, т.е. насыщенных нефтепродуктами порциях шунгитового сорбционного материала.

Термический метод восстановления поглотительных свойств замасленного шунгита проводился по двум способам. Первый заключался в обжиге порций шунгита при свободном доступе воздуха и температуре 400, 600, 800 ° С. Второй способ включал в себя обработке шунгита в режиме слоя, взвешенною острой струей смеси водяного пара с диоксидом углерода при диапазоне температур 500-860°С в течение 8-12 минут.

Оценка эффективности испытанных способов регенерации отработанного шунгита состояла в сравнение степени извлечения нефтепродуктов из воды при сорбции на отрегенерированных и исходном образцах шунгита.

Результаты но регенерации шунгита термическими методами приведены в табл. № 3.

Таблица 3

Влияние режима терморегенерации шунгита на степень очистки воды от нефтепродуктов

Регенерация шунгита Извлечение нефтерподуктов из воды, % Степень регенерации к исходному шунгиту, %
Способ Режим
Температура, о С Время, мин
Обжиг в свободном доступе воздуха 400600

800

1010

10

50,565,0

71,0

74,596,2

105,2

Активация острой струей смеси водяного пара и СО2 300500

860

950

1210

8

6

70,280,8

86,8

58,0

104,0119,7

128,6

85,9

Как видно из табл. 3, извлечение нефтерподуктов на шунгите возрастает с увеличением температуры терморегенерации как в обжигаемом методе, так и в активационном. В оптимальном диапазоне значений температуре (600-860) степень восстановления сорбционных свойств отработанного шунгита составляет 96,2-128,6 % от исходной пробы шунгита. Таким образом, на основания результатов, полученных при изучения режимов регенерации отработанных образцов шунгита, можно говорить о шунгите как о сорбционном материале многократного использования. Подтверждена целесообразность регенерации замасленного шунгита способом парогазовой активации, улучшающие сорбционные характеристики природного сорбента.

На основании изученных, физико — химичеких, технологических и эксплутационных свойств зажогинские шунгиты III разновидности можно отнести к классу природных углеродминеральных сорбентов, способных эффективно конкурировать с активными углями в процессах доочистки нефтесодержащих сточных вод. Большие запасы, дешевизна, приемлемые физико-химические характеристики, возможность утилизации или регенерации могут указывать на целесообразность использования природных шунгитов в качестве сорбентов в процессах очистки нефтесодержащих сточных вод. Практическое же использование в системах очистки они могут найти только в случае , если будут конкурентоспособны с активированными углями, широко применяемыми в настоящее время.

Выводы:

При обобщении данных лабораторных исследований по изучению применимости шунгитовой породы III разновидности Зажогинского месторождения в качестве сорбционного материала для доочистки нефтесодержащих сточных и оборотных вод и опыта практического использования определены его основные эксплуатационные характеристики в технологических процессах очистки, варианты регенерации шунгита для его повторного использования.

  1. Установлены числовые показатели важнейших сорбционных характеристик шунгита: емкость 12,0г/л и время контакта сорбции 16 минут, используемые для расчета оптимальных параметров аппаратурного оформления процесса и не уступающие по этим показателям основным типам активных углей, применяемых в аналогичных целях.
  2. Выявлены, наряду с сорбционными окислительные свойства шунгита по отношению к органическим загрязнителям, что в совокупности может привести к дополнительному эффекту очистки промстоков от них.
  3. Показана высокая степень извлечения эмульгированных и истинно-растворенных нп на сорбционной стадии, позволяющей снизить до требуемого уровня содержания нп в очищаемой воде: 0,3 мг/л на I колонне и до 0,05 мг/л на 2-х последовательно работающих колоннах (ПДК для рыбохозяйственных водоемов)
  4. Подтверждена целесообразность регенерации отработанного шунгита способом парогазовой активации, улучшающим сорбционные характеристики природного сорбента. В случае отсутствия необходимого оборудования однократную регенерацию шунгита предлагается проводить обжиговым способом на открытое воздухе. На основании результатов, полученных при изучении режимов регенерации отработанных образцов шунгита, можно говорить о шунгите как о сорбционном материале многократного использования.
  5. В 1998 ВИМСом и фирмой « ИНДЕЛАКТ» осуществлен полный комплекс работ по созданию и пуску в эксплуатацию системы доочистки «БДО» оборотной воды участка мойки грузового автотранспорта на ООО «Агригазавтосервис» г. Малоярославец.

Блок доочистки завершает технологическую схему очистки сточных вод автомойки, включающей в себя следующие ступени: сбор сточной воды после мойки в водосборные лотки и подачу к очистной системе, улавливание грубодисперсионных твердых примесей в песколовке, отстаивание с промежуточной фильтрацией в двухсекционном отстойнике, доочистку осветленной воды в блоке «БДО».

При существующей практике правильной эксплуатации типового очистного сооружения на предприятии, регулярной очистке отстойника и колодцев от осадка сточной воды имеют следующие характеристики: взвешенные вещества не более 40-50 мг/л, нефтепродукты – не более 1 мг/л.

В зимнее время в связи с попаданием соли в сточную воду повышается эмульгированность нефтепродуктов, что приводит к снижению эффективности процессов отстаивания и фильтрации.

Включение в технологическую схему на конечной стадии очистки фильтрационно-адсорбирующей установки «БДО» с двухкомпонентной насыпкой загрузкой, включающей в себя песчано-гравийную смесь и новый сорбционный материал шунгит дало возможность снизить содержание взвешенных веществ до 5-10 мт/д, а нефтепродуктов до 0,04-0,05 мг/л. Кроме того, уменьшается знамение БПК, до уровня 3,0 мг мг/ л.

Практика эксплуатации установки на участке мойки большегрузного транспорта показала эффективность концептуального подхода к проблеме глубокой очистке оборотной воды.

Таким образом Зажогинские шунгиты можно отнести к классу природных углеродминеральных сорбентов с развитой мезо-пористой поверхностью, способных эффективно конкурировать с активированными углями в процессах очистки сточных вод от низко- и высокомолекулярных органических соединений. Их можно рекомендовать в качестве безопасных сорбционных материалов для использования в процессах, требующих выполнения санитарно-гигиенических правил и норм по составу воды для водных объектов в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоиспользования.

Очистка сточных вод автодорог шунгитом Очистка сточных вод автодорог шунгитом Очистка стоков автодорог шунгитом Очистка шунгитом стоков автодорог

Очистка сточных вод автодорог шунгитом Очистка стоков автодорог шунгитом
На фото — Очистка шунгитом стоков КАД Санкт-Петербург

Оставьте свой комментарий