ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТХОДАМИ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИ

ОЧИСТКА  СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ  ОТХОДАМИ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИ

Нефтепродукты являются одними из наиболее опасных компонентов загрязнений сточных вод. Они оказывают вредное влияние на биохимические, физиологические процессы в организме биологических объектов.

Вопросу воздействия углеводородов нефти и масел на водные экосистемы

посвящены работы различных авторов. Нефтепродукты в воде могут находиться в различных миграционных формах – растворенной, эмульгированной, сорбированной на взвешенных частицах и донных отложениях, в виде пленки на поверхности воды.

Нефтепродукты попадают в окружающую среду со сточными водами предприятий.  Нефтепродукты, попадающие в окружающую среду, негативно влияют на экосистему «водоем – почва – растительный и животный мир – человек».  В водной среде нефтешламы образуют пленку, которая взаимодействует с естественной поверхностной пленкой, увеличивая ее толщину и образуя квазиравновесную систему. Одна тонна нефти может растекаться и покрыть поверхность воды 20 км2 в течение 6–7 суток. До 25 % от общей массы (легколетучие компоненты) испаряется за несколько дней. Тяжелые фракции оседают на дно водоемов, изменяя биологические особенности среды обитания.

Попадание масло- и нефтепродуктов в природные водоемы проявляется в изменении физических свойств воды: появление неприятных запахов, привкусов; изменяется окраска, поверхностное натяжение, вязкость; происходят изменения химического состава. Покрывая тончайшей плёнкой огромные участки водной поверхности, углеводороды нефти снижают количество растворенного кислорода за счет уменьшения газообмена. Поверхностная пленка, уменьшая испарение воды, приводит к нарушению

теплообмена. Дальнейшее снижение количества растворенного кислорода

связано с биодеградацией углеводородов микроорганизмами.

В результате этих процессов также происходит накопление в воде токсичных для живых организмов продуктов распада.

Кроме того, в присутствии нефтяных углеводородов токсичность других загрязняющих веществ, в частности, металлов и хлорированных углеводородов, проявляется в большей степени. Наличие масел в донных отложениях способствует интенсивному накоплению в них хлорированных

углеводородов и металлов.

С другой стороны, процесс перехода других загрязняющих веществ из донных отложений в воду в присутствии углеводородов замедляется.

Применение природных минералов в очистке сточных вод приемлемо с экологической и экономической точки зрения, но зачастую такие материалы не обладают нужными сорбционными свойствами и их необходимо химически модифицировать. В результате модифицирования получаются сорбенты с отличной от исходного минерала природой поверхности и сочетающие в себе полезные свойства исходного материала и синтетических сорбентов. В промышленной практике используются различные сорбенты, которые разделяют на углеродные и минеральные. К первым относятся активные угли, торф и другие материалы, получаемые в основном при переработке различных органических материалов, ко вторым – силикагели, алюмогели, цеолиты. Все сорбенты в той или иной мере проявляют активность к поглощению как нефтепродуктов, так и ионов металлов.

Основным материалом, использующимся в качестве сорбента в настоящее время, являются активированные угли (АУ). Исходным сырьем для получения АУ может служить практически любой углеродсодержащий материал: уголь, древесина, полимеры, отходы пищевой, целлюлозно-бумажной, микробиологической и других отраслей промышленности. Особенно интенсивно развивается новая область применения наноматериалов на основе углеродных и неорганических наноструктур.

Несмотря на широкое практическое использование сорбционных методов и комплексонов в очистке производственных сточных вод, в этой области существует ряд проблем.  К  наиболее существенным относятся следующие: недостаточная сорбционная емкость материалов, отсутствие надежных способов регенерации сорбентов, ресурсосберегающих экологизированных технологий очистки с использованием сорбентов, способов утилизации тяжелых металлов из отходов комплексообразованием. Анализ современного состояния проблемы очистки сточных вод от нефтепродуктов и тяжелых металлов приводит к заключению о перспективности применения природных минералов, в том числе и модифицированных, для использования в системах очистки. Перспективным направлением также является использование отходов производства в качестве сорбентов для очистки сточных вод. Разработка этих направлений будет способствовать минимизации воздействия производственных сточных вод и опасных отходов на окружающую среду.

Целью нашей работы явилась оценка сорбционной способности продуктов переработки древесины – сосновой коры и опилок -  и использование их для очистки воды от нефтепродуктов.

Методика определения нефтеемкости опилок и заключается в следуюшем. В стакан наливают исследуемую водную фазу в объеме,  достаточном для закрытия дна и установления водного зеркала. На поверхность воды приливают заданный объем  бензина, после чего небольшими порциями на поверхность бензина насыпают  опилки (измельченную кору), которые стеклянной палочкой перемешивают. Добавление опилок производят до тех пор, пока визуально весь бензин не поглотится. Нефтепоглотительную способность оценивают по изменению концентрации углерода в отобранной пробе воды до очистки и через сутки от начала эксперимента.  Содержание углерода в пробе определяли  колориметрическим методом после разложения с концентрированной серной кислотой при температуре  + 200 °С .

Анализ содержания нефтепродуктов в  анализируемой воде проводился при разных температурах – в холодильнике (+8-10°С) и при комнатной температуре (+ 20 °С). Кроме того использовались два варианта исходной концентрации нефти. Каждый вариант эксперимента проводился в 3-5 повторах.

Степень извлечения нефтепродуктов  (α)  вычисляли по уравнению:

α (%) = (Сисх – С)·100 / Сисх , где  Сисх  и С – исходная и конечная концентрация нефтепродуктов в растворе.

Результаты работы представлены в таблицах.

Таблица 1.

Степень извлечения нефтепродуктов биосорбентами

при температуре +10 °С

     Как видно из таблицы, максимальная адсорбция нефтепродуктов наблюдалась для опилок при исходной концентрации 500 мг/мл. Остальные варианты эксперимента также подтверждают высокую степень извлечения бензина выбранными сорбентами.

Таблица 2.

Степень извлечения нефтепродуктов биосорбентами  

при температуре +20 °С

Из таблицы видно, что при  данной температуре степень извлечения нефтепродуктов высока как для измельченной коры, так и, особенно, для опилок и достигает почти 100%.

Таким образом, эффективность сорбента зависит от наличия достаточной площади поверхности, о чем говорит лучшая сорбционная способность более мелких опилок в сравнении с корой. Кроме того, оказалось, что температура также является фактором, влияющим на полноту поглощения бензина- при комнатной температуре она выше, чем при более низкой.

Эффективность процесса адсорбции зависит не только от свойств сорбента,

но и от концентрации адсорбируемых веществ. Чем выше начальная концентрация бензина в анализируемой пробе, тем более полно идет его поглощение  отходами деревопереработки.

Полученные в нашей работе результаты соответствуют литературным данным и подтверждают широкие возможности данного метода, особенно для доочистки загрязненных сточных вод.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. –М.: Химия, 2002. – 168 с.

2. Бейгельдруд Г. М., Габленко В. Г. Очистка сточных вод от нефтепродуктов. – Дубна: Перспектива, 1999. – 24 с.

3. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологические и экологические аспекты. – М.: Техника, 2001. – 383 с.

4. Шапкин Н.П., Жамская Н.Н., Кондриков Н.Б. Фундаментальные основы технологии очистки сточных вод // Тезисы докладов Международного экологического конгресса «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности». – СПб.: 2000. – С. 259.