Совершенствование очистки нефтезагрязненных сточных вод отходами титанового производства для обеспечения экологической безопасности в качестве дополнительного источника минерального сырья

• Автор: Селиванова, Евгения Сергеевна
• Шифр специальности: 25.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ухта
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

1.1 Классификация жидких и твердых нефтесодержащих отходов

1.2 Воздействие нефтесодержащих отходов на окружающую среду

1.2.1 Воздействие нефти

1.2.2 Воздействие буровых сточных вод

1.2.3 Воздействие пластовых вод на природные комплексы

1.3 Отходы горнорудной промышленности и их воздействие на окружающую среду

1.3.1 Токсичность отходов титанового производства

1.4 Методы очистки нефтесодержащих сточных вод
1.4.1Гидромеханические методы очистки
1.4.2 Физико-химические способы очистки нефтесодержащих сточных

1.5 Обезвреживание и утилизация твердых нефтесодержащих отходов
1.5.1 Капсуляция нефтесодержащих отходов
1.6 Выводы
у 1.7 Цель и задачи исследований
2 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
2.1 Методы аналитического контроля компонентов нефтезагрязненных сточных вод
2.1.1 Флуоресцентный метод
2.1.2 Фотометрический метод
2.1.3 Атомно-абсорбционный метод
2.2 Метод гранулометрического анализа суспензий и водонефтяных эмульсий
2.3 Методика определения адсорбционных характеристик материалов
2.4 Методика определения условий коагулирования
2.5 Метод натуральных масштабов для математического моделирования процесса механического разделения водонефтяных эмульсий
2.6 Выводы
3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
3.1 Исследования реагентной очистки нефтезагрязненных сточных вод
3.2 Исследования эффективности очистки нефтезагрязненных сточных вод с применением коагулянтов из отходов титанового производства
3.3 Сорбционная доочистка нефтезагрязненных сточных вод

| 3.3.1 Определение сорбционной емкости лигниноцеллюлозных
сорбентов относительно нефтепродуктов
I 3.3.2 Определение сорбционной емкости лигниноцеллюлозных
сорбентов относительно ионов тяжелых металлов
3.4 Опытно-промышленные испытания сорбционного материала
3.5 Выводы
4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДОНЕФТЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ ДЛЯ РАСЧЕТА ОБОРУДОВАНИЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
4.1 Гидравлический расчет работы сепаратора
4.2 Применение метода натуральных масштабов для определения оптимальных условий работы установки
4.2.1 Анализ гидродинамики течения многофазного потока
4.2.2 Анализ сепарации частиц в канале с вращающейся водой
4.2.3 Анализ сепарации дисперсной фазы по вертикали
4.3 Выводы
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РЕАГЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ТИТАНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
5.1 Определение состава нефтезагрязненных сточных вод и требований к качеству очистки
5.2 Расчет гидравлических режимов работы оборудования для очистки нефтезагрязненных сточных вод с использованием математической модели
5.3 Определение оптимальных условий коагуляции с применением реагентов из отходов титанового производства и сорбционной доочистки нефтезагрязненных сточных вод для достижения показателей качества очищенной воды, соответствующих требованиям ПДК рыбохозяйственных водоемов
5.4 Переработка твердых нефтесодержащих отходов, образующихся при очистке нефтезагрязненных сточных вод методом газовой термической деструкции
5.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исследования сорбционных характеристик лигниноцеллюлозных сорбентов. Протокол испытаний
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Решение гидродинамической задачи движения сплошного потока водонефтяной эмульсии в закрученном канале методом натуральных масштабов. Протокол испытаний
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Патент на изобретение

ВВЕДЕНИЕ
Освоение нефтяных месторождений, деятельность нефтяной и горнорудной промышленности, неэффективные технологии очистки и утилизации нефтесодержащих отходов неизбежно приводят к появлению значительных объемов буровых, пластовых, подтоварных, обмывочных нефтезагрязненных сточных вод и к загрязнению окружающей среды.
Компонентный состав перечисленных типов сточных вод представлен широким спектром вредных веществ (нефть, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, фенолы, тяжелые металлы и т.д.), сброс которых на ландшафт и в поверхностные водоемы приводит к перерождению фауны и флоры и к последующему их некрозу.
Горнорудная промышленность, в том числе производство титана, сопровождается образованием минеральных отходов с содержанием таких экологически опасных загрязнителей как соли алюминия, магния, циркония, ниобия и др. При попадании их в природные комплексы угнетаются биоценозные сообщества, нарушается трофическая цепь, происходят мутагенные изменения генотипа человека, что сопровождается устойчивым ростом аутоиммунных заболеваний населения страны. Поэтому, проблема использования отходов титанового производства для очистки нефтезагрязненных сточных вод в качестве дополнительного источника минерального сырья, является актуальной, обеспечивая одновременно повышение экологической безопасности нефтяных и горнорудных производств.
Основные задачи государственной политики в области экологического развития заключаются в предотвращении негативного воздействия промышленных объектов на окружающую среду, восстановлении естественных экологических систем и экологически безопасном обращении с отходами. Следовательно, задача очистки нефтесодержащих сточных вод, выбора оптимальных технологических режимов их обезвреживания с применением реагентов и сорбентов из отходов производства, требующих утилизации, является актуальной.
Связь диссертационной работы с плановыми исследованиями.
Исследования проводились в соответствии:
с тематическим планом государственных бюджетных научно-исследовательских работ УГТУ на 2009-2013 г.г.:
1) «Разработка технологии утилизации углеродсодержащих отходов».

использования точного дозирующего оборудования является существенным
препятствием к применению.
Флотация. Извлечение микрочастиц нефти из жидкости происходит в результате взаимодействия частиц нефти и пузырьков газа (воздуха), образующимся в жидкости, или введенными в нее (пенная флотация). Во флотационной машине (рис.1.9) прикрепившиеся к пузырькам воздуха частицы всплывают на поверхность, образуя пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной жидкости. По способу диспергирования воздуха существует следующая классификация флотационных установок:
- вакуумная и напорная;
импеллерная, безнапорная и пневматическая (с механическим
диспергированием воздуха);
- с подачей воздуха через пористые материалы;
- электрофлотация;
- вибро-, био- и химическая флотация.
Метод напорной флотации наиболее эффективный и экономичный.
Допустимое содержание нефти и механических примесей в воде на выходе с блока водоподготовки, предназначенной для закачки в продуктивные пласты, составляет: по нефти - до 20-40 мг/дм3; по механическим примесям - до 20 мг/дм3, в зависимости от свойств пласта.
Для обеспечения указанных требований применяется двухступенчатая технология очистки воды, включающая предварительную очистку методом отстаивания и доочистку методом напорной флотации (газом, выделяющимся при снижении давления) [102].
Известны исследования по очистке сточных вод, образующихся при промывке технологического оборудования нефтеперерабатывающего предприятия техническим моющим средством «ЖениЛен», методом напорной флотации в присутствии коагулянта - сульфата алюминия. Эффективность очистки сточных вод от ПАВ и нефтепродуктов составляет 70-76 и 75-82 % соответственно [14].