CC BY
35
УДК 66.02
Я. С. Мухтаров, А. В. Карпов, Р. Ш. Суфиянов
РЕГЕНЕРАЦИЯ БЕЗНАПОРНЫХ ФИЛЬТРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАГЕНТОВ
Ключевые слова: регенерация, безнапорный фильтр, реагент.
Приведены результаты исследования процесса отмывки зернистой засыпки безнапорного фильтра от нефтепродуктов с использованием реагентов «Деталан» и «Нафтоль». Исследования проводились при различных температурах и при различных концентрациях используемого реагента. Отработанный раствор исследовался на приборе «Флюорат-02-3М». Основным контролируемым показателем было содержание нефтепродуктов в отработанном регенерационном растворе. Для многократного использования регенерирующего раствора и его утилизации разработана принципиальная технологическая схема.
Keywords: regeneration, non-pressure filter, reagent.
The results of a study of the process of washing the granular backfill of a pressureless filter from petroleum products using the «Detalan» and «Naftol» reagents are given. The studies were carried out at different temperatures and at different concentrations of the reagent used. The spent solution wasinvestigated on the instrument «Fluorate-02-3M». The main controllable indicator was the content of oil products in the spent regeneration solution. For repeated use of regenerating solution and its basic technological scheme is developed.
Увеличение производительности и эффективности работы существующих очистных сооружений, а также разработка соответствующего оборудования с низкими капитальными затратами на их обслуживание приобретает все более важное значение. Это вызвано тенденцией к общему уменьшению образования отходов и увеличению степени защиты окружающей среды от негативного антропогенного воздействия [1-4].
При проектировании очистных сооружений ливневых и промышленных стоков особое внимание уделяется разработке оборудования с низкой энерго-и материалоемкостью. Примером такого оборудования может служить безнапорный фильтр. В качестве фильтрующего материала в подобных аппаратах используют, как правило, кварцевый песок и возникает необходимость в разработке технологий регенерации фильтрующей загрузки фильтров [5, 6].
В настоящее время на очистных сооружениях чаще всего регенерация фильтров осуществляется обратным током очищенной воды непосредственно в самом фильтре и в научно-технической литературе недостаточно информации о применении исследуемых ПАВ для регенерации зернистых засыпок безнапорных фильтров. Известно, что на процесс промывки оказывают влияние различные факторы [7], при этом в ряде случаев процессы промывки и обезвоживания могут быть представлены в виде химико-технологической системы [8, 9].
С целью определения рациональных рецептур и выбора наиболее эффективного реагента были проведены соответствующие экспериментальные исследования. В качестве реагентов в данных исследованиях применялись ПАВ, используемые для очистки различных поверхностей от нефтепродуктов, а именно:
- «Деталан» -моющее средство производимое НПП «Химпром», г.Москва;
- «Нафтоль» - моющее средство, продукт Голландско-Российского предприятия «Компании «ЕСТОС», представительство в г. Москва.
При исследовании использовалась верхняя часть зернистой засыпки (как наиболее загрязненная) с
действующего безнапорного фильтра доочистки промливневого стока Сетуньских очистных сооружений.
Эксперименты проводились на установке, представляющей собой цилиндрический аппарат из стеклопластика, оборудованной дренажно-распределительной системой.
Эксперименты проводились при различных температурах и при различных концентрациях используемого реагента. Отработанный раствор исследовался на приборе «Флюорат-02-3М». Основным контролируемым показателем было содержание нефтепродуктов в отработанном регенерационном растворе.
Полученные результаты экспериментальных исследований представлены на рис.1 и 2, а также в табл. 1.
Р LLI СИ 'J рл цч о н н ый р,м т-ор
Рис. 1 - Концентрации нефтепродуктов в отработанном растворе при промывке фильтрующей загрузки веществом «Деталан» при разных концентрациях и температурах
По данным, представленном в табл 1., видно, что применение раствора «Деталан» увеличивает выход нефтепродуктов из фильтрующей загрузки в среднем в 1,7 раза, а применение раствора «Нафтоль» - в среднем в 2 раза. Также можно сделать вывод, что для обоих реагентов, как и для воды без реагентов, рациональный температурный диапазон находится в пределах 60 - 80оС. Такая же температура промывной воды указана и в проектной документации
рии опытов) выше в 2 раза по сравнению с водой.
Рис. 2 - Концентрации нефтепродуктов в отработанном растворе при промывке фильтрующей загрузки веществом «Нафтоль» при разных концентрациях и температурах
большинства очистных сооружений поверхностного стока.
Таблица 1 - Содержание нефтепродуктов в отработанном регенерационном растворе, мг/л
Регенерационный раствор, % об.
и о «Деталан» «Нафтоль»
(Я а н ев
ев о о о о о о о
о в § о Н со о ^ч ГЧ ко о ^ч о ^ч ГЧ ко ^ч
о ГЧ ^ч о ^ч 1Л 40 КО 90 ко 40 90 ^ 90 2,95
^ч гч гч гч гч гч ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ
о 90 40 ^ч 1Л 1Л ^ ко ^ч 415 90 ГЧ 90 1Л 90 о гл
^ч гч гч гч гч ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ
о 1Л гч КО 1Л 1Л 1Л о 40 415 415 90 90 90 ^ 90 гл 2,98
^ч гч гч гч гч ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ
о 4о ко 40 о 1Л о 90 гч 90 ^ч 1Л ел гл 3,06
^ч гч гч гч гч ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ
о г^ 1Л ^ г^ 90 ГЧ 90 ^ гл г^ о 90 О
^Ч гч гч гч гч ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ
о 90 1Л 90 ^ гч ж 90 90 ^ 90 гл о 9 О
^Ч гч гч ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ С5
Исходя из результатов первой серии опытов (а также рекомендаций производителей реагентов) для дальнейших исследований применялись 1% и 2% растворы «Деталан» и 5% и 10% растворы «Нафтоль». Во второй серии опытов контролируемым показателем было содержание нефтепродуктов в фильтрующей загрузке после регенерации. Пробоот-бор фильтрующей загрузки проводился в четырех разных местах фильтра. Было проведено 4 серии опытов с каждым из вариантов промывной жидкости.
На рис.3 показана эффективность очистки от нефтепродуктов фильтрующей загрузки при регенерации растворами реагентов разной концентрации.
Исходя из анализа данных, полученных в данном эксперименте, наилучшую эффективность очистки от нефтепродуктов обеспечил раствор «Нафтоль». При использовании 10% раствора данного вещества эффективность регенерации (в среднем по всей се-
Рис. 3 - Эффективность очистки фильтрующей загрузки растворами реагентов
С экономической точки зрения использование раствора «Нафтоль» также более целесообразно: стоимость состава «Нафтоль» составляет 144 рубля за один литр, в то время как средняя рыночная стоимость 1 литра «Деталана» - 190 рублей.
Использование такого типа регенерации возможно, как на новых (проектируемых) очистных сооружениях, так и на уже действующих. Это возможно в виду того, что введение реагента в состав промывной жидкости не требует больших изменений в применяемой технологической схеме очистных сооружений [10].
Важным аспектом в данной технологии является утилизация отработанного регенерационного раствора. Утилизация отработанного регенерационного раствора возможна на площадках по переработке нефтесодержащего осадка отстойников, поскольку очистные сооружения ливнестоков, как правило, имеют такие площадки. Отработанный регенераци-онный раствор или его выделенный осадок может быть утилизирован на иловых площадках очистных сооружениях.
Возможность многократного использования регенерирующего раствора и его утилизации решена с применением принципиальной технологической схемы, представленной на рис.4.
Рис. 4 - Технологическая схема многократного использования регенерационного раствора
Таким образом, в результате проведенных лабораторных исследований и последующего анализа полученных данных показана эффективность применения данных поверхностно-активных веществ в качестве реагентов при регенерации фильтрующей загрузки безнапорных фильтров.
Литература
1. Р.Ш. Суфиянов, Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 5, 36-39 (2010).
2. Р.Ш. Суфиянов, Известия Моск.гос.техн.ун-та МАМИ,
4, 2, 205-209 (2012).
3. Я.С. Мухтаров, Р.Ш. Суфиянов, В.А. Лашков, Вестн. Казан. технол. ун-та, 15, 11, 197-198 (2012).
4. Я.С. Мухтаров, Р.Ш. Суфиянов, Н.И. Гданский, В.А. Лашков, Вестн. Казан. технол. ун-та, 15, 11, 201-204 (2012).
5. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и со-оружения.ГУП ЦПП, Москва, 1998.73 с.
6. Л.М. Блянкман, В.Г. Пономарев, Н.Л. Смирнова, Очистка фильтрующих материалов, 2-е издание. Энер-
гоиздат, Москва, 1982. 92 с.
7. Р.Ш. Суфиянов,Вестн. Казан.технол.ун-та, 16,8, 305306 (2013).
8. Я.С. Мухтаров, Р.Ш. Суфиянов, В.А. Лашков, Вестн. Казан. технол.ун-та,17, 3, 230-232 (2014).
9. Я.С. Мухтаров, Р.Ш. Суфиянов, В.А. Лашков, Вестн. Казан. технол. ун-та, 17, 3, 242-244.
10. http://www.vodokanal.info/about/today/metelevo/.
© Я. С. Мухтаров - проф. каф. машиноведения КНИТУ, [email protected], А. В. Карпов - магистрант каф. процессов и аппаратов химической технологии Московского политехнического университета; Р. Ш. Суфиянов - проф. каф. процессов и аппаратов химической технологии Московского политехнического университета.
© Y. S. Mukhtarov - professor of the department of mechanical engineering of Kazan National Research Technological University (KNRTU), [email protected], A. V. Karpov - master of the department of processes and apparatuses of chemical technology of the Moscow Polytechnic University; R. S. Sufiyanov - professor of the department of processes and apparatuses of chemical technology of the Moscow Polytechnic University.
