Регенерация скорых фильтров водными растворами природного ПАВ от нефтепродуктов при переработке сточных вод тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Иванова Александра Андреевна

• Иванова Александра Андреевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Иванова Александра Андреевна

Введение

Глава 1. Обоснование проблемы регенерации скорых фильтров

1.1. Технология очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов

1.2. Устройство и принцип работы скорого фильтра

1.3. Фильтрующая загрузка, как основной рабочий элемент скорого фильтра

1.4. Характеристики фильтрующего слоя

1.5. Способы регенерации скорых фильтров

1.5.1. «Верхняя» промывка скорого фильтра

1.5.2. Ультразвуковая регенерация

1.5.3. Способ биологической регенерации зернистой загрузки фильтра

1.6. Промывка фильтра обратным током воды

1.6.1. Гидродинамика обратной промывки

1.7. Применение ПАВ при реагентной регенерации скорого фильтра

1.7.1. Моющее действие поверхностно-активного вещества

1.7.2. Критерии выбора ПАВ для удаления нефтепродуктов

1.7.3. Сравнение моющих средств на основе синтетического ПАВ с раствором природного ПАВ

1.8. Обобщение обзора литературных источников, постановка задачи исследования

Глава 2. Экспериментальное исследование процесса регенерации растворами

гуммиарабика

2.1. Объекты экспериментального исследования и их свойства

2.1.1. Сточная вода

2.1.2. Взвешенные вещества

2.1.3. Нефтепродукты сточных вод

2.1.4. Фильтрующая загрузка

2.1.5. Активный компонент - гуммиарабик

2.2. Выбор метода лабораторного определения нефтепродуктов

2.2.1. Подготовка к экспериментальному исследованию

2.3. Экспериментальное исследование влияния гуммиарабика на нефтезагрязнения

2.3.1. Определение регенерирующей способности гуммиарабика по отношению к нефтезагрязненной кварцевой загрузке

2.3.2. Определение степени регенерации кварцевой загрузки при различной концентрации регенерирующего раствора

2.4. Моделирование процесса регенерации в лабораторных условиях

2.5. Экспериментальное исследование влияния температуры на степень регенерации нефтезагрязненной кварцевой загрузки при изменяемой

интенсивности

Выводы ко 2 главе

Глава 3 Разработка математической модели регенерации скорых фильтров с использованием гуммиарабика

3.1. Построение математической модели регенерации

3.2. Механизм образования нефтезагрязнений на поверхности фильтрующей загрузки

3.3. Удаление нефтезагрязнений с поверхности фильтрующей загрузки под действием ПАВ

3.4. Сравнение теоретически и экспериментально полученного значения

константы регенерации

Выводы к 3 главе

Глава 4. Технико-экономические показатели и рекомендации по проектированию разработанной технологии

4.1. Технология реагентной регенерации скорого фильтра

4.2. Изменение периода фильтроцикла при проведении реагентной регенерации

4.3. Оценка экономической эффективности предлагаемой технологии

4.4. Особенности применения гуммиарабика на стадии регенерации скорого фильтра

4.4.1. Утилизация отработанного регенерирующего раствора

4.4.2. Особенности обезвреживания осадка сточных вод на иловых площадках

4.4.3. Влияние гуммиарабика на жизнедеятельность

микроорганизмов

Выводы к 4 главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Схема очистки сточных вод

Приложение Б. Патент на изобретение РФ №267411 от 14.12.2018 г

Приложение В. Акт о внедрении в учебный процесс университета результатов

работы

Приложение Г. Акт об использовании результатов диссертационной работы

Ивановой А.А. на ГБУ «Промотходы»

Приложение Д. Диплом победителя конкурса «Мосгортех»

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

£ - порозность зернистого слоя;

£0 - порозность новой фильтрующей загрузки и загрузки после регенерации;

£± - порозность загрязненной фильтрующей загрузки;

в - степень регенерации, %;

Ф - фактор формы частиц;

ак - коэффициент кривизны каналов;

V- общий объем, занимаемый зернистым слоем, м3;

¥о - свободный объем слоя, м3;

Vг - объем, занимаемый частицами, образующими слой, м3; й - диаметр эквивалентного шара того же объема, что и частица загрузки, мм;

йэ - эквивалентный диаметр каналов, мм; йз - эквивалентный диаметр зерен, мм;

<%д-удельная поверхность слоя, м2/м3;

^г - суммарная поверхность всех частиц слоя, м2;

П - суммарный периметр каналов, м;

ГФ - грязеемкость фильтра, кг/м3;

5 - площадь фильтрующего слоя, м2;

ксл - высота фильтрующего слоя, м;

Q - производительность фильтра, м3/ч;

Qр - объемный расход потока регенерирующего раствора, м3/ч;

Ар- потери давления на гидравлическом сопротивлении, Па; Ар0 -начальное значение потери давления, Па; А - коэффициент трения; р- плотность воды, кг/м3; рос - плотность осадка, кг/м3;

рз - плотность зернистого материала, кг/м3; I - длина канала, м;

g - ускорение свободного падения, м2/с;

Яе - критерий Рейнольдса;

Н - потеря напора во взвешенном состоянии, м;

Л - динамическая вязкость воды, Па с;

Р - объемное влагосодержание осадка;

Fф- общая площадь фильтров, м2;

Мф - количество фильтров, шт;

«пр - количество промывок всех фильтров за сутки;

/пр1 - интенсивность верхней промывки, л/(см2);

1пр2 - интенсивность обратной промывки, л/(см2);

Ж - работа, затрачиваемая на перемешивание, Н м;

Ур - объем раствора, м3;

Ом, - средний градиент скорости, с-1;

а- ускорение, м/с2;

ю - угловая частота, с-1;

А - амплитуда, мм;

М - масса тела, совершающего колебание, г;

т - масса загрязняющего вещества (нефтепродуктов) в фильтрующей загрузке, г; / - частота колебаний вибрирующего органа, с-1; Ь - высота взвешенного слоя, м;

N - безразмерный симплекс, характеризующий взаимное влияние объемной взвешивающей силы и силы виброколебаний;

- сила виброколебаний, Н;

- объемная взвешивающая сила, Н;

С0 — начальная концентрация загрязнений воде, мг/дм3;

Сг - конечная концентрация загрязнений в воде, мг/дм3;

Срс - концентрация нефтепродукта в регенерирующей среде, кг/м3;

Сфз - концентрация нефтепродукта в фильтрующей загрузке, кг/м3;

Спав - концентрация поверхностно-активного вещества, мг/дм3; w - средняя скорость течения воды в каналах, м/с;

w0- фиктивная скорость воды в каналах, м/с;

Шф — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч; Wр -средняя скорость потока регенерирующего раствора, м/с;

г} - радиус зерна загрузки, м; Г2 - радиус частицы НП, м;

Ск-нп - поверхностное натяжение на границе раздела фаз «кварц - НП», Н/м; ак-в - поверхностное натяжение на границе раздела фаз «кварц - вода», Н/м; Снп-в - поверхностное натяжение на границе раздела фаз «НП - вода», Н/м; о"пав-нп - поверхностное натяжение «ПАВ - НП», Н/м;

^к—рр - поверхностное натяжение на границе «кварц - регенерирующий раствор», Н/м;

анп—рр — поверхностное натяжение на границе «НП - регенерирующий раствор», Н/м;

Жа - работа силы адгезии, Н/м; Жк - работа силы когезии, Н/м; т - касательное напряжение, Пас;

у - поправочный коэффициент отношения скорости потока фильтруемой или регенерирующей среды в межпоровом пространстве; Енп - модуль упругости пленки нефтепродукта, Па; В, А, а - эмпирические постоянные раствора ПАВ;

С - величина, зависящая от природы и состояния поверхности фильтрующей загрузки;

- отношение объема фильтрующей загрузки к объемной скорости; tl -продолжительность верхней промывки, ч; 12 - продолжительность обратной промывки, ч; tз - продолжительность простоя фильтра из-за промывки; ? - текущее время, мин;

?пр - время регенерации, ч;

7ф - время периода фильтроцикла, ч;

Тст — продолжительность работы станции в течение суток, ч; к - коэффициент пропорциональности, определяющий степень регенерации; кг- константа регенерации;

ка - величина, показывающая, во сколько раз снижается поверхностное натяжение на границе раздела фаз «НП - вода» при введении в систему раствора ПАВ.

СОКРАЩЕНИЯ

НП - нефтепродукты; ВВ - взвешенные вещества;

ККОС - Котляково-Коломенские очистные сооружения;

ПАВ - поверхностно-активное вещество;

ТЭО - технико-экономическое обоснование;

АГ - арабиногалактан;

ГЛ - гликопротеин;

АГП - арабиногалактан-протеин;

АСПО - асфальтосмолопарафиновые отложения;

ГСМ - горюче-смазочный материал.

ВВЕДЕНИЕ

Негативные последствия от увеличения антропогенной нагрузки на окружающую среду, в частности на поверхностные водные объекты диктуют необходимость ужесточения первоначальных требований к качеству очистки сточных вод, пересмотра величины предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ.

Действующие городские очистные сооружения промышленных и ливневых сточных вод были запроектированы много лет назад, когда требования к очищенной воде по нефтепродуктам и взвешенным веществам были ниже действующих нормативов. Технологические блоки рассчитывались под количественные и качественные характеристики сточных вод, а производственные мощности таких станций (сооружений) соответствовали реализации технологических процессов и достижению степени очистки сточных вод до нужных требований тех времен.

За время многолетней эксплуатации очистных сооружений состав сточных вод претерпел изменения, а технологическая система очистки осталась прежней.

В настоящее время одной из наиболее острых проблем в водоотведении является очистка сточных вод от нефтепродуктов.

Нефтепродукты, представляющие собой смесь различных углеводородных фракций нефти, попадают в сточные воды с автозаправочных станций, автостоянок, с транспортных погрузочно-разгрузочных стоянок, находящихся в абонентской зоне очистных сооружений, а также со сточными водами, отводимыми с предприятий. На водоочистные сооружения нефтепродукты поступают в виде эмульсий, сорбированные на твердых частицах, в растворенном и коллоидном состоянии [9, 52].

В процессе очистки сточных вод на групповых очистных сооружениях часть нефтезагрязнений улавливается на стадии отстаивания, с установленными в них

нефтеловушками, причем небольшое количество нефтепродуктов может выпадать в осадок вместе со взвешенными веществами.

Конечной стадией очистки промливневых сточных вод на групповых сооружениях является фильтрация. Данный метод применяется непосредственно перед сбросом очищенной воды в естественный водный объект или повторном ее использовании в производстве, поэтому само фильтрационное оборудование должно обеспечивать высокую степень очистки сточных вод. В процессе фильтрации нефтепродукты сорбируются на поверхности частиц загрузки и в ее объеме, что со временем приводит к кольматации фильтрующего слоя. Образованные конгломераты снижают работоспособность скорого фильтра, а именно уменьшают время фильтрования, снижают качество промывки и срок службы фильтрующей загрузки.

В технологических схемах очистки сточных вод отдельные объекты связаны друг с другом, поэтому изменение характеристик работы одного из них с течением времени скажется и на других, в данном случае негативно. Решить данную проблему можно путем внесения изменений в технологический процесс работы скорого фильтра, а именно изменений условий проведения регенерации фильтрующей загрузки. Зернистая загрузка фильтра - основной рабочий элемент скорых фильтров, поэтому правильно подобранный способ ее регенерации имеет первостепенное значение для эффективной работы, как самого аппарата, так и очистных сооружений в целом.

Усовершенствование технологии регенерации скорых фильтров не требует крупных материальных затрат, поэтому может прогнозироваться и оптимизироваться в интересах всей системы в любое время.

В настоящее время при выборе фильтрующей загрузки и методов ее регенерации, руководствуются нормативно-техническими документами, которые отражают общие условия эксплуатации аппарата. По данным документам предполагается, что скачки концентраций основных загрязняющих веществ в сточных водах невелико и всегда находится в заданном интервале, а условия регенерации не учитывают физико-химических особенностей взаимодействия

фильтрующего материала и загрязнений. В реальных же условиях наличие пленки нефтезагрязнений на зерне фильтрующей загрузки негативно влияет на процесс регенерации, увеличивая энергетические затраты и снижая степень регенерации. Поэтому условия и метод проведения регенерации должны быть заложены на стадии проектирования.

Основным фильтрующим материалом для скорых фильтров в настоящее время является кварцевый песок. Данный фильтрующий материал обладает хорошей механической прочностью и высокой химической стойкостью. Было установлено, что для такого типа фильтрующей загрузки экономически целесообразным и экологичным является регенерация с применением природных ПАВ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регенерация скорых фильтров водными растворами природного ПАВ от нефтепродуктов при переработке сточных вод»

Актуальность работы.

При эксплуатации очистных сооружений одной из главных задач является увеличение степени очистки промливневых сточных вод. Неизбежным становится разработка новых и модернизация существующих технологических систем водоочистки.

При проектировании водоочистных станций особое внимание уделяется разработке и проектированию оборудования с низкой энерго- и материалоемкостью, что требует творческих нестандартных решений, экономической и экологической оценки принимаемых решений. Примером такого оборудования может служить открытый скорый фильтр. Как уже было сказано ранее, фильтрация применяется на финальном этапе переработки сточных вод, поэтому работа скорого фильтра должна обеспечивать высокую степень очистки сточных вод.

Актуальным направлением сейчас является внедрение экологически чистых решений и технологий. Речь идет о внедрении принципиально новых природоподобных технологий, «которые не наносят урон окружающему миру, а существуют с ним в гармонии и позволяют восстановить нарушенный человеком баланс между биосферой и техносферой» [95]. Поэтому особое внимание в данной работе уделяется природному ПАВ, который может быть использован в

качестве активного компонента регенерирующего раствора. В следствии возникает необходимость разработки новой эффективной технологии регенерации и уточненной методики расчета фильтров.

Полученные знания в ходе исследования процесса регенерации скорых фильтров позволяют управлять данным процессом и прогнозировать время работоспособности фильтра. Таким образом, актуальной задачей в данной работе является интенсификация процесса регенерации скорого фильтра от нефтезагрязнений, увеличение периода фильтроцикла и минимизация габаритов аппаратов и их стоимости.

Степень разработанности темы

Наиболее полная теория обратной промывки скорых фильтров была разработана Минцем Д.М., Шубертом С.А., Блякманом Л.М., Родосом Ф. При моделировании процесса регенерации под действием виброколебаний были изучены труды советских ученых Тодеса О.М., Цитовича О.Б. и наших современников Баскакова А.П. и Тупоногова В.Г. Изучением регенерации скорого фильтра с применением синтетических ПАВ занимался Еремеев Б.Б., по результатам исследований в 2003 году им была защищена кандидатская диссертация. Существенный вклад в развитие современных методов регенерации скорых фильтров внесли исследователи АО «МосводоканалНИИпроект», АО «НИИ ВОДГЕО», АО «НИИ КВОВ» и пр.

Объектом исследования данной диссертационной работы выступает скорый фильтр доочистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов, что соответствует области исследования паспорта научной специальности ВАК 2.6.13 - «Процессы и аппараты химических технологий», а именно «Методы изучения и создания ресурсо- и энергосберегающих процессов и аппаратов в химической и смежных отраслях промышленности, обеспечивающих минимизацию отходов, газовых выбросов и сточных вод».

Предмет исследования - процесс регенерации нефтезагрязненного скорого фильтра водными растворами природного ПАВ -гуммиарабик.

Научная новизна

Исследованы физико-химические свойства гуммиарабика, подтверждена моющая способность гуммиарабика по отношению к нефтезагрязненному кварцевому песку.

Впервые исследован процесс регенерации нефтезагрязненной кварцевой загрузки раствором гуммиарабика под действием виброколебаний. Для оценки энергоэффективности процесса регенерации под действием виброколебаний предложен безразмерный симплекс Ы, характеризующий взаимное влияние объемной взвешивающей силы и силы виброколебаний.

Определены основные кинетические параметры процесса регенерации -время процесса регенерации, 1= 5мин, константа регенерации, к = 0,21.

Разработана технология реагентной регенерации скорого фильтра, где в качестве активного компонента используется гуммиарабик. Установлено, что применение реагентной регенерации в 1,6 раза эффективнее водовоздушной регенерации.

Теоретическая значимость работы заключается в предлагаемой методике по определению кинетической константы процесса регенерации скорого фильтра с использованием ПАВ, а также в разработке методики расчета скорого фильтра с реагентным способом регенерации.

Практическая значимость:

- разработана технологическая схема регенерации скорого фильтра с применением гуммиарабика; установлено, что при регенерации нефтезагрязненной загрузки 1%-ным раствором гуммиарабика степень регенерации достигает 97-98%, что является удовлетворительным результатом;

- результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры «Процессы и аппараты химической технологии» Московского политехнического университета для студентов 4-ого года обучения по направлению подготовки 20.03.01, Техносферная безопасность, в курсе лекций и практических занятий по дисциплине «Процессы и аппараты очистки сточных вод»;

- способ регенерации скорого фильтра растворами природного ПАВ защищен патентом РФ № 2674911;

- результаты диссертационной работы приняты к использованию ГБУ «Промотходы», Котляково-Коломенские групповые очистные сооружения;

- результаты диссертационной работы могут быть использованы на предприятиях по очистке сточных вод от нефтепродуктов на стадии регенерации скорых фильтров.

Основные положения настоящей работы, выносимые на защиту:

- экспериментальные результаты по регенерации кварцевого песка, загрязненного нефтепродуктами, водными растворами гуммиарабика (по зависимости от рабочей концентрации регенерирующего раствора; по степени регенерации нефтезагрязненной кварцевой загрузки; по кинетическим зависимостям изменения концентрации НП в фильтрующем материале).

- результаты исследования регенерации нефтезагрязненной кварцевой загрузки под действием виброколебаний;

- безразмерный симплекс, характеризующий взаимное влияние объемной взвешивающей силы и силы виброколебаний и оценивающий энергоэффективность воздействия колебаний на фильтрующий слой;

- основные кинетические параметры процесса регенерации - время t, и константа регенерации к;

- блок-схема проектирования и работы скорого фильтра;

- способ регенерации скорого фильтра с применением гуммиарабика;

- технологическая схема регенерации скорого фильтра с проведением реагентной регенерации;

- технико-экономическое обоснование предлагаемой технологии. Достоверность результатов исследований основана на:

- использовании стандартных, апробированных в лабораторных и промышленных условиях методик исследования, современных методов анализа и обработки полученных результатов;

- корректном использовании теоретических положений процессов и аппаратов химической технологии.

Методология и методы исследования

В работе использовались основные положения теории регенерации скорых фильтров и тенденции ее развития, современные методики проведения лабораторных исследований на образцах, отобранных на действующих городских очистных сооружениях, анализа результатов исследования. В диссертации представлены результаты научно-исследовательских работ, полученные автором лично и в сотрудничестве с экоаналитической лабораторией Котляково-Коломенских очистных сооружений ГБУ «Промоотходы».

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях: Научно-практическая конференция студентов, магистрантов и аспирантов, посвященная памяти Костандова Л.А., г. Москва, 19 ноября 2015; II Международная научно-практическая конференция с научной школой для молодежи «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и экологии», г. Тверь, 24-27 марта 2016 г.; XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии «Фундаментальные проблемы химической науки», г. Екатеринбург, 26-30 сентября 2016 г.; Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные вопросы науки и образования», г. Смоленск, 30 сентября 2016 г.; V Международная научная конференция «Теория и практика массообменных процессов химической технологии», г. Уфа 17-19 октября 2016 г; WASMA-2016, 19 октября 2016 г., сессия: переработка различных видов отходов.

Проект: Переработка нефтезагрязненных и масложировых осадков с применением природных ПАВ стал победителем в номинации «Новые технологии и материалы» конкурса «Мосгортех», 18 декабря 2016 года.

Публикации автора

По материалам диссертации опубликовано 10 работ, из них 4 статьи, в том числе 2 в журналах перечня ВАК по специальности 2.6.13, 1 патент РФ, 5 тезисов докладов.

Личный вклад соискателя:

- постановка задач исследования и выбор методов их решения;

- проведение аналитического обзора существующих способов регенерации скорых фильтров;

- получение исходных данных и проведение научных экспериментов по регенерации нефтезагрязненной кварцевой загрузки водными растворами гуммиарабика;

- разработка экспериментального стенда для проведения эксперимента по регенерации кварцевой загрузке в виброожиженном слое;

- обработка и интерпретация полученных экспериментальных данных;

- опубликование основных результатов по выполненной работе;

- с участием соискателя найдены основные кинетические параметры процесса регенерации;

- соискателем предложена блок-схема расчета скорого фильтра;

- соискателем разработан и защищен патентом способ регенерации скорого фильтра водными растворами ПАВ;

- апробация результатов исследования на всероссийских научно-практических конференциях;

- разработана технологическая схема фильтрационного узла с применением реагентной регенерации.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав с выводами по каждой главе, заключения. Диссертация изложена на 1 49 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 30 рисунков, 5 приложений и список использованной литературы, состоящий из 1 19 наименований.

Основные результаты работы, опубликованные в научный журналах:

1. Актуальность применения гуммиарабика в качестве активного компонента моющего раствора, используемого для удаления нефтепродуктов, представлена в статье [18]. В статье описаны основные свойства гуммиарабика, позволяющие использовать в качестве растворов для удаления нефтезагрязнений с различных поверхностей.

2. Статья [20] посвящена построению математической модели процесса регенерации нефтезагрязненной фильтрующей загрузки скорого фильтра водными растворами гуммиарабика. В статье рассмотрен механизм образования загрязнения на поверхности загрузки, а также моющее действие гуммиарабика в отношении этих загрязнений. Математическое моделирование было основано на поиске безразмерной константы к, показывающей во сколько раз снижается поверхностное натяжение на границе «вода - нефтепродукт» при введении в систему раствора гуммиарабика. Найдя значение константы к, можно рассчитать время, затрачиваемое на регенерацию фильтрующей загрузки.

3. В статье [24] описывается механизм удаления нефтезагрязненных осадков с поверхности фильтрующего материала с помощью природного ПАВ. Представлены данные лабораторного исследования процесса регенерации. Определена моющая способность, рабочая концентрация регенерирующего раствора.

4. Статья [25] посвящена новому способу регенерации нефтезагрязненной фильтрующей загрузки скорого фильтра для очистки промливневых стоков путем проведения предварительной верхней промывки наиболее загрязненных слоев фильтра растворами гуммиарабика. Эффективность регенерации кварцевой загрузки достигается благодаря обработке верхнего слоя загрузки раствором природного ПАВ и переводу загрязнений в жидкую фазу в виде растворов и дисперсий. Показаны значения степени регенерации нефтезагрязненной кварцевой загрузки в зависимости от различных концентраций раствора гуммиарабика.

5. В статье [26] представлено лабораторное моделирование процесса регенерации скорого фильтра под действием виброколебаний. Получены зависимости влияния амплитуды колебаний на скоростной градиент и, как следствие, на интенсивность виброколебаний и эффективность регенерации. Представлены результаты экспериментального исследования, направленные на решение актуальной задачи по интенсификации процесса регенерации скорого фильтра с последующей минимизацией габаритов сооружений и их стоимости.

6. Предлагаемый способ регенерации скорого фильтра водными растворами природного ПАВ защищен патентом РФ №2017129594 [117].

ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ

СКОРЫХ ФИЛЬТРОВ

1.1. Технология очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов

Стоки с поверхности селитебных и производственных территорий являются высокоинтенсивными загрязнителями окружающей среды. По законодательству Российской Федерации сброс неочищенных до норм ПДК сточных вод в открытые водоемы запрещен.

Формирование сточных вод происходит под влиянием различных факторов - плотности населения, благоустройства территории, интенсивности и продолжительности выпадения осадков, плотности автотранспорта, площади производственных площадок их мощности и рода деятельности.

Очистка поверхностных и близких к ним по составу производственных стоков (далее - промливневые стоки) предприятий-абонентов производится на очистных сооружениях. В общем случае очистные сооружения можно разделить на локальные, устраиваемые непосредственно у первоисточника образования отхода, а также общего назначения, которые, например, проводят доочистку условно чистого производственного стока и стоков от выпадения атмосферных осадков. Очистные сооружения предназначены для уменьшения негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, в частности на гидросферу.

В состав групповых очистных сооружений входят: 1) участок приемки и механической очистки промливневых стоков -приемно-распределительная чаша, решетки, песколовки;

2) участок физико-химической очистки - реагентное хозяйство, камера смешения, отстойники постоянного действия и отстойники периодического действия, резервуар осветленной воды, нефтесборный резервуар;

3) участок доочистки стоков - скорые фильтры, резервуар чистой воды;

4) насосная станция, включающая: насосы для перекачки стоков и осадка, воздуходувки для подачи воздуха;

5) участок обезвоживания и обезвреживания осадка - песковая площадка, иловые площадки, резервуар осадка;

6) участок по отпуску технической воды - водонапорный бак, площадка раздачи технической воды.

На рисунке 1.1, приложение А, представлена принципиальная схема очистки промливневых сточных вод на Котляково-Коломенских очистных сооружениях ГБУ «Промотходы».

Основными контролируемыми параметрами загрязнения поверхностного стока на групповых очистных сооружениях являются взвешенные вещества (ВВ) и нефтепродукты (НП). Именно по ним должны рассчитываться и проектироваться очистные сооружения, так как они обязательны в протоколах количественного анализа исследуемой сточной воды [1].

Технология очистки сточных вод от ВВ хорошо изучена и может производиться разными способами в зависимости от характеристики взвешенных веществ [112].

Взвешенные вещества, находясь в воде в виде твердой дисперсной фазы, образуют гетерогенные системы (взвеси или суспензии). Размер частицы взвешенного вещества более 1 мкм. По составу ВВ делят на минеральные (неорганические), органические и смешанные. Наиболее распространенными разновидностями ВВ в сточной воде являются речной песок или диоксид кремния, ил и сапропель, планктон, оксиды металлов. Поступление взвешенных веществ на очистные сооружения происходит пропорционально расходу

промливневой сточной воды и может быть спрогнозировано по данным статистического анализа качества сточных вод в течение года.

Поступление НП не зависит от объемов сточной воды и рассогласуется с прогнозами, что в свою очередь приводит к недостаточно эффективной работе станции. Избыточное содержание НП представляет проблему при переработке воды до норм ПДК и при восстановлении работоспособности отдельных очистных аппаратов.

При переработке сточных вод, часть нефтепродуктов, удаляется осаждением в горизонтальных отстойниках, но из-за несовершенства узла сбора и удаления всплывающих НП, около 40-50% нефтепродуктов (содержащихся в промливневом стоке на входе на станцию очистки), поступает на скорые фильтры [1,10]. Это приводит к уменьшению производительности скорых фильтров, увеличению времени на их регенерацию.

На рисунке 1.2 графически показано изменение концентрации НП сточной воды в течение года. График был построен по данным, полученным в экоаналитической лаборатории ГБУ Промотходы.

Изменение концентрации НП в сточных водах в течение года

Ф Концентрация НП в поступающих сточных водах

Рисунок 1.2 - Изменение концентрации НП в сточных водах в течение года Из графика видно, что наиболее неблагоприятным временем для

функционирования очистных сооружений является весенне-осенний период. Поэтому экспериментальные исследования по регенерации нефтезагрязненной загрузки скорого фильтра были проведены в этот период. Это позволило получить результаты регенерации растворами гуммиарабика в лабораторных условиях при наихудших условиях работы очистных сооружений.

Технологический контроль работы очистных сооружений осуществляется на всех этапах и стадиях очистки вод, а также обработки осадков, рисунок 1.3.

Фактические значения контролируемых качественных показателей работы сооружений определяются на основании физико-химического анализа среднесуточных проб сточных вод и осадка и сведений по учету и контролю основных технологических параметров, получаемых с помощью приборов.

В структуру контроля входят:

- проведение анализов поступающих стоков на очистку по 14 показателям;

- проведение анализов очищенных стоков по 14 показателям;

- проведение анализов проб осадка;

- проведение анализов промывной воды.

Рисунок 1.3 - Схема точек отбора проб на ОС для определения содержания НП

- точка 11 - контроль поверхностных и производственных стоков, дренажных вод собственных иловых площадок;

- точка 1 -вода, поступающая в отстойник;

- точка 2 -контроль вод, поступающих в скорый фильтр;

- точка 3 - сброс очищенных сточных вод в коллектор водостока.

На рисунке 1.4 графически изображена динамика изменения концентрации НП в очищаемой воде на основных аппаратах.

Изменение концентрации НП в сточной воде в процессе очистки. Степень очистки

■ Концентрация НП ■ Степень очистки

"Ь 0,9

Поступающая вода на Отстойник Фильтр Очищенная вода

очистку

Рисунок 1.4 - Динамика изменения концентрации НП в очищаемой воде на основных

аппаратах

По данным графического исследования видно, что эффективность работы скорых фильтров составляет 65%, что в 1,6 раза эффективнее отстойников.

На рисунке 1.5 изображена диаграмма распределения НП в фильтрующем слое скорого фильтра.

Рисунок 1.5 - Диаграмма распределения НП в фильтрующем слое скорого фильтра

Из диаграммы распределения НП в фильтрующей загрузке видно, что наибольшее содержание НП в скором фильтре приходится на верхние слои загрузки, концентрация НП на уровне 16 мг/дм3 (по данным ГБУ Промотходы). Концентрирование НП в верхних слоях приводит к кольматации загрузки и образованию пленки НП на поверхности фильтрующего слоя [16, 45], что приводит к снижению периода фильтроцикла и ухудшению условий регенерации фильтра. Это позволяет сделать вывод, что наиболее нагруженным аппаратом очистки промышленных и поверхностных стоков является скорый фильтр, на котором осуществляется финальная стадия очистки сточной воды.

1.2. Устройство и принцип работы скорого фильтра

Скорые фильтры с зернистой загрузкой используются для осветления вод после стадии коагулирования и отстаивания, при обезжелезивании и умягчении. В

рамках многостадийной системы очистки вод они также используются для подготовки питьевой воды.

Скорые зернистые фильтры впервые введены в эксплуатацию в Соединенных Штатах еще в 1896 г. и быстро получили широкое распространение в системах водообеспечения по всему миру [76, 102, 103, 105].

Скорые фильтры широко используются на водоочистных предприятиях на стадии доочистки. Неугасающий интерес к скорым фильтрам связан с простотой конструкторского исполнения, низкой стоимостью и легкодоступностью фильтрующего элемента, высокой производительностью по воде, небольшой производственной площадью, занимаемой фильтром.

Эксплуатация скорого фильтра сопровождается затратами на энергию, необходимую для его работы, затратами на обработку образующегося шлама во время обратной промывки, замену фильтрующей загрузки. Однако, при грамотно запланированной работе, своевременном осмотре аппарата обеспечивается длительный, бесперебойный срок эксплуатации [104].

Классификация скорых зернистых фильтров:

- по скорости фильтрования - медленные, скорые и сверхскоростные;

- по давлению, под которым они работают, - безнапорные (открытые) и напорные;

- по направлению фильтрующего потока - однопоточные, двухпоточные и многопоточные;

- фильтрующим материалом;

- количеством фильтрующих слоев.

В инженерной практике существуют различные исполнения скорых зернистых фильтров, но все они имеют общие по назначению конструктивные элементы: железобетонный корпус, фильтрующий материал, дренажные системы - желоба и каналы, распределительные трубопроводы [75, 107].

На рисунке 1. 6 приведены схемы скорых фильтров, отличающиеся направлением фильтрования, а также распределительной системой.

Рисунок 1.6 - Схемы скорых фильтров: а - безнапорный однослойный фильтр с боковым каналом; б - двухслойный фильтр; в - двухпоточный фильтр; г - фильтр с центральным каналом; д - фильтр с плавающей загрузкой; е - однослойный фильтр с низким горизонтальным отводом промывных вод

Для проведения окончательной стадии обработки сточной воды фильтрованием наиболее применимы безнапорные однослойные скорые фильтры [69, 77, 83]. Рассмотрим подробнее основные конструктивные элементы и принцип работы такого скорого фильтра.

В таблице 1.1 представлены основные параметры скорого фильтра.

Таблица 1.1 - Основные параметры скорого фильтра

Наименование аппарата Габариты Фильтрующий слой Режим работы

Мелкозернистые скорые фильтры с кварцевой загрузкой. Длина - 5 м; Ширина - 5 м; Гидравлическая глубина - 5,15 м; Рабочая глубина - 4,2 м Высота фильтрующей загрузки - 1,3 м Скорость фильтрования - 6 -10 м/час; интенсивность промывки - 12-18 л/(с-м2) (5-7 мин)

На рисунке 1. 7 изображено устройство скорого фильтра.

Рисунок 1.7 - Устройство скорого фильтра. 1 - распределительная система; 2 - желоб; 3 -карман фильтра; 4 - трубопровод осветленной воды; 5 - трубопровод фильтровальной воды; 6 -трубопровод промывного раствора; 7 - канал промывного раствора.

Фильтрующий слой выполняют из химически стойкого и механически прочного зернистого материала, отвечающего санитарным требованиям, например из керамзита, дробленого антрацита, кварцевого песка, керамической крошки и др.

Внутренняя часть фильтра остается свободной от фильтрующего слоя, что необходимо для выравнивания скорости воды, поступающей на фильтрацию, а также для возможности расширения слоя во время обратной промывки.

Под фильтрующим слоем находится поддерживающий дренажный слой (гравий или щебень) высотой 0,45 - 0,55 м, крупность зерен 2-40 мм. Поддерживающий слой предотвращает унос мелких частиц фильтрующей загрузки с фильтруемой водой.

Дренажная система - это важный элемент в устройстве фильтра. Она предназначена для сбора и отвода очищенных вод, а при промывке - для равномерной подачи промывной воды по сечению фильтра.

Ниже представлен принцип работы скорых фильтров на примере Котляково-Коломенских очистных сооружений ГБУ «Промотходы».

Блок фильтров представлен двумя рядами фильтров, в каждом ряду по четыре элемента, рисунок 1.8.

Опорожнение в РПВ

Рисунок 1.8 - Технологическая схема узла доочистки сточных вод фильтрованием

По существующей схеме очистных сооружений сточная вода после отстойников подается насосами по трубам в оба ряда фильтров. Сточная вода проходит через загрузку сверху вниз. Фильтрат поступает через трубу в резервуар чистой воды.

Дренажная система состоит из щелеванных труб ^у=80 мм. Производительность фильтра до 150 м3/час.

При достижении предельных потерь напора, рост перепада давления достигает критического значения, фильтр останавливают на промывку. В этот момент скорость фильтрования значительно снижается, а сам процесс становится не выгодным либо не возможным. Вывод фильтра на промывку также возможен в случае срыва конгломератов загрязняющих веществ с поверхности загрузки.

Восстановление фильтрующей способности загрузки осуществляется обратной водовоздушной промывкой. Первая стадия промывки заключается в разрыхлении загрузки потоком воздуха в течение 5-10 мин. Предварительно уровень остаточной воды в фильтре опускают ниже кромки отводящих лотков на 10-20 см. Барботаж воздухом позволяет интенсифицировать процесс отмывки загрязнений от загрузки. На второй стадии включают подачу промывной воды с интенсивностью 1080 м3/час, а подачу воздуха прекращают. Промывная вода, проходя через загрузку снизу вверх с высокой скоростью, поднимает и взвешивает ее. Во взвешенном состоянии зерна начинают хаотично двигаться, соударяться друг с другом, при этом загрязнения, задержанные на них, смываются потоком и переходят в промывную воду. Длительность второй стадии около 10 -15 мин. Общее количество промывок фильтров составляет в среднем около 2000 в год [84]. Также практикуется для интенсификации процесса промывки фильтрующей загрузки применять механическое перемешивание, дополнительную подачу воды на верхние слои фильтра («верхняя» промывка) [40].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванова Александра Андреевна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для вузов / Н.Н. Абрамов. - М.: Стройиздат, 1974. - 480 с.

2. Абрамзон А.А. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: справочник / А.А. Абрамзон, Л.Е. Боброва, Л.П. Зайченко и др. /- Л.: Химия, 1984. - 392 с.

3. Аэров М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес. - Л.: Химия, 1986. - 247 с.

4. Баринов А.М. Визуализация процесса как метод контроля промывки фильтров / А.М. Баринов. Н.С. Серпокрылов, И.И Рождов // Водоснабжение и канализация, 2012.- № 7-8, - С.24-31.

5. Барсукова Н.Ф. Очистка сточных вод и почвы от нефтепродуктов в условиях нефтебазового хозяйства / Н.Ф. Барсукова, П.А. Королев, С.Н. Краузе // Химия и технология масел. -1996, - 4. С. 41-43.

6. Беренгартен М.Г. Подготовка водных растворов Гуммиарабика для использования в пищевой промышленности/ М.Г. Беренгартен, М.А. Булатов, Дж.М. Хаддад // Вода: химия и экология. - М.: - 2008.- №4. С 1725.

7. Блянкман Л.М. Очистка фильтрующих материалов / Л.М. Блянкман. - М.: Энергоиздат, 1981. - 111 с.

8. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования: [Питьевая вода, пищевая пром-сть, энергетика] / Б.Е. Рябчиков. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 326 с.

9. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология: Учебное пособие для ВУЗов / Н.Ф. Возная. - М.: Высш. школа, 1979. - 340 с.

10. Водоподготовка / Б.Н. Фрог, А.П. Левченко // Б.Н. Фрог. - М.: МГУ, 1996. -680 с.

11. Волкова Г.А. Методы очистки сточных вод, содержащих синтетические поверхностно-активные вещества / Г.А. Волкова, Н.Ю. Сторожук // Вестник

Брестского государственного технического университета. -2012. - № 2. - С. 38-41.

12. Габбасова И.М. Использование биогенных добавок совместно с биопрепаратом «Деворойл» для рекультивации нефтезагрязненных почв / И.М. Габбасова, Р.Р. Сулейманов, Т.Ф. Бойко, Н.Ф. Галимзянова // Биотехнология, 2002. -№ 2. - С. 57-65.

13. Гриценко А.И. Экология. Нефть и газ / А.И. Гриценко, Г.С. Акопов, В.М. Максимов. - М.: Наука, 1997. - 598 с.

14. Детлаф А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. - М.: Высш. шк., 2002. - 718 с.

15. Еремеев Б.Б. Регенерация механических фильтров в процессах очистки нефтезагрязненных сточных вод: дис. канд. тех. наук. - М., 2003. 188 с.

16. Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий / В.А. Жужиков - М.: Химия, 1971. - 440 с.

17. Ибадова С.Я. Композиционные сорбенты в очистке нефтесодержащих сточных вод / С.Я. Ибадова // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: сб. ст. по матер. VIII междунар. науч.-практ. конф. № 8(8). - Новосибирск: СибАК, 2017. - С. 94-100.

18. Иванова А.А. Применение гуммиарабика в моющих композициях ПАВ / А.А. Иванова, М.А. Булатов // Известия МГТУ «МАМИ». М.: - №2(14). - 2012. Стр. 106-109.

19. Иванова А.А. Совершенствование процесса обезвоживания нефтезагрязненных шламов с применением растворов гуммиарабика. / Окружающая среда и устойчивое развитие регионов. Том I: Теория и методы изучения и охраны окружающей среды. Экологические основы природопользования / Ред. проф. Латыповой В.З., проф. Ермолаева О.П., проф. Роговой Т.В., проф. Зарипова Ш.Х. - Казань: Изд-во «Отечество», 2013. - 482 с.

20. Иванова А.А. Математическое моделирование процесса регенерации зернистого фильтрующего материала от нефтепродуктов / А.А. Иванова,

Ю.С. Станиславская, М.А. Булатов, Дж.М. Хаддад // Известия МГТУ «МАМИ». М.: - № 3(21). - 2014. Стр. 20 -22.

21. Иванова А.А. Водные эмульсии на основе гуммиарабика // ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Екатеринбург, 2016 г). Стр.198.

22. Иванова А.А. Удаление нефтезагрязненных осадков с поверхности кварцевого песка скорого фильтра с использованием природного ПАВ / А.А. Иванова, Е.Б. Алексеенко, М.А. Булатов // Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения): сборник научных трудов по материалам V Международной научной конференции. Ред. кол.: Самойлов Н.А. и др. - Уфа, издательство УГНТУ, 2016. - 250 с. Стр.220-222.

23. Иванова А.А. Экспериментальное исследование регенерации зернистого фильтроматериала от нефтепродуктов раствором природного ПАВ / А.А. Иванова, М.А. Булатов // Фундаментальные и прикладные вопросы науки и образования. - Смоленск: ООО «Новаленсо», 2016. - 175 с. Стр. 109-111.

24. Иванова А.А. Исследование процесса регенерации скорого фильтра моющим раствором природного ПАВ / А.А. Иванова, Е.Б. Алексеенко, М.А. Булатов // II Международной научно-практической конференции с научной школой для молодежи «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и экологии». Ред.-сост.: Пузырев Н. М. (отв. ред.), Козловская Ю. В. - Тверь: Тверской государственный технический университет, 2016. - 319 с. Стр. 160163.

25. Иванова А.А. Регенерация с помощью растворов природного ПАВ скорого кварцевого фильтра, применяемого для очистки от нефтепродуктов / М.Г. Беренгартен, А.А. Иванова, М.А. Булатов // Вода: химия и экология. - 2017. -№ 10. - С. 24-29.

26. Иванова А.А. Моделирование процесса регенерации нефтезагрязненной кварцевой загрузки водными растворами природного ПАВ в

виброожиженном слое / М.Г. Беренгартен, М.А. Булатов, А.А. Иванова // Вестник ВГУИТ. - 2019. - № 3 С. 197-202.

27. Каменецкий Е.С. Исследование влияния амплитуды и частоты вибраций на структуру кипящего гранулированного слоя / Е.С. Каменецкий, Н.С. Орлова, М.В. Волик // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2015. - №3. - С. 33-38. - URL: https://rucont.ru/efd/425624 (дата обращения 10.02.2016).

28. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для ВУЗов / А.Г. Касаткин. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.

29. Кирсанов В.В. Исследование влияния кислородного режима и концентрации активного ила на эффективность биодеструкции основных загрязнений химстока при предельных нагрузках / В.В. Кирсанов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - М. - 2008. - №10. - С.19-25.

30. Коваленко В.П. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений/ В.П. Коваленко, А.А. Ильинский. - М.: Химия, 1982. -272 с.

31. Колесниченко А.В. Процессы биодеградации в нефтезагрязнённых почвах / А.В. Колисниченко, А.И. Марченко, Т.П. Побежимова, В.В. Зыкова. -Москва: «Промэкобезопасность», 2004. - 194.

32. Коллоидная химия. Учебное пособие / Пальтиель Л.Р., Зенин Г.С., Волынец Н.Ф.// Пальтиель Л.Р. - СПб.: СЗТУ, 2004. - 68 с. - URL http://window.edu.ru/resource/080/25080/files/nwpi 173.pdf (дата обращения 10.01.2016)

33. Коллоидная химия: краткий курс лекций для студентов 2 курса направления подготовки 19.03.01 «Биотехнология» / Л.А. Исайчева // ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ. - Саратов, 2016. - С.47. - URL http://www.sgau.ru/files/pages/22182/14691215763.pdf (дата обращения 15.01.2016).

34. Кузнецов Ф.М. Рекультивация нефтезагрязненных почв / Ф.М. Кузнецов, А.П. Козлов, В.В. Середин, Е.В. Пименова. - ПГСХА: Пермь, 2003. - 196 с.

35. Леоненко И.И. Методы определения нефтепродуктов в водах и других объектах окружающей среды (обзор) / И.И. Леоненко, В.П. Антонович, А.М. Андрианов, И.В. Безлуцкая, К.К.Цымбалюк // Методы и объекты химического анализа. -2010. -№2 - С.58-72.

36. Лушников С.В. Очистка воды и почвы от нефти и нефтепродуктов с помощью культуры микробов - деструкторов / С.В. Лушников, К.Н. Завгороднев, В.В. Бобер // Экология и промышленность. - 1999. - №2. С.17-20.

37. Лукина Н.В. Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных промышленностью земель / Н.В. Лукина, Т.С. Чибрик, М.А. Глазырина, Е.А. Филимонова. - Екатеринбург. УрГУ, 2008. - 256с.

38. Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации. М., Стройиздат, 1977. - 299 с.

39. Мильков Л.В. Методы увеличения нефтеотдачи и технология ASP / Л.В. Мильков // Молодой ученый. - 2018. - №51. - С. 222-224.

40. Минц Д. М. Фильтры АКХ и расчеты промывки скорых фильтров / Д. М. Минц, С. А Шуберт. - М.: Изд-во М-ва коммун. хоз-ва РСФСР, 1951. - 174 с.

41. Нвизуг-би Л.К. Обзор современных представлений и анализ эффективности механизма вытеснения нефти из пористой среды с применением ПАВ / Л.К. Нвизуг-би // Отраслевые научные и прикладные исследования: Науки о земле. - С.94 -111.

42. Ницкая С.Г. К вопросу о реконструкции очистных сооружений промливневого стока / С.Г. Ницкая, В.И. Васильев, И.В. Антоненко, Н.В. Сурова // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». - 2014.-14 т.- № 1. Стр. 50-53.

43. Носков М.Д. Математическое моделирование работы скорых фильтров / М.Д. Носков, М.С. Зайцева, А.Д. Истомин, О.Д. Лукашевич // Вестник ТГАСУ. -2008. - №2. - 125-137.

44. Очистка бытовых сточных вод двухступенчатым фильтрованием: Учеб. пособие / С.Н. Фомин, М.И. Коробко. - Хабаровск: Изд-во Дальневост. гос. ун-та путей сообщ. (ДВГУПС), 2000. - 63 с.

45. Основы теории фильтрации: учебное пособие. / Н. Е. Леонтьев. - М.: МАКС Пресс, 2017.

46. Плешакова Е.В. Экологические аспекты кислотоустойчивости нефтеокисляющих микроорганизмов в ходе биоремедиации загрязнённых почв / Е.В. Плешакова // Поволжский экологический журнал. -2010. -№ 4. -С. 374 - 382.

47. Плотникова М.Д. Перспективы использования водных композиций поверхностно-активных веществ для очистки нефтезагрязненных грунтов / М.Д. Плотникова, М.Г. Щербань, Н.А. Медведева //Географический вестник. Экология и природопользование.- П. - 2016. - С. 114-119.

48. Позднышев Г.В. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий / Г.В. Позднышев.- М.: Недра, 1982. - 221 с.

49. Пучков Н.Г. Товарные нефтепродукты, их свойства и применение. / Н.Г. Пучков. Е.И Забрянский, Л.В Малявинский.- М., 1971.- С. 414.

50. Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия / П.А. Ребиндер. - М.: Наука, 1978. - 368 с.

51. Романков П.Г. Сушка во взвешенном состоянии / П.Г. Романков, Н.Б. Рашковская. - Л.: Химия, 1979. - 272 с.

52. Рябчиков А.М. О загрязнении природной среды нефтью / А.М. Рябчиков // Вестник МГУ. Сер.5. География. -1974. С. 11-19.

53. Самохвалов Н.М. Регенерация фильтровальных насыпных слоев/ Н.М. Самохвалов// Ползуновский вестник, 2006. № 2. - С. 389-391.

54. Селивановская С.Ю. Отходы производства и потребления: правовое регулирование, утилизация, размещение/ С.Ю. Селивановская.- К.:-Казанский государственный университет, 2009.- 220 с.

55. Серпокрылов Н. С. Исследование влияния обработки ультразвуком загрузки при водяной промывке фильтров/ Н.С. Серпокрылов, А.М. Баринов, Л.Г.

Спиридонова, Е. Н. Серпокрылов // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ», 2013.-№5. С.1-8.

56. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспортировки нефтепродуктов/ Е.А. Стахов. - Л.: Недра, 1983. - 263 с.

57. Субботкин Л.Д. Очистка сточных вод от поверхностно-активных веществ методом электрофлотокоагуляции / Л.Д. Субботкин, Н.Ю. Вербицкая // Строительство и техногенная безопасность. -2011. -38. С. 96-106.

58. Мурыгина В.П. Очистка водной поверхности и грунтов от нефтяных загрязнений биопрепаратом «Роден» / В.П. Мурыгина, М.У. Аринбасаров С.В. Калюжный // Экология и промышленность России.- 1999. - №8. С. 1619.

59. Телин А.Г. Определение смачиваемости керна месторождений вала Гамбурцева различными методами / А.Г. Телин, И.С. Афанасьев, А.И. Федоров, О.В. Емченко// Территория нефтегаз. - 2011.- № 4. С. 46-52.

60. Журавлёв А.А. Реологические характеристики водных растворов гуммиарабика, используемых в производстве зефира на желатине // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: Материалы 3-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с Международным участием(24 - 26 мая 2012 г., г. Бийск). Часть 2 / Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. -Бийск: изд-во Алт. гос. техн. ун-т, 2010. С. 14-20.

61. Тодес О.М. Аппараты с кипящим зернистым слоем / О.М. Тодес, О.Б. Цитович. - Л.: Химия, 1981. -296 с.

62. Фахретдинов П.С. Деэмульгирующие свойства новых функциональнозамещенных имидазолиниевых соединений / П.С. Фахретдинов, И.Ю. Голубев, Г.В. Романов, Р.Ф. Хамидуллин // Нефтегазовое дело, 2010. - С. 1-15. - URL: http://www.ogbus.ru (дата обращения 15.05.2017).

63. Филлипс Г.О. Справочник по гидроколлоидам / Г.О. Филлипс, П.А. Вильямс. - СПб.: ГИОРД, 2006. - 536 стр.

64. Хижняк Г.П. Влияние смачиваемости на коэффициент вытеснения нефти / Г.П. Хижняк, А.М. Амиров, А.М. Мошева // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2013.- № 6. Стр. 54-63.

65. Чурикова Л.А. Применение ПАВ при хранении нефти и нефтепродуктов / Л.А. Чурикова, Т.Б. Джексенов // Техника. Технологии. Инженерия. - 2016. -№2. - С. 28-31. - URL https://moluch.ru/th/8/archive/40/1343/ (дата обращения: 19.02.2019).

66. Щукин, Е.Д. Коллоидная химия: учебник для университетов и химико-технолог. ВУЗов / Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина. - М.: Высш. шк., 2007. - 444 с.

67. Экология почв: Учебное пособие для студентов ВУЗов. Часть 3. Загрязнение почв / В.Ф. Вальков, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников. - Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2004. - 54 с.

68. Яковлев С.В. Технологии электрохимической очистки воды / С.В. Яковлев, И.Г. Краснобородько, В.М. Рогов. - Л.: Стройиздат, 1987. - 312 с.

69. Adelman M.J. Stacked Filters: novel approach to rapid sand filtration /M.J. Adelman, M.L. Weber-Shirk, J.C. Will, L.W. Lion // Journal of Environmental Engineering. - 2012. - Р. 999 - 1008. - URL: https://www.researchgate.net/ (дата обращения 25.09.2014).

70. Boneau D.F. A surfactant system for the oil wet sandstone of the North / D.F. Boneau, R.L. Clampitt // Burbank unit, JPT (May 1977). - Р.501-506.

71. Desplanques S., Renou F., Grisel M. Impact of chemical composition of xanthan and acacia gums on the emulsification and stability of oil-in-water emulsions / S. Desplanques, F. Renou, M. Grisel, C. Malhiac // Food Hydrocolloids. - 2012. P. 401-410.

72. Ibrahim O.B., Osman M.E., Hassan E.A. Acacia Seyal characterization and fractionation / Omar B. Ibrahim, Mohamed E. Osman, Elfatih A. Hassan // Journal of Chemica Acta 2.- 2013. P. 129-135.

73. Idris O.H.M., Haddad G.M. Gum Arabic / O.H.M. Idris, G.M. Haddad/ - UK: RSC Publishing, 2012. - 17 p.

74. Gamal M.E., Mohamed A. M.O., Zekri A.Y. Effect of asphaltene, carbonate, and clay mineral contents on water cut determination in water - oil emulsions / M.E. Gamal, A. M.O. Mohamed, A.Y. Zekri // J. Petrol. Sci. Eng. - 2005. - P. 109-224.

75. Kamel H. Purification of Strom Water Using Sand Filter: A thesis submitted in partial fulfillment of the requirement for Degree of Master of Science in Infrastructure Engineering. - Gaza, 2011. -54 p.

76. Martin Ed.J. Handbook for appropriate water and wastewater technology for Latin America and the Caribbean / Ed.J. Martin // United Nations environment programme division of technology, Industry and Economics. - Washington. -1988. - URL: http://www.unep.or (дата обращения 6.10.2014).

77. Mohanty B. Design and construction of a modified rapid sand filter for treatment of raw water / B. Mohanty, Patel Keval K // Journal for Research. -2017. P. 9-13.

78. Musa H. H., Ahmed A. A., Musa T.H. Chemistry, biological, and pharmacological properties of Gum Arabic / H. H. Musa, A.A. Ahmed, T.H. Musa // Bioactive Molecules in Food.- 2017. P. 1-18.

79. Phillips G. O. (1998). Acacia gum (Gum Arabic): A nutritional fiber; metabolism and calorific value / Clyn O. Phillips / Food Additives and Contaminants. 15 (3). -1998. P. 251-264.

80. Phillips G.O, Williams P. Tree exudate gums: natural and versatile food additives and ingredients / G.O Phillips, P Williams // Food Ingredients and Analysis International. - 2001. P. 26-28.

81. Pumps Life Cycle Cost: A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems / Hydraulic Institute and Europump. Printed in USA. - 2001, 194 p.

82. Ratnayaka Don D. Water filtration granular media filtration / Don D. Ratnayaka, Malcolm J. Brandt, K. Michael Johnson // Water Supply (Sixth Edition). - 2009, P. 315-350. - URL: https://www.sciencedirect.com (дата обращения 3.10.2013).

83. Sabale R. Improved Rapid Sand Filter for Performance Enhancement / S. Mujawar, R. Sabale // International Journal of Science and Research (IJSR). -2014. - P. 1031 - 1033. - URL: www.ijsr.net (дата обращения 10.11.2014).

84. Satterfield Zane. Filter Backwashing. Interviewed June / The national environmental services center. - 2005. Fall 2005, Vol. 5, Issue 3. P. 1-4. URL: www.nesc.wvu.edu (дата обращения 05.09.2015).

85. Stokes D., Ross R. Paul, Fitzgerald G. F., Aidan Coffey. Application of Streptococcus thermophilus DPC1842 as an adjunct to counteract bacteriophage disruption in a predominantly lactococcal Cheddar cheese starter: use in bulk starter culture systems. // EDP Sciences, 81. - 2001. Р.327-334.

86. Sheng J.J. Status of Polymer-Flooding Technology / J.J. Sheng, B. Leonhardt. SPE-174541. -2015.

87. Trantham J.C. Determination of oil saturation after water flooding in an oil-wet reservoir / J.C. Trantham, R.L. Clampitt // The North Burbank Unit, Tract 97 Project, JPT (May 1977). - P. 491-500. - URL: https://www.onepetro.org/journal-paper/SPE-5802-PA (дата обращения 25.09.2014 ).

88. Вибропривод ВП 30Т. [Электронный ресурс] // Гранат. 2001-2019. URL: http://granat-e.ru/vibroprivod_vp-30t.html (дата обращения: 18.02.2015).

89. Деталан НФ - 130. [Электронный ресурс] // Деталан. Моющее и дезинфицирующее средство. 2011. URL: http://detalan.ru/ (дата обращения:

20.05.2014).

90. Гуммиарабик. [Электронный ресурс] // ООО Агригам - Россия. URL: http//www.agrigum.ru// (дата обращения:6.10.2012).

91. Кварцевый песок [Электронный ресурс] // Гора хрустальная. URL: http:// kgcrystal.ru/ (дата обращения: 06.06.2013).

92. Нафтоль АСПО средство для удаления нефтепродуктов [Электронный ресурс] // Bizorg. 2014. URL: http://bizorg.su/ (дата обращения: 20.05.2014).

93. Олеоворин. [Электронный ресурс] // ООО «Бигор Биотехнолоджис». URL: http://bigor.ru/tech.html. (дата обращения: 21.10.2015).

94. Очистка сточных вод от ПАВ. [Электронный ресурс] // НПО АГРОСТОЙСЕРВИС. 2018. URL: http://acs-nnov.ru. (дата обращения:

30.09.2015).

95. Президент Путин о природоподобных технологиях. [Электронный ресурс] // Корпорация «Интеллект России». URL: http://интеллект-россии.рф/news/211 (дата обращения: 24.06.2016).

96. СКАТ УС - техническое моющее средство [Электронный ресурс] // НПО «НИИПАВ». URL: http://niipav.ru/ (дата обращения: 15.6.2014).

97. Сорбент ОДМ. [Электронный ресурс] // Waterhim. Водоподготовка. URL: (дата обращения: 03.12.2015).

98. Сорбент АС. [Электронный ресурс] // Альфа фильтр. URL: https://alfa-filter.ru/ (дата обращения: 03.12.2015).

99. Транс-Нефть А - моющие средства для нефтедобычи и нефтепереработки [Электронный ресурс] // Himbox. URL: http://www.himbox.ru/katalog/ (дата обращения:20.05.2014).

100. A report on backwashing of sand filter medium experiment. [Электронный ресурс] // Michigan State University College of Engineering. URL: https://www.egr.msu.edu/~hashsham/courses/ene806/docs/Filter-Backwashing.pdf (дата обращения: 23.09.2014).

101. Energy Efficiency Programs. [Электронный ресурс] // Hydraulic Institute. 2019. URL: http://pumps.org. USA (дата обращения: 20.04.2013).

102. Filtration systems. [Электронный ресурс] // Source Book of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Latin America and the Caribbean. 1997. URL: https://www.oas.org. (дата обращения: 05.11.2013).

103. Rapid sand / gravity filtration [Электронный ресурс] // Akvopedia. 2015. URL: https://akvopedia.org. (дата обращения 23.09.2015).

104. Rapid Sand Filters: [Электронный ресурс] // The water treatments. 2007-2015. URL: https://www.thewatertreatments.com/. (дата обращения: 23.09.2015).

105. Rapid sand filtration. [Электронный ресурс] // Sourcebook of alternative technologies for freshwater augmentation in small island developing states. 1998. URL: http://www.nzdl.org. (дата обращения: 05.11.2013).

106. Pump Life Cycle Costs Guide. [Электронный ресурс] // The Voice of the European Pump Industry. URL: http://europump.org. (дата обращения: 19.04.2019).

107. Sand filtration: rapid versus slow. [Электронный ресурс] // Biosand filter. 20042018. URL: https:// www.biosandfilter.org. (дата обращения: 18.09.2014).

108. ГОСТ 31953-2012 Вода. Определение нефтепродуктов методом газовой хроматографии.

109. ГОСТ 17.1.4.01-80 Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Общие требования к методам определения нефтепродуктов в природных и сточных водах.

110. ПНД Ф 14.1:2:4.254-09 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовых концентраций взвешенных и прокаленных взвешенных веществ в пробах питьевых, природных и сточных вод гравиметрическим методом. М.:-2017.

111. РД 52.24.476-2007. Массовая концентрация нефтепродуктов в водах. Методика выполнения измерений ИК-фотометрическим методом. - Ростов-на-Дону: [б.и.], 2007. -29 с.

112. СП 31.13330.2012 СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: - 2012.- 94 с.

113. Подвижное устройство для интенсификации промывки загрузки скорых фильтров: пат. RU 132736 U1, МКП51 B01D24/00 / Серпокрылов Н.С., Баринов А.М.; Заявитель и патентообладатель РГСУ. - № 2013116861/05; заявл. 12.04.2013, опубл. 27.09.2013, Бюл. №27 - 9 с.: ил.

114. Способ регенерации сыпучего фильтрующего материала: пат. RU 2157720 C1, МПК7 B01D24/46 / Афанасьев Ю.В., Жуйков Ю.Ф., Мельников В.Б., Пименов Ю.Г.; Заявитель и патентообладатель Пименов Ю.Г. - № 99113070/12; заявл. 18.06.1999, опубл. 20.10.2000, Бюл. №29 - 7 с.: ил.

115. Способ регенерации зернистого фильтрующего материала: пат. RU 2042381 C1, МПК8 B01D24/46 / Саруханов Р.Г., Бабуров О.Г., Пучков В.В., Храменков С.В., Семин Н.В.; Заявитель и патентообладатель Московское

муниципальное предприятие "Мосводоканал". - № 93026689/26; заявл. 13.05.1993, опубл. 27.08.1995, Бюл. № 24 - 5с.: ил.

116. Способ промывки зернистой загрузки фильтра: пат. RU 2131288 C1, МПК51 B01D 24/46 / Цепелев Г.Я. Заявитель и патентообладатель: Товарищество с ограниченной ответственностью "Специализированное производственно-конструкторское предприятие "Призма". - № 97101421/25; заявл. 01.30.1997, опубл. 10.06.1999, Бюл. № 16 - 4с.

117. Способ регенерации скорого фильтра с мелкозернистой кварцевой загрузкой растворами природного ПАВ: пат. RU 2674911 C1, МПК51 B01D 24/46 / Алексеенко Е.Б., Иванова А.А. Заявитель и патентообладатель: Иванова А.А. - № 2017129594; заявл. 21.08.2017, опубл. 14.12.2018, Бюл. № 35 - 4 с.

118. Лавитол-арабиногалактан [Электронный ресурс] // Производство природных экстрактов. Фармацевтическое производство (лицензия № 00207-ЛС). URL: https://www.ametis.ru/production/arabinogalactan (дата обращения: 09.09.2015).

119. ГОСТ 26098-84 НЕФТЕПРОДУКТЫ. Термины и определения.

к

о

^

X о я

о

X о

рэ

о Л К о н я к я

43

о

Й к

со X сг> со ег

я

о н о л X сг >5

со о

"Экосервис ПРИМ"

Выво) на переработку

Внутреннее оборотное водоснабжение.

Запрета поли ко моечных машин.

Коллектор ГУЛ "Мосволосгок"

Блок-схема Котляково-Коломенских очистных сооружений.

Я

к й о

О)

к к

О) >

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«московский политехнический университет» (МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХ)

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

Ивановой Александры Андреевны. ""^агта«^

Мы, нижеподписавшиеся начальник учебно-методического управления А.Н. Толстов, декан факультета «Химические технологии и биотехнологии», к. б. н. Н.В. Пулькова заведующий кафедрой «Процессы и аппараты химической технологии», д.т.н. В.Г. Систер составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы по теме: «Регенерация скорых фильтров водными растворами природного ПАВ от нефтепродуктов при переработке сточных вод» имеют теоретическое и практическое значение для учебного процесса и внедрены в учебный процесс Московского политехнического университета для студентов 4-го года обучения по направлению подготовки 20.03.01— Твхносферная безопасность в курсе лекций и практических занятий по дисциплине «Процессы и аппараты очистки сточных вод».

Кафедра, внедрившая результаты: «Процессы и аппараты химической технологии».

Дата и номер протокола заседания кафедры ПАХТ, на котором рассмотрены результаты внедрения № 15/16-17 от 06.04.2017 г.

Начало использования объекта внедрения 01.09.2017 г.

Декан факультета

«Химические технологии и биотехнологии»

Начальник

учебно-методического управления

Н.В. Пулькова

А. Н. Толстов

Заведующий кафедрой

«Процессы и аппараты химической технологии»

В.Г. Систер

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора

ГБУ «Промотходы»

Д.т.н., проф.

A.M. Гонопольский (подписьJ

« i'j> » Clx^i 2017 Г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы «Регенерация скорых фильтров водными растворами природного I IAB от нефтепродуктов

при переработке сточных вод» Ивановой Александры Андреевны

Мы, нижеподписавшиеся, комиссия в составе:

Председатель: начальник управления очистных сооружений, ГБУ «Промотходы». Стыров A.C.

Члены комиссии: начальник Экоаналитической лаборатории Николаев А.Г., ведущий эксперт Экоаналитической лаборатории Кожинов Е.Г.

составили настоящий акт, что в экоаналитической лаборатории вышеуказанного учреждения была проведена работа по регенерации фильтроматериала загрязненного нефтепродуктами с помощью препарата GA100 предложенного соискателем Ивановой A.A. согласно методике, представленной в сё диссертационной работе.

СОДЕРЖАНИЕ работы: проведено экспериментальное исследование препарата GA100 в качестве активного компонента регенерационного раствора при удалении нефтесодержащего осадка с поверхности фильтрующей загрузки скорою кварцевого фильтра. GA100 - вещество природного происхождения - гуммиарабик, обладающий полным комплексом свойств эмульгатора и стабилизатора. Образцы фильтрующей загрузки отбирали из скорого насыпного фильтра из верхнего слоя фильтрующего

материала (на глубине не более 0.4 м от верхнего уровня засыпки фильтрующего материала).

Контроль качества отмывки фильтрующей загрузки от нефтепродуктов проводили в соответствии с методикой выполнения измерений массовой доли НП в пробах почв и фунтов флуориметрическим метолом с использованием анализатора жидкости «ФЛЮОРАТ-02» (ПНД Ф 16.1:2.21-98.)

Экспериментальное исследование препарата GA100 проводили в сравнении с промывной

водой и синтетическим ПАВ - НАФТОЛЬ.

Для определения эффекта использовали показатели, таблица 1: