Очистка нефтезагрязненных вод сорбционными материалами на основе отходов валяльно-войлочного производства (90

отношению, в частности, к нефти карбонового отложения, приведены в табл. 3. Очевидно, что наименьшее значение водопоглощения кнопа наблюдается при его обработке в смеси аргона с пропаном и аргона с воздухом. Аналогичные зависимости были получены и для девонской нефти.

В связи с вышеизложенным в дальнейшем была проведена модификация еще 24 образцов кнопа путем изменения Uа, Iа и t в атмосфере вышеназван-ных смесей газов. Режимы проведения модификации приведены в табл. 4. Образцы кнопа, модифицированные в атмосфере аргона с воздухом, имеют обозначение 11а-22а, в атмосфере смеси аргона с пропаном – 11б-22б соответственно.

Таблица 3 – Значения нефте- и водопоглощения для модификатов кнопа по отношению к нефти карбонового отложения

11

Таблица 4 – Режимы проведения модификации в атмосфере газов аргон-воздух и аргон-пропан (70:30)

Таблица 5 – Значения нефтепоглощения и количества сорбированной воды для модификатов, обработанных в смеси аргона с воздухом (11а-22а) и в смеси аргона с пропаном (11б-22б) для нефти карбонового отложения

12

Ввиду того, что степень удаления нефти исследуемыми реагентами превышает 99 %, решено объем последней увеличить до 7 мл на 50 мл воды и исследовать действие СМ, обработанных при наиболее оптимальных режимах, приведенных в табл. 5. Полученные значения суммарного количества поглощенной нефти и воды; водо- и нефтепоглощение приведены в табл. 6, из которых следует, что обработка плазмой способствует уменьшению значения водопоглощения в 1,3-1,8 раза по сравнению с немодифицированным кнопом. Таким образом, в экспериментах с нефтью девонского отложения наибольшая степень удаления нефти достигается при обработке кнопа плазмой в режиме 22б, с нефтью карбонового отложения – 19б. Очевидно, что оптимальной средой для модифицирования кнопа является смесь газов аргона с пропаном.

Таблица 6 – Значения нефте - и водопоглощения для модификатов кнопа по отношению к нефтям

Анализ ИК-спектров показал идентичность картины спектра исходного кнопа-К и образцов, подвергнутых воздействию плазмой в среде различных газов. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что обработка плазмой в режимах,

13

приведенных в табл. 2 и 4, не меняет химического состава волоса шерсти, а лишь способствует изменению структуры поверхности кнопа и его модификатов.

Методом растровой электронной микроскопии исследовано влияние плазменной обработки на поверхность волоса кнопа.

Определено, что обработка плазмой в гидрофобном режиме приводит к выжиганию выступающих фрагментов поверхности, что очевидно при рассмотрении микрофотографий, приведенных на рис. 6. Об этом же свидетельствуют гистограммы распределения чешуек шерстяного волокна по высоте поверхности, приведенные в нижней части рис. 6.

Очевидно, что проведенная обработка кнопа ВЧП пониженного давления приводит к улучшению гидрофобных свойств СМ. Данное обстоятельство объясняется образованием на поверхности СМ нанослоя углерода, в результате процесса карбонизации пропана, входящего в состав плазмообразующего газа.

Рисунок 6 – Микрофотографии поверхности: (а) исходного кнопа; (б) образца после обработки ВЧ плазмой в гидрофобном режиме (увеличение 100000 раз).

Таким образом, вышеприведенные исследования свойств волос кнопа-К, обработанных ВЧП, показали, что, варьируя параметрами плазменной обработки можно различным образом изменять поверхность кератина, вызывая повышение или понижение его реакционной способности, не вызывая химических изменений в их составе.

14

Полупромышленные исследования очистки сточных вод и поверхностных водоисточников от нефтепродуктов

с использованием кнопа

На основании проведенных лабораторных исследований предложен способ очистки СВ от НП и взвешенных веществ (ВВ) с использованием кнопа на локальных очистных сооружениях АЗС № 3 ООО «Татнефть АЗС-Центр». Для проведения испытаний была произведена замена фильтрующих элементов (активированный нетканый материал марки АНТ), расположенных в пяти чугунных цилиндрах-стаканах на кноп-К с ОАО «КВВК». После демонтажа цилиндров из локальных очистных сооружений марки «Экос-95» осуществлена выемка применяемого фильтрационного материала и произведена набивка кнопом- К и установка на очистные сооружения. Для имитации залпового сброса НП на территории АЗС в поступающие СВ прилито дизельное топливо, так, что концентрация НП на входе в фильтрационные установки составила 561 мг/л, что в 8 раз превысило требования к концентрации поступающих НП по паспортным данным установки «Экос-95» (70 мг/л). Анализ очищенной воды показал снижение концентрации НП на выходе из очистных сооружений в более 2600 раз. Биотестирование на стандартных тест-объектах Ceriodaphnia affinis и Paramecium caudatum показало, что на входе в очистные сооружения СВ соответствовала по критерию «токсично» (показатель токсичности Кр(50)=1,83), на выходе – критерию «нетоксично» (Кр(50)=1,0).

В настоящее время с целью экономии материальных сред принято решение об эксплуатации очистных сооружений с использованием кнопа взамен активированного нетканого материала марки АНТ. Экономический эффект от замены стандартного фильтрующего материала на вторичные материальные ресурсы составил более 200 тыс. рублей.

Также на основании лабораторных исследований предложен способ очистки СВ заменой фильтрующих элементов из торфа на кноп с ОАО «КВВК» на локальных очистных сооружениях МАЗС № 204 ООО «Татнефть АЗС-Центр». После демонтажа кассетного фильтра произведена набивка кнопом вручную в слесарном цеху МАЗС. Кассетный фильтр представляет собой прямоугольную металлическую конструкцию с размерами: высота – 500 мм, ширина – 1000 мм, длина – 910 мм. Расход кнопа для набивки в кассетный фильтр составил 36 кг. Проведен анализ СВ, поступающих на очистные сооружения и на выходе по НП и ВВ. Для анализа работы фильтровальной загрузки в критических условиях имитирован залповый сброс НП с концентрацией выше 1000 мг/л, что превышает паспортные характеристики нефтеуловителя более чем в 100 раз. Анализ данных показывает уменьшение концентрации НП в более 1600 раз. Очевидно, что фильтровальная загрузка с кнопом эффективно сорбирует НП и может быть использована для очистки СВ в условиях залпового сброса. Проведенные токсикологические исследования на базе стандартных тест-объектов Ceriodaphnia affinis и Paramecium caudatum показали, что сточная жидкость до вхождения в очистные сооружения имела показатель токсичности Кр(50)=1,92), после очистки - Кр(50)=1,0.

Экономический эффект от замены фильтрующей загрузки на кноп при

15

очистке стоков на локальных очистных сооружениях МАЗС № 204 ООО

«Татнефть АЗС-Центр» составил более 20 тыс. рублей. Рассчитанный экономический эффект от замены фильтров на кноп на объектах Альметьевского филиала «Татнефть АЗС-Центр» составил более 2500 тыс. рублей (с учетом НДС).

Также проведены испытания кнопа для очистки поверхностных водоисточников малой дебетности от НП. Для этого имитировалось попадание нефти на водную поверхность безымянного ручья в зоне деятельности НГДУ «Альметьевнефть» ОАО «Татнефть». Очистка природного водоисточника от нефти производилась путем фильтрации загрязненной воды через подушку, наполненную кнопом. Рассчитанный предотвращенный эффект от устранения экологического ущерба составил более 20 тыс. рублей в год.

Предложен и внедрен способ сорбционной доочистки сточных вод, образующихся на ОАО «КВВК» и содержащих ВВ и НП, с использованием в качестве загрузки отхода собственного производства – кнопа. На основании лабораторных исследований предложен способ доочистки СВ, заключающийся в пропускании последних через слой кнопа толщиной 75 см. Показано, что использование фильтров позволяет снизить концентрацию по НП в более 8 раз, по ВВ – в более 13 раз с доведением параметров очищенной воды, пригодной для сброса на БОС.

Отработанный кноп после насыщения поллютантами рекомендовано подвергать термическому воздействию. Проводилось сжигание кнопа, содержащего НП с водой, после очистки водной поверхности с имитацией нефтяного загрязнения в печи с пульсирующим режимом горения. Отмечено, что на сжигание загрязненного нефтью кнопа, требуется меньшее количество топлива, обусловленное наличием нефти в составе загрязнений отработанного СМ. Данные ДТА и ДСК показали, что температура, при которой происходит полное разложение органической составляющей волокна шерсти, составляет 600 0С, при этом убыль массы образца составила более 98 %.

Состав золы, полученной после сжигания загрязненного нефтью кнопа, позволил отнести золу к 3 классу опасности.

16