Доломитовая мука - новый сорбент для очистки нефтезагрязненных сточных вод

В настоящее время проблема качества водных ресурсов актуальна для России и мира в целом. Основными загрязнителями водных экосистем являются тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы и т.д. Эти вещества, попадая в водоём, оказывают существенное негативное влияние на компоненты природной среды. Воздействие нефтепродуктов, фенолов и тяжелых металлов вызывает изменение физических, химических и биологических свойств водных экосистем, нарушает ход естественных биохимических процессов. В ходе трансформации поллютантов могут образовываться стойкие к микробиологическому расщеплению и ещё более токсичные соединения, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами [3, 4, 6, 8 и др.].

В связи с этим актуальной задачей является очистка стоков химических предприятий, углеводородсодержащих ливневых стоков, а также нефтезагрязненного водоэмульсионного слоя нефтешламонакопителей, фильтрата полигонов твердых бытовых и промышленных отходов. Данные воды различаются по своему составу и могут содержать органические загрязняющие вещества, а также тяжелые металлы, такие как: железо, марганец, хром, медь и другие [1-11]. Несмотря на многолетний опыт, по целому ряду причин пока остаются нерешенными проблемы по оценке токсичности таких вод, а также отсутствуют комплексные способы их очистки.

Мария Алексеевна Николаева, аспирант кафедры «Химическая технология и промышленная экология».

В результате анализа научно-технической литературы установлено, что и наиболее перспективными являются способы очистки сточных вод, загрязнённых тяжелыми металлами, нефтепродуктами, фенолами, включающие стадию обработки очищаемой воды сорбентами. В настоящее время известны различные минеральные, синтетические сорбенты, каждая группа которых имеет как положительные, так и отрицательные качества. Для очистки сточных вод чаще всего используются: активированный уголь, силикагели и алюмогели, природные материалы. Несмотря на существование этих способов очистки сточных вод, отсутствуют методы, позволяющие одновременно очищать ливневые стоки населенных пунктов, стоки химических предприятий, а также нефтезагрязненный водоэмульсионный слой нефтешламонакопителей и фильтрат полигонов твердых бытовых и промышленных отходов. Кроме того, одной из важнейших задач является утилизация отработанного сорбента. Используемый материал должен не только поглощать основные загрязнители, но и легко и безопасно утилизироваться, предпочтительно без утраты ресурсного потенциала.

В качестве сорбента в настоящей работе использовалась доломитовая мука с суммарным содержанием карбонатов кальция и магния не менее 85% по массе, при этом не менее 80% по массе частиц доломитовой муки имеют размер меньше 0.071 мм [9]. Основным преимуществом данного материала является то, что после насыщения нефтепродуктами и осушки он может применяться в качестве активированного минерального порошка для производства асфальтобетонной смеси. В разработанном методе доломитовую муку вводят в контакт с очищаемой водой, например промышленными сточными водами, ливневыми стоками населенных пунктов, фенольными стоками, нефтезагрязненным водоэмульсионным слоем нефтешламонакопителей или фильтратом полигонов ТБО и промышленных отходов. Данный метод заключается в совмещении объемного и поверхностного фильтрования загрязнённых стоков через доломитовую муку в условиях повышенного давления (6-8 атм).

Определение концентрации нефтепродуктов, фенолов и тяжелых металлов показало, что исследованные сточные воды характеризуются значительными расхождениями в уровне загрязняющих веществ. В графическом виде результаты очистки данных вод от нефтепродуктов представлены на рис. 1.

Проблеме очистки фенольных сточных вод в последнее время уделяется все больше внимания [8, 9]. С целью оценки возможности использования доломитовой муки в качестве сорбента для очистки воды от фенольных соединений были проведены эксперименты, результаты которых представлены на рис. 2. Во всех экспериментах наблюдается стабильное снижение концентрации фенолов в очищенной воде.

Также был проведен ряд экспериментов по определению возможности очистки данных стоков от ионов тяжелых металлов, таких как: Fe3+, Mn2+, Cr3+, Cu2+. Полученные данные представлены на рис. 3.

На основании приведённых данных можно утверждать, что доломитовая мука является перспективным адсорбентом для очистки различных стоков: ливневых стоков населенных пунктов, стоков предприятий химической промышленности, нефтезагрязненного водоэмульсионного слоя нефтешламонакопителей и стоков фильтрата с полигонов ТБО и промышленных отходов.

В рамках исследований показана принципиальная возможность снижения токсичности вод, содержащих тяжелые металлы, нефтепродукты и фенолы путём сорбции загрязнителей на минеральном сорбенте – доломитовой муке.

Оптимизация технических аспектов предложенного метода в рамках дальнейших исследований позволит эффективно внедрить его в производственный процесс с последующей утилизацией отработанного сорбента в качестве строительного материала.

Работа выполнена по заданию Министерства образования и науки РФ на выполнение НИР “Разработка ресурсосберегающих технологий утилизации отходов производства и потребления”. Код проекта 2006.”

-■- Нефтепродукты

Отношение объема воды, пошедшей на фильтрование, к массе сорбента, л/г

Рис. 1. Результаты сорбционной очистки от нефтепродуктов

Рис. 2. Результаты сорбционной очистки от фенолов

^^— Содержание Fe3+, (ч./млн)

— Содержание Мп2+, (ч./млн)

Содержание СгЗ+, (ч./млн) — Содержание Си2+. (чУмлн)

Рис. 3. Результаты сорбционной

Отношение объема воды, пошедшей на фильтрование, к массе сорбента, л/г

очистки от тяжелых металлов