Спосіб очистки води від сірчистих сполук

1. Спосіб очистки води від сірчистих сполук, що включає обробку води електричними розрядами в шарі сорбенту, що активується, який відрізняється тим, що як сорбент, що активується, ви 3 49121 2500,0мгО/дм3 (Лур'є Ю.Ю., Унифицированные методы анализа вод, М., «Химия», 1972г., с.261263), [4]. - сірчисті сполуки (сірководень, гідросульфіди і сульфіди ), вміст яких досягав в перерахунку на сірководень - 70,0-85,0мг/дм3 Вказаний сумарний вміст сірчистих сполук визначали прямим йодометричним тітруванням в кислому середовищі (Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина З.Н. Методы исследования качества воды водоемов, М., «Медицина», 1990г., с.109-114), [5]. Для очистки бурових промивних рідин (БПР) використовували електропровідне завантаження (згідно [3]), яке містить залізну стружку - 90,9мас.% і подрібнений кокс - 9,10мас.% з розмірами частинок 5-15,0мм. В міжелектродний простір реактора з розмірами 60-65-70,0мм поміщали завантаження у кількості 50,0г. Насосом прокачували промивну рідину із швидкістю 10,0дм3/год. При цьому на електроди реактора подавали від генератора імпульсну напругу 100,0В з частотою 200,0Гц і тривалістю 0,005с., здійснюючи таким чином обробку БПР імпульсними розрядами в об'ємі завантаження реактора. На виході із реактору здійснювали відділення очищеної води від осадку шляхом фільтрації або центрифугування. Ступінь очистки бурової промивної рідини від сірчистих сполук визначали по зменшенню значень сумарної концентрації сірководню, сульфідів і гідросульфідів (мг/дм3, H2S) і розраховували із виразу: Cт Н2S CH2Sвви. СН2Sооч . / СН2Sвви. 100,0% (1) де: - СН Sвви. - сумарна концентрація сірчис2 тих сполук вихідної бурової промивної рідини, мг/дм3; - СН Sооч . - сумарна концентрація сірчистих 2 сполук очищеної бурової промивної рідини, мг/дм3. Ступінь очистки бурової промивної рідини від розчинених сірчистих сполук Ст Н S при цьому 2 досягав значень 65-67,0%. Ступінь очистки бурових промивних рідин від розчинених органічних речовин визначали за зміною значень ХСК, мгО/дм3 і розраховували із виразу: Cт ХСК ХСКвих. ХСКочщ. / ХСКвих. 100,0% (2) де: - ХСК вих. - значення біхроматної окисності вихідного фільтрату бурової промивної рідини, мгО/дм3; - ХСК очщ. - значення біхроматної окисності очищеного фільтрату бурової промивної рідини, мгО/дм3. Ступінь очистки бурової промивної рідини знаходився в межах 70-73,0%. Як виходить з представлених результатів, основним недоліком відомого способу очистки стічних вод [3], є недостатньо високий ступінь очистки бурових промивних рідин від сірчистих сполук і органічних речовин. Крім того, використання відо 4 мого складу завантаження [3] приводить до вторинного забруднення фільтрату органічними складовими вуглевмісної речовини (кокс, графіт, вугілля). В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб очистки природних і стічних вод електроімпульсним методом, в якому використання іншої природи сорбенту, що активується, при параметрах електроімпульсної обробки, що заявляються, забезпечило б підвищення ступеня очистки бурових промивних рідин, висококонцентрованих за сірчистими сполуками, а також за органічними забруднювачами. Для вирішення поставленої задачі запропоновано спосіб очистки води від сірчистих сполук, що включає обробку води електричними розрядами в шарі сорбенту, що активується, в якому, згідно з корисною моделлю, як сорбент, що активується, використовують змішаний шар з частинок заліза та промотуючої добавки при масовому співвідношенні 1:(0,1-0,5), відповідно, і обробку здійснюють з імпульсною напругою 80-150,0В і швидкістю подачі води 8,0-14,0дм3/год; причому як промотуючу добавку використовують алюмінієву (дюралюмінієву) стружку або піролюзит; електроімпульсну обробку води в шарі сорбенту, що активується, здійснюють в інтервалі значень рН=6,0-7,5. Нами встановлено, що використання як сорбенту, що активується, змішаного шару із частинок заліза та промотуючої добавки (дюралюмінієва стружка або піролюзит ), забезпечує підвищення ступеня очистки складних за хімічним складом вод від сірчистих сполук, як ми вважаємо, за рахунок інтенсифікації сорбційних процесів і коагуляційної взаємодії сірчистих сполук з гідроксидами металів, що утворюються (заліза, алюмінію, марганцю). Це досягається також за рахунок активації процесу гідролізу оплавлених частинок металу в об'ємі висококонцентрованих водних суспензій з одночасним розкладанням сірчистих сполук. Така комплексна дія вищезгаданих чинників забезпечує також очистку стічних вод від розчинених органічних речовин. Таким чином, сукупність суттєвих ознак способу очистки води від сірчистих сполук, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення забезпечуваного корисною моделлю технічного результату - підвищення ступеня очистки бурової промивної рідини від сірчистих сполук до 80,788,0% і від органічних речовин до 75,5-85,0%. Спосіб реалізується таким чином. Здійснювали очистку бурової промивної рідини відібраної при бурінні хемогенних відкладень на площадках Дніпровсько-Донецької западини. Попередньо бурову промивну рідину (БПР) очищали від механічних домішок. При цьому БПР мала наступні фізико-хімічні показники: -сумарний вміст сірчаних сполук ( CH S , 2 мг/дм3) - 70,0-85,0; - біхроматна окисність (ХСК, мгО/дм3) - 20002500,0. 5 49121 У реактор з розмірами 60-65-70,0мм поміщали сорбент, що активується, на основі змішаного шару з частинок залізної стружки (сталь-3) з розмірами 5,0-15,0мм і промотуючої добавки при масовому співвідношенні 1:(0,1-0,5), відповідно. Як промотуючу добавку використовували алюмінієву стружку (дюралюміній) з розмірами частинок 10,015,0мм або піролюзит Орджонікідзевського ГЗК Нікопольського марганцевого родовища з розмірами частинок 10,0-15,0мм. Потім через шар сорбенту, що активується, і який знаходиться в міжелектродному просторі, прокачували бурову рідину із швидкістю 8,0-14,0дм3/год. Одночасно на електроди реактора подавали від генератора імпульсну напругу 80,0-150,0В з частотою 200,0Гц і тривалістю імпульсу 0,0005с. При цьому здійснювалась обробка бурової рідини в об'ємі сорбенту реактора, що активується. На виході з реактору оброблену воду охолоджували до температури 2025,0°С і проводили відділення очищеної води від осаду шляхом фільтрації або центрифугування. 1. Ступінь очистки бурової рідини від сірчистих сполук визначали за зниженням сумарної концентрації сірководню, сульфідів і гідросульфідів ( CH S , мг/дм3) і розраховували з виразу (1), пред2 ставленого на стор. 3. 2. Ступінь очистки від розчинених органічних речовин визначали по зміні значень ХСК, мгО/дм3 і розраховували з виразу (2), представленого раніше на стор. 4. Приклад виконання за корисною моделлю На очистку подавали бурову промивну рідину, попередньо очищену від механічних домішок, яка містила сірчисті сполуки в кількості CH S 2 70,0мг/дм3 і органічні речовини з показниками біхроматної окисності (ХСК)-2000,0мгО/дм3. У міжелектродний простір реактору з розмірами 60-6570,0мм поміщали сорбент, що активується, який являє собою змішаний шар із залізної стружки (сталь-3) з розмірами частинок 5,0-15,0мм в кількості 40,0г та промотуючої добавки з алюмінієвої (дюралюмінієвої) стружки з розмірами частинок 10-15,0мм в кількості 10,0г при їх масовому співвідношенні (1:0,25), відповідно. Через шар сорбенту, що активується, в кількості 50,0г прокачували насосом бурову промивну рідину (БПР) із швидкістю 11,0дм3/год. Одночасно на електроди реактору подавали імпульсну напругу 80,0В з частотою 200,0Гц і тривалістю імпульсу 0,0005с, що забезпечувало обробку бурової рідини імпульсними розрядами в об'ємі реактора. Оброблену воду охолоджували до 22,0°С і проводили відділення очищеної води від осаду шляхом фільтрації. У отриманому фільтраті визначали сумарну концентрацію сірчистих сполук CH S , яка скла2 дала в даному випадку 13,5мг/дм3. Ступінь очистки промивної рідини від сірчистих сполук Cт Н S 2 досягав: Cт Н2 S 70,0 13,5 / 70,0 1000% 80,7% . , При цьому величина біхроматної окисності (ХСК) складала 490,0мгО/дм3. Ступінь очищення БПР від розчинених органічних речовин досягав: 6 Ст ХСК 20000 4900 / 20000 1000% 75,5% . , , , , Дані показники представлені в таблиці, пр.1. Аналогічно прикладу виконання за корисною моделлю, були проведені досліди з очистки БПР, висококонцентрованої за сірчистими і органічними забрудниками з використанням заявляємого сорбенту, що активується, який містить частинки заліза і промотуючу добавку (стружки дюралюмінію або піролюзиту), масове співвідношення яких знаходилося як в діапазоні, що заявлявся, так і при позамежних значеннях. Електроімпульсну обробку БПР здійснювали при параметрах процесу, що заявляються, а також при їх позамежних значеннях (табл., пр. 1-13). Показано, що використання вказаного сорбенту, якісний і кількісний склад якого (масове співвідношення частинок заліза і промотуючої добавки відповідно 1:(0,1-0,5)), знаходиться в діапазоні, що заявляється, забезпечує ефективне очищення БПР від сірчистих і органічних сполук при реалізації режиму електроімпульсної обробки, що заявляється: - ступінь очистки від сірчистих сполук Cт Н S 2 складав - 80,7-88,0%, а від органічних речовин Cт ХСК досягав - 75,5-85,0% (табл., пр. 1-9). При позамежному співвідношенні залізної стружки: промотуючої добавки (Al-стружка), наприклад, 1:0,05, тобто при зменшенні кількості Аl стружки в сорбенті, що активується, відбувається погіршення умов проведення процесу очистки від забруднень, що призводить до зниження ступеня очистки від сірчистих і органічних сполук (табл., пр. 10). Позамежне співвідношення залізна стружка: Аl-стружка, наприклад, 1:0,6, тобто при збільшенні вмісту Аl-стружки (дюралюмінієвої) у складі сорбенту, що активується, призводить до зниження ступеня очистки, як від сірчистих сполук (72,0%), так і органічних (73,0%), що обумовлене, як ми вважаємо, надлишком в реакційному об'ємі гідроксиду алюмінію (табл., пр. 11). Позамежне зменшення швидкості подачі бурової рідини через шар сорбенту, що активується, наприклад, до 7,0дм3/год, не впливає суттєво на ефективність процесу очистки ( Cт Н S - 87,5%; 2 Cт ХСК - 84,0%, проте при цьому різко знижується продуктивність процесу: тому такий режим обробки є економічно недоцільним (табл., пр. 12). Позамежне збільшення подачі БПР через реакційну зону реактора, наприклад, до 15,0дм3/год призводить до зниження показників очистки, внаслідок недостатнього часу перебування водної суспензії в реакційній зоні реактора (табл., пр. 13). Експериментально встановлено, що проведення процесу електроімпульсної обробки БПР при значеннях рН, що заявляються, забезпечує ефективну очистку від сірчистих і органічних сполук на рівні 80,7-88,0% і 75,5-85,0%, відповідно. Проведення процесу електроімпульсної БПР при позамежних значеннях рН, в умовах збереження всіх параметрів процесу, що заявляються, призводить до зниження показників очистки до рівня ве 7 49121 личин відомого способу (сірчистих сполук до 67,0%, органічних речовин до 72,0%). Перевага запропонованого способу очистки води від сірчистих сполук, в порівнянні з відомим способом [3], полягає в досягненні вищих показників очистки бурових промивних рідин, висококонцентрованих за сірчистими (сірководню, гідросульфідів і сульфідів) і органічними забрудниками: ступінь очистки від сірчистих сполук підвищується з 67,0% до 80,7-88,0%, тобто на 13,7-21,0%, а від 8 органічних речовин з 73,0% до 75,5-85,0%, тобто на 2,5-12,0%. Достоїнством способу очистки води від сірчистих сполук, що заявляється, є використання екологічно безпечного способу обробки (електроімпульсний метод), а також можливість утилізації відходів металообробного виробництва (залізної стружки, Аl-стружки (дюралюмінієвої)), що приводить до запобігання забрудненню навколишнього середовища. Таблиця № пп. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Умови обробки бурової промивної рідини (БПР) Показники Сорбент, що активується Ступінь очистки від Ступінь очистки від Швидкість подачі сірчистих сполук органічних сполук Промотуюча Мас. співвідношення БПР, дм3/год Cт Н2S ,% Cт ХПК ,% добавка залізо:промот. добавка 2 3 4 5 6 За корисною моделлю АІ-стружка 1:0,1 11,0 80,7 75,5 АІ-стружка 1:0,3 11,0 85,0 82,3 АІ-стружка 1:0,5 11,0 88,0 85,0 АІ-стружка 1:0,3 8,0 87,5 83,5 АІ-стружка 1:0,3 14,0 82,0 76,5 Піролюзит 1:0,1 11,0 81,5 77,0 Піролюзит 1:0,5 11,0 88,0 85,0 Піролюзит 1:0,3 8,0 87,0 84,0 Піролюзит 1:0,3 14,0 82,5 77,0 Позамежні значення АІ-стружка 1:0,05 11,0 74,0 72,0 АІ-стружка 1:0,6 11,0 72,0 73,0 АІ-стружка 1:0,3 7,0 87,5 84,0 АІ-стружка 1:0,3 15,0 76,0 71,0 За способом (3) Fe-стружка -90,9 + кокс-9,1 11,0 67,0 73,0 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601