Экология/4.Промышленная экология и медицина труда.

Оразова М.М. - магистрант, Сатаева Л.М. - к.т.н., доцент

Южно-Казахстанский государственный университет им.М.О.Ауезов, Республика Казахстан, г.Шымкент

Разработка ультрафильтрационной очистки сточных вод от нефтепродуктов

Нефтегазодобывающая промышленность относится к числу основных отраслей, загрязняющих окружающую среду.

Достижение высоких уровней нефтедобычи в Республике Казахстан ставит необходимость планомерного освоения ресурсов углеводородного сырья [1]. Значительные объемы работ по нефтедобыче, разведке углеводородного сырья и изучению перспектив нефтегазоносности новых площадей концентрируются в Южно-Торгайском бассейне и Приаралье.

Нефтегазовая отрасль занимает ведущее место в казахстанской экономике [2]. В республике с каждым годом увеличивается объем добытой и транспортированной нефти. Однако эта отрасль является одним из крупных загрязнителей почвы, воды и воздуха [3-4]. В нефтедобывающих районах имеются многочисленные нефтяные озера так называемых амбарных нефтей, образовавшиеся в результате различных аварий в процессе добычи или трубопроводного транспорта нефти.

На ряде нефтеперерабатывающих заводов количество образующихся сточных вод намного превышает укрупненные нормы их расхода на единицу продукции, принятые в нефтеперерабатывающей промышленности.

Имеющиеся в литературе данные, посвященные исследованиям процесса ультрафильтрационной очистки сточных вод от нефтепродуктов, а так же изобретения в этом направлении носят скудный характер, что позволяет считать актуальной задачей на сегодняшней день исследования по разработке конструкции мембранного аппарата, моделирования процесса гидродинамики и массопереноса при очистке сточных вод от нефтепродуктов и разработки методики расчета ультрафильтрационного оборудования.

Для исследования ультрафильтрационной очистки сточных вод от нефтепродуктов нами использовалась установка для ультрафильтрации представленная на рисунке 1.

Дополнительным оборудованием служили: для измерения расхода сточных вод счетчики-расходомеры (РМ-0,4 ЖУЗ); для измерения давления датчики давления (ДТ-50); для измерения температуры регенерирующего агента термопреобразователи (ТЖ-711Р) [3].

В процессе проведения исследований измерялись следующие режимные параметры: скорость потока , м/с; температура Т, К; время t, с; давление DP, МПа; концентрация С_н, кг/м³.

1 – мембранный аппарат; 2 – емкость для исходного водного раствора;

3 – емкость для нефтепродукта; 4 – емкость для очищенного водного раствора; 5 – насос.

Рисунок 1 – Экспериментальная установка для проведения ультрафильтрационной очистки

Для осуществления высокоэффективного процесса очистки сточных вод от нефтепродуктов в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности разработана конструкция мембранного аппарата с неподвижными мембранными элементами [6].

Недостатками известных устройств являются возрастание влияния концентрационной поляризации и малая производительность мембранного аппарата, низкая эффективность разделения жидкости ..

Разработанная конструкция мембранного аппарата с неподвижными мембранными элементами за счет возникновения турбулизации потоков обеспечивает снижение уровня концентрационной поляризации и увеличение производительности мембранного аппарата и эффективности концентрирования растворов, уменьшает гидравлическое сопротивление. Преимуществами предлагаемой конструкции по сравнению с известными, являются высокая эффективность разделения исходной смеси, низкое гидравлические сопротивление. Предлагаемая конструкция мембранного аппарата позволяет значительно уменьшить образование концентрационной поляризации и повысить эффективность селективности и проницаемости аппарата при небольших скоростях потока.

В результате исследований ультрафильтрационной очистки нефтесодержащих сточных вод определены оптимальные параметры процесса, влияющие на эффективность, проницаемость и селективность мембранного разделения. Рабочее давление находится в пределах 0,6 МПа. Влияние температуры на селективность и проницаемость для мембран при разделении растворов оптимальна при 320 К. Значения концентрационной поляризации по мере удаления от входа в канал не превышают 1,3. Зависимости коэффициента массоотдачи от мембраны в поток пермеата от скорости жидкой фазы, коэффициента массоотдачи в порах мембраны от коэффициента внутренней диффузии, коэффициента диффузии от температуры и коэффициента диффузии от эквивалентного диаметра канала показали, что увеличение скорости приводит к увеличению коэффициента массоотдачи, а также, то что пока общую скорость процесса определяет сопротивление внешнему массопереносу, процесс можно интенсифицировать, увеличивая интенсивность перемешивания жидкости и турбулентность ее течения. Повышение температуры при разделении ассоциированных систем приводит к улучшению не только равновесной, но и кинетической характеристики процесса.

Литература

1. Досжанов М.Ж., Бурханов Б.Ж. Перспективы увеличения резервов нефтедобычи южных регионов республики Казахстан, научно- технологическое развитие нефтегазового комплекса //Первых международных научных Надировских Чтений.: сб. науч. тр. - Алматы - Атырау, 2003. - С. 61-65.

2. Онгарбаев Е.К., Мансуров З.А. Пути переработки и использования отходов добычи и транспортировки нефти //Первых международных научных Надировских Чтений.: сб. науч. тр. - Алматы - Атырау, 2003. - С. 344-349.

3. Киреев М.А., Надиров Н.К. Экологические проблемы нефтедобывающей отрасли Казахстана и пути их решения //Нефть и газ Казахстана. - 1998. № 4. - С. 132-138.

4. Изтелеуова М. Б. Очистка биосферы от нефтяных загрязнений //Нефть и газ Казахсгана. - 1998. № 4. - С. 138-141.

5. Боканова А.А., Мырзабекова А.М., Нурпеисова М.Б. Комплексная очистка сточных вод кумкольского месторождения от нефтепродуктов //Научно-технологическое развитие нефтегазового комплекса. Первые международные научные Надировские чтения сб. нау. тр. - Алматы - Атырау, 2003. - С.353-355.

6. Байысбай О.П., Саипов А.А., Сатаев М.И. Тиімділігі жоғары мембраналық аппарат құрылымын жасау //Нука и образование южного казахстана - 2004. №5(40). - С.50-52.