Pobierz streszczenie

STRESZCZENIE
Największe zagrożenie, zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie, stanowią węglowodory ropopochodne określane mianem petrogennych, które migrują do wody w wyniku różnych działań człowieka. W większości krajów wprowadza się
surowe przepisy ograniczające obecność węglowodorów ropopochodnych, n-alkanów
i monoaromatycznych BTEX, zarówno w wodzie pitnej, jak i w ściekach przemysłowych ze względu na ich toksyczność. Zanieczyszczenie węglowodorami
ropopochodnymi wody staje się coraz częstsze i stanowi 40% wszystkich zdarzeń
związanych z zanieczyszczeniem środowiska. Poziom stężeń tych związków pojawiających się w wodzie podziemnej kształtuje się od kilku ng/dm3 do g/dm3,
a w wodach powierzchniowych ilość ta zwiększa się o rząd wielkości. Złożony
charakter układów zawierających substancje ropopochodnych powoduje, że procesy oczyszczania składają się zwykle z kilku etapów. Powszechnie stosowane
jednostkowe procesy usuwania wymienionych zanieczyszczeń z wody, polegające
na filtracji, adsporcji, odpędzaniu i flokulacji, nie usuwają jednak w pełni tych
zanieczyszczeń. Zastosowanie koagulacji czy strippingu usuwa częściowo n-alkany
i BTEX. Jednak należy zwrócić uwagę, że nie wszystkie pojedyncze związki
z tych grup usuwają się z taką samą skutecznością. Zastosowanie pojedynczego
procesu odwróconej osmozy pozwala usunąć BTEX i n-alkany z wysoką efektywnością, ale osiąga się niską wydajność procesu. Zastosowanie zintegrowanego
układu pozwala na uzyskanie wysokiej skuteczność usuwania i wydajności procesu.
Część literaturowo-teoretyczna pracy dotyczy występowania, właściwości fizykochemicznych oraz toksyczności BTEX i n-alkanów. Omówiono w niej również procesy ich usuwania oraz zagadnienia dotyczące stosowania procesów
membranowych. W części doświadczalnej rozprawy przedstawiono i opisano
badania własne autora dotyczące skuteczności usuwania z wody w pojedynczych
procesach koagulacji, strippingu, odwróconej osmozy, następnie w układach zintegrowanych – koagulacji z odwróconą osmozą i strippingu z odwróconą osmozą,
zwracając uwagę na mechanizmy separacji w odwróconej osmozie i strippingu.
Stwierdzono, że głównymi czynnikami wpływającymi na skuteczność usuwania BTEX w strippingu jest temperatura oraz stosunek powietrza do wody, natomiast dla n-alkanów C22–C34 zmiana wymienionych parametrów nie ma znaczącego wpływu na efektywność ich usuwania. Wykazano także, że wraz z czasem
115
trwania procesu następuje zmiana skuteczności usuwania poszczególnych związków z grupy BTEX.
W odwróconej osmozie stwierdzono wyraźny wpływ warunków operacyjnych
na usuwanie węglowodorów ropopochodnych i objętościowy strumień permeatu.
Wraz ze wzrostem stopnia odzysku wody obserwowano obniżenie strumienia
permeatu i retencji badanych zanieczyszczeń.
Stwierdzono, że na efektywność usuwania, intensywność adsorpcji zanieczyszczeń na powierzchni membrany i wielkość strumienia permeatu wpływa
połączenie odwróconej osmozy z koagulacja lub strippingiem, przy czy w układzie stripping – odwrócona osmoza można osiągnąć wyższe efekty usuwania zanieczyszczeń.
116
ABSTRACT
APPLICATION OF SELECTED WATER
TREATMENT PROCESSES FOR PETROLEUM
HYDROCARBON REMOVAL
The petroleum-derived hydrocarbons, called petrogenic, that migrate into the
water as a result of various human activities, are the greatest danger, both direct
and indirect. Strict rules limiting the presence of petroleum hydrocarbons
(n-alkanes and monoaromatic BTEXs), both in drinking water and industrial
wastewater, because of toxicity or harmfulness to humans, are imposed in most
countries. Petroleum hydrocarbons contamination of water is becoming more
common and accounts for 40% of all events related to environmental pollution.
The concentration level of these compounds appearing in groundwater ranges
from several ng/dm3 to g/dm3, and in surface water this amount is increased by
an order. Complex nature of systems containing petroleum substances makes that
purification processes usually consist of several stages. The commonly used unit
processes of removing contaminants in question from water applying filtration,
adsorption, evaporation, and flocculation, do not fully remove these impurities.
The use of coagulation or stripping removes part of n-alkanes and BTEXs. However, it should be noted that not all individual compounds of these groups can be
removed with the same efficiency. Application of a single reverse osmosis process eliminated the BTEXs and n-alkanes with high efficiency, but low process
efficiency was achieved. Use of an integrated system allowed to obtain high removal effectiveness and the process efficiency.
The literature-theoretical part of the work concerns the occurrence, physicochemical properties, and toxicity of BTEXs and n-alkanes. This section also discusses the process of their removal and issues relating to the application of membrane processes. The author's own research on the effectiveness of the removal
from water during individual coagulation, stripping, reverse osmosis, followed
by integrated systems of coagulation with reverse osmosis and stripping with
117
reverse osmosis, were presented and described in the experimental part, noting
the mechanisms of separation in reverse osmosis and stripping.
It was found that the main factors affecting the efficiency of BTEXs removal
in stripping is the temperature and air to water ratio, while for C22–C34 n-alkanes,
the change of these parameters has no significant impact on their removal efficiency. It was also shown that, along with the duration of the process, the change
in the removal efficiency of individual compounds from the BTEX group occurs.
A clear effect of operating conditions on the removal of petroleum hydrocarbons and volume permeate flux was found in reverse osmosis. With increasing
the water recovery, some reduction in the permeate flux and retention of tested
impurities, was observed.
It was concluded that the removal efficiency, the intensity of impurities
adsorption on the membrane surface, and the permeate flux, are affected by combination of reverse osmosis with coagulation or stripping, although the stripping
– reverse osmosis system allows for achieving higher effects of contaminants
removal.
118