BADANIA NAD UNIESZKODLIWIANIEM ŚCIEKÓW KOPALNIANYCH TOWARZYSZĄCYCH SUROWCOM WĘGLOWODOROWYM***

Podobne dokumenty
Oczyszczanie wody - A. L. Kowal, M. Świderska-BróŜ

Andrzej Gonet*, Aleksandra Lewkiewicz-Ma³ysa*, Jan Macuda* ANALIZA MO LIWOŒCI ZAGOSPODAROWANIA WÓD MINERALNYCH REJONU KROSNA**

Charakterystyka ścieków mleczarskich oraz procesy i urządzenia stosowane do ich oczyszczania. dr inż. Katarzyna Umiejewska

Mariusz Pepliński, Ryszard Lidzbarski Chemiczne wspomaganie usuwania...

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: GIS s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Produkcja asortymentów mleczarskich a jakość odcieków z wirówki. Alicja Kamińska Spółdzielnia Mleczarska MLEKPOL w Grajewie

Sławomir Wysocki* wiertnictwo nafta gaz TOM 27 ZESZYT

Lp. STANDARD PODSTAWA PRAWNA

Utylizacja osadów ściekowych

CHEMICZNE KONDYCJONOWANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH w Krakowie

BADANIE ODWADNIALNOŚCI OSADÓW

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Zastosowanie biopreparatów w procesie oczyszczania ścieków

OCHRONA NATURALNYCH WŁAŚCIWOŚCI ZBIORNIKOWYCH GÓROTWORU JAKO SKŁADOWISKA ODPADOWYCH WÓD ZŁOŻOWYCH***

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Opłaty za przekroczenie warunków wprowadzania ścieków przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych

Ewa Puszczało. Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Księgarnia PWN: Apolinary L. Kowal, Maria Świderska-Bróż - Oczyszczanie wody

Opłaty za przekroczenie warunków wprowadzania ścieków przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych

Grawitacyjne zagęszczanie osadu

Zrównoważony rozwój w dziedzinie oczyszczania wody poprzez połączenie chemii z inżynierią

Tabela 1. Wysokość cen i stawek opłat za dostarczoną wodę 3,59 3,88 7,73 8,35 3,59 3,88 5,60 6,05 3,59 3,88 7,73 8,35 3,63 3,92 7,73 8,35

Wybrane problemy zagospodarowania odpadowych wód kopalnianych

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH. Ćwiczenie nr 6. Adam Pawełczyk

OFERTA TEMATÓW PROJEKTÓW DYPLOMOWYCH (MAGISTERSKICH) do zrealizowania w Katedrze INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ

WYSTĘPOWANIE METANU W POKŁADACH WĘGLA BRUNATNEGO. 1. Wstęp. 2. Metodyka wykonania badań laboratoryjnych próbek węgla na zawartość metanu

MEMBRANY CERAMICZNE CO-MAG - KOMPAKTOWY SYSTEM SZYBKIEJ KOAGULACJI, FLOKULACJI I SEDYMENTACJI

METODYKA POSZUKIWAŃ ZLÓŻ ROPY NAFTOWEJ I GAZU ZIEMNEGO

Andrzej Janocha*, Teresa Steliga*, Dariusz Bêben* ANALIZA BADAÑ NIEKTÓRYCH W AŒCIWOŒCI ROPY NAFTOWEJ ZE Z O A LMG

BIODEGRADACJA TŁUSZCZÓW W ŚCIEKACH, ODPADACH I GRUNCIE

Zagospodarowanie odpadów wiertniczych w aspekcie ochrony środowiska naturalnego

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: GIS n Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Związek Międzygminny "Nida 2000" Stary Korczyn, Nowy Korczyn Data:

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

ZAŁĄCZNIK NR 1 do Specyfikacji

Wanda Wołyńska Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego Oddział Cukrownictwa. IBPRS Oddział Cukrownictwa Łódź, czerwiec 2013r.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 868

1. Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach Literatura... 12

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

2. Badanie zmian właściwości oddechowych mikroorganizmów osadu czynnego pod wpływem sulfonamidów

Chemia środowiska laboratorium. Ćwiczenie laboratoryjne: Korozyjność i agresywność wód modyfikacja wykonania i opracowania wyników

Myjnie cystern KOMPLEKSOWE ROZWIĄZANIA TECHNIKA PRZEMYSŁOWA

Wykaz badań prowadzonych przez laboratorium - woda

TECHNOLOGIA OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW METODAMI MECHANICZNO-CHEMICZNYMI

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 20/17

Osad nadmierny Jak się go pozbyć?

Skąd bierze się woda w kranie?

Katarzyna Czwarnowska*, Sławomir Wysocki** BEZIŁOWA PŁUCZKA POLIAMFOLITYCZNO-SKROBIOWA Z POLIMEREM PT-61 DO PRZEWIERCANIA SKAŁ ILASTYCH***

Wpływ gospodarki wodno-ściekowej w przemyśle na stan wód powierzchniowych w Polsce Andrzej KRÓLIKOWSKI

Odpady ciekłe z zakładowej regeneracji srebra inne niż wymienione w * Kwas siarkowy *

3.10 Czyszczenie i konserwacja kanalizacji Kontrola odprowadzania ścieków rzemieślniczo-przemysłowych (podczyszczanie ścieków)

ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW. z dnia 20 grudnia 2005 r.

Utylizacja osadów ściekowych

Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Lublinie Sp. z o.o.

L.p. Powietrzeemisja. Powietrzeimisja. ścieki

BADANIA TECHNOLOGICZNE OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO METODĄ OSADU CZYNNEGO

13. Funkcjonalność miasta w aspekcie skutecznego oczyszczania ścieków na przykładzie miasta Krakowa

Pobrano z: I N F O R M A C J A

BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO

Badania środowiskowe związane z poszukiwaniem i rozpoznawaniem gazu z łupków

I. Pobieranie próbek. Lp. Wykaz czynności Wielkość współczynnika

Badania nad usuwaniem osadów i składników tworzących osady z wód zatłaczanych w aspekcie wydłużenia czasu pracy odwiertu chłonnego

Współczynniki kalkulacyjne, ceny poboru próbek i wykonania badań. 6,0 458,82 zł. 2,0 152,94 zł. 2,5 191,18 zł. 2,0 152,94 zł

L.p. Wykaz czynności Woda lub ścieki Gleby, odpady, osady, materiał roślinny wk. Powietrzeimisja. Powietrzeemisja

ZAGADNIENIA EGZAMINACYJNE (od roku ak. 2014/2015)

Koncepcja przebudowy i rozbudowy

Oczyszczanie ścieków miejskich w Bydgoszczy

Zgodnie z powyżej przywołanym paragrafem, jego ust. 1, pkt 4 ścieki bytowe, komunalne, przemysłowe biologicznie rozkładalne oraz wody z odwodnienia

Wykaz czynności Woda lub ścieki Gleby, odpady, osady, materiał roślinny wk. Powietrzeimisja. Powietrzeemisja

Mariusz CZOP. Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej AGH

Uwarunkowania prawne obejmujące zagadnienia dotyczące wprowadzania ścieków komunalnych do środowiska

INDYWIDUALNE SYSTEMY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW A OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH

Jolanta Moszczyńska Ocena skuteczności usuwania bakterii nitkowatych...

ĆWICZENIE 4. Oczyszczanie ścieków ze związków fosforu

Inżynieria Środowiska I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

4. Składowanie. Preparatu nie należy składować razem z produktami spożywczymi, napojami oraz paszami.

Kierunek: Inżynieria Naftowa i Gazownicza Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

Wykaz metod badawczych stosowanych w Pracowni w Szczecinie:

II. ODŻELAZIANIE LITERATURA. Zakres wiadomości obowiązujących do zaliczenia przed przystąpieniem do wykonania. ćwiczenia:

S A M P L I N G SKRÓCONY OPIS PROGRAMU NA ROK Wydanie 3 z dnia r. Imię i Nazwisko Krzysztof Jędrzejczyk Karolina Sójka

Podczyszczanie ścieków przemysłowych przed zrzutem do. Opracował mgr inż. St.Zawadzki

CENTRUM TRANSFERU TECHNOLOGII W OBSZARZE OZE. BioProcessLab. Dr inż. Karina Michalska

KAMILA HRUT, TOMASZ KAMIZELA * WPŁYW WARUNKÓW FLOKULACJI NA PODATNOŚĆ NA ODWADNIANIE OSADÓW KONDYCJONOWANYCH DUALNĄ METODĄ CHEMICZNĄ

Prezes Zarządu Romualda Lizak INFORMACJA

PORÓWNANIE PODATNOŚCI NA PORCJOWE ZAGĘSZCZANIE GRAWITACYJNE OSADÓW POWSTAJĄCYCH W RÓŻNYCH UKŁADACH OCZYSZCZANIA WODY

Współczesne wymagania dotyczące jakości wody dodatkowej w aspekcie jakości wody zasilającej kotły parowe na najwyższe parametry Antoni Litwinowicz

Współczynniki kalkulacyjne, ceny poboru próbek i wykonania badań Wykaz czynności Woda lub ścieki Gleby, odpady, Powietrze- imisja Powietrze- emisja

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

Warszawa, dnia 29 września 2015 r. Poz. 904 OBWIESZCZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 8 września 2015 r.

Załącznik nr 1. produkcyjnego opiera się na wykorzystaniu procesów chemicznej redukcji zanieczyszczeń.

Warszawa, dnia 8 sierpnia 2014 r. Poz. 648 OBWIESZCZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 25 lipca 2014 r.

Zagospodarowanie pofermentu z biogazowni rolniczej

BADANIA NAD UNIESZKODLIWIANIEM ZUŻYTYCH PŁYNÓW OBRÓBKOWYCH PÓŁSYNTETYCZNYCH I SYNTETYCZNYCH

OCENA MOŻLIWOŚCI OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO

Zanieczyszczenia naftowe w gruncie. pod redakcją Jana Surygały

LIKWIDUJE BIOGENY ORGANICZNE, OGRANICZA NADMIAR AZOTU I FOSFORU, USUWA ODORY W SIECI KANALIZACYJNEJ

Optymalizacja stosowania środków ochrony roślin

Taryfa za zbiorowe zaopatrzenie w wodę i zbiorowe odprowadzanie ścieków na terenie Gminy Kobierzyce od r. do r.

Transkrypt:

Górnictwo i Geoinżynieria Rok 30 Zeszyt 3/1 2006 Elżbieta Konopka*, Aleksandra Lewkiewicz-Małysa** BADANIA NAD UNIESZKODLIWIANIEM ŚCIEKÓW KOPALNIANYCH TOWARZYSZĄCYCH SUROWCOM WĘGLOWODOROWYM*** 1. Wprowadzenie Na terenie Polski niezależnie od eksploatowanych udokumentowane są liczne złoża węglowodorów o znaczeniu perspektywicznym [15]. Według szacunkowych danych prowadzone nieustannie prace poszukiwawcze do roku 2020 powinny spowodować dalszy przyrost zasobów o 20 25 mld m 3 gazu ziemnego oraz 2 5 mln ton ropy naftowej. Eksploatacji ropy naftowej i gazu ziemnego towarzyszą wody złożowe [6 9], będące solankami o wysokiej mineralizacji (nawet do 300 g/dm 3 ), w których występują węglowodory (ChZT = 13,9 go 2 /dm 3 ) oraz znaczący ładunek trudno opadającej zawiesiny (5,8 g/dm 3 ). Niezależnie od sposobu zagospodarowania odpadowych wód złożowych, który polegać może na odprowadzeniu do powierzchniowych cieków wodnych lub w poeksploatacyjne warstwy chłonne powinny one podlegać oczyszczeniu. Obowiązek taki w pierwszym przypadku nakłada ustawa: Prawo wodne (Dz.U. z 2001 r. Nr 115) oraz ustawa: Prawo geologiczne i górnicze (Dz.U. Nr 228, poz. 1947) w przypadku zatłaczania do ziemi. Dopuszczalne wartości zanieczyszczeń określa szczegółowo Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. Nr 212, poz. 1799) Przepisy ustawy o ochronie i kształtowaniu środowiska (Dz.U. z 1983 r. Nr 3, poz. 6) nakładają obowiązek sporządzania ocen oddziaływania na środowisko (OOS) dla każdej inwestycji przemysłowej; w szczególnym przypadku uzyskania koncesji na poszukiwanie i eksploatację złóż węglowodorów. Na liście inwestycji mogących pogorszyć stan środowiska znalazły się m.in.: zatłaczanie wód złożowych z innego złoża do górotworu, oraz inwestycje związane z unieszkodliwianiem zasolonych wód kopalnianych [13, 14]. Pozby- * Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków ** Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków *** Artykuł opracowano w ramach badań statutowych nr 11.11.100.238 oraz badań własnych nr 10.10.190.343 137

wanie się ładunku specyficznych zanieczyszczeń, jakie występują w odpadowych wodach towarzyszących eksploatacji złóż węglowodorowych [17] jest zatem integralnym składnikiem inwestycji, celowe jest więc prowadzenie badań nad skutecznym i efektywnym doborem metody oczyszczania. 2. Badania nad możliwością i stopniem oczyszczania ścieków kopalnianych 2.1. Charakterystyka odpadów ciekłych Na podstawie charakterystyki próbek ścieków losowo pobranych z rejonów eksploatowanych przez Zakłady Górnictwa Nafty i Gazu, można stwierdzić, że odpad ten nie ma stabilnego składu zarówno podstawowego wody złożowe są silnie zmineralizowanymi solankami chlorkowo-sodowymi jak i w zakresie występujących zanieczyszczeń swoistych. Przy mineralizacji ogólnej w granicach 4,6 159,0 g/dm 3 wszystkie próbki charakteryzowały się ponadnormatywną wartością ChZT w zakresie 0,6 3,4 go 2 /dm 3 (wartość dopuszczalna 0,125). Podwyższone wartości tego wskaźnika świadczą o zanieczyszczeniu przede wszystkim składnikami ropy naftowej, której frakcje mogą adsorbować się na powierzchni zawiesin mineralnych lub tworzyć emulsje. W większości próbek występują substancje ropopochodne, określone wartością ekstraktu eterem naftowym w zakresie od 20 do ponad 700 mg/dm 3 (wartość dopuszczalna 50). Odpadowe wody kopalniane niosą znaczący ładunek zawiesin mineralnych nawet do 20 g/dm 3 (wartość dopuszczalna 35 mg/dm 3 ). Niezależnie od mineralizacji ogólnej (sucha pozostałość) stwierdzono występowanie jonów chlorkowych w zakresie 10,3 15,6 g/dm 3, jonów siarczanowych: 85 366 mg/dm 3 oraz żelazo ogólne w ilości 0,6 4,8 mg/dm 3. Wody o podanej charakterystyce muszą zatem podlegać oczyszczeniu w stopniu umożliwiającym ich odprowadzenie do ogólnych cieków wodnych. W przypadku zatłaczania w obce warstwy chłonne niezależnie od badań nad kompatybilnością obu wód złożowych [7] również należy pozbyć się zanieczyszczeń, aby nie stwarzać ryzyka kolmatacji górotworu: mechanicznej, chemicznej i biologicznej [9]. Podobne zastrzeżenia mogą dotyczyć skały macierzystej, zwłaszcza w przypadku wierceń poszukiwawczych, gdyż ściekiem wiertniczym jest woda nadosadowa ze zbiorników, w których gromadzone są również zużyte materiały płuczkowe [12]. Dłuższe przetrzymywanie wód ściekowych w utleniających warunkach naziemnych również wpływa na zmianę ich stanu fizyczno-chemicznego, a w szczególności może wzrastać udział zawiesiny koloidalnej, spowodowany wytrącaniem się Fe(III) [11]. 2.2. Założenia metodyczne Przedmiotem badań nad możliwością degradacji występujących najliczniej zanieczyszczeń, którymi były: ChZT, substancje ropopochodne i zawiesina były próbki ścieków kopalnianych, w różnym stopniu zanieczyszczone. Próbka mniej zanieczyszczona substancjami pochodzenia organicznego (ChZT = 992 mgo 2 /dm 3 ) o mineralizacji 31,8 g/dm 3 za- 138

wierała chlorki w ilości 16,8 g/dm 3, siarczany:128 mg/dm 3 oraz żelazo: 3,1 mg/dm 3. Próbka bardziej zanieczyszczona organicznie o mineralizacji 23,8 g/dm 3 zawierała chlorki w ilości 11,9 g/dm 3, siarczany: 348 mg/dm 3 oraz żelazo: 0,9 mg/dm 3, nawet po koagulacji charakteryzowała się wysoką wartością ChZT = 3 357 mgo 2 /dm 3. Badania nad oczyszczaniem tego typu ścieków prowadzono metodą koagulacji [4, 18], a następnie kombinowaną metodą koagulacji-flokulacji. Stosowane powszechnie i skuteczne w uzdatnianiu wód (do celów pitnych, infiltracyjnych) napowietrzanie [2] w przypadku wysoko zanieczyszczonego ścieku eksploatacyjnego w warunkach naturalnych [11] powodowało wprawdzie degradację zanieczyszczeń, jednak w dalszym ciągu zawierał on ponadnormatywne ich ilości, w tym również zawiesinę w ilości około 1450 mg/dm 3 (dopuszczalna wartość: 50). W badaniach nad wykorzystaniem w oczyszczaniu ścieku kopalnianego metody koagulacji zastosowano koagulant glinowy nowej generacji, występujący pod nazwą handlową PAC. Jest to siarczan(vi) glinu koagulant o dobrze rozwiniętej powierzchni właściwej, wynoszącej około 270 m 2 /g s.m., o znanych i skutecznych właściwościach [3, 10, 16], jednak został on przemysłowo wstępnie zhydrolizowany. Preparat taki charakteryzuje się w stosunku do wyjściowego odczynnika zwiększoną zasadowością i ilością dodatnich polimerów poliglinowych, z których najefektywniejsza jest postać Al 13 O 4 (OH) 24 7+. Uzyskanie takiej postaci tradycyjnego odczynnika wymaga zakwaszania środowiska i jego kontroli, natomiast zhydrolizowana postać powinna zapewnić stabilność działania niezależnie od ph. Skuteczność usuwania zanieczyszczeń organicznych metodą koagulacji na przykładzie wód powierzchniowych charakteryzuje się dużą zmiennością, co jest spowodowane zróżnicowanym składem chemicznym każdego środowiska wodnego. Zastosowanie koagulacji glinowej z selektywnym dawkowaniem określonych kationów [10] może stabilizować i równocześnie optymalizować proces oczyszczania wód. Ingerencja w środowisko wodne może wpływać na zmianę wartości ładunku, a nawet na zmianę znaku ładunku, co ma zasadnicze znaczenie w procesie koagulacji. W przypadku osiągnięcia granicznych możliwości koagulacji zanieczyszczeń poddano ocenie skutek ilościowy i jakościowy równoczesnego dodawania flokulanta. Zastosowanie wielkocząsteczkowego polimeru organicznego [5], zawierającego obdarzone ładunkiem grupy czynne powoduje zmianę potencjału cząstek drobnozdyspergowanej zawiesiny, której oczekiwanym efektem jest tworzenie się w objętości badanego ścieku narastających w czasie większych agregatów (flokuł), o dobrych właściwościach filtracyjnych. Efektywność flokulacji zawiesin określonego typu zależy od charakteru ładunku polielektrolitu, ale przede wszystkim od jego masy cząsteczkowej, która może wynosić nawet kilkanaście mln [u]. Obecność dodatnich centrów aktywnych: jonów potasu, wapnia inhibituje działanie flokulantów anionowych [12] nawet bez dodatku jonów glinu w postaci siarczanu(vi) glinu. Płuczka wapienna jako zawiesina o wysokiej sile jonowej nie wymagała nawet dodatku koagulanta nieorganicznego, aby uzyskać maksymalny w danych warunkach stopień redukcji zmętnienia. W niskozmineralizowanym środowisku wody powierzchniowej, uzdatnianej do celów pitnych w odwadnianiu osadów pokoagulacyjnych o podwyższonej zawartości substancji organicznych wyższą skuteczność ujawniały polielektrolity kationowe, jednak przy zmniejszonym ich udziale (na korzyść ogólnej mineralizacji) bardziej przydatne były polielektrolity anionowe [20]. 139

W badaniach nad możliwością i stopniem oczyszczenia ścieku kopalnianego zastosowano kombinowaną metodę koagulacji-flokulacji, wykorzystując właściwości koagulanta glinowego nowej generacji PAC 10WA oraz dwa anionowe flokulanty: preparat Magnafloc 345 (import) oraz Rokrysol WF-202 (prod. krajowa), będący poliakryloamidem o wysokim stopniu spolimeryzowania. 2.3. Metodyka badań i wyniki Koagulację prowadzono w objętości 200 cm 3 próbek ścieku o ph = 7,1. Wykonano serię badań, stosując 5% roztwór koagulanta w ilości odpowiadającej dodatkowi (0,0) 100 600 mg Al 2 (SO 4 ) 3 /dm 3 ścieku. W fazie początkowej zastosowano 1-minutowe szybkie mechaniczne mieszanie (200 obr./min), a następnie 10 minutowe wolne mieszanie (50 obr./min). Po zsedymentowaniu fazy stałej roztwór nad osadem zanalizowano ze względu na wybrane wskaźniki pochodzenia organicznego i zawartość zawiesiny. Skład chemiczny próbki wyjściowej i zakres badań chemicznych, ograniczony do wybranych, reprezentatywnych dla zagadnienia składników oraz uzyskane wyniki w tym stopień oczyszczenia ścieku przedstawiono w tabeli 1 oraz na rysunku 1. TABELA 1 Wyniki badań nad skutecznością koagulanta glinowego w usuwaniu zanieczyszczeń ze ścieków kopalnianych Wskaźnik Jednostka Ściek surowy Dotowanie koagulanta, mg/dm 3 200 300 400 500 Skutek oczysz., % ChZT mgo 2 /dm 3 992 731 526 493 412 58,2 Subst. ropopoch. mg/dm 3 274 152 119 88 66 75,9 Zawiesiny mg/dm 3 571 163 132 98 98 82,8 Siarczany mg/dm 3 128 139 148 159 168(183) 30,1 * Koncentracja zanieczyszczeń [mg/dm 3 ] 1200 1000 800 600 400 200 0 0 200 300 400 500 ChZT Subst.rop. Zawiesina Siarczany Ilość koagulanta [mg/dm 3 ] Rys. 1. Wpływ ilości koagulanta glinowego na degradację zanieczyszczeń w ścieku kopalnianym 140

Pominięto skrajne wartości koncentracji koagulanta, gdyż poniżej dolnej wartości postęp był nikły, a przy 500 mg/dm 3 nastąpiła już stabilizacja. Postęp procesu był analizowany w stosunku do próbki wyjściowej o zadanej charakterystyce. W dalszych badaniach w doświadczeniu nad skutecznością zastosowania koagulacji wspomaganej flokulacją wykorzystano ściek kopalniany, znacznie bardziej zanieczyszczony substancjami pochodzenia organicznego; ChZT = 5 246 mgo 2 /dm 3. Dla lepszego wyeksponowania znaczenia flokulacji zastosowano stałą, podwyższoną ilość (500 mg/dm 3 ) koagulanta glinowego. Po procesie koagulacji ChZT obniżyło się tylko 37%, a więc ściek w dalszym ciągu był wybitnie zanieczyszczony. W warunkach znacznego zanieczyszczenia ścieku zbadano zatem wpływ różnych objętości 0.05% roztworu dotowanych flokulantów: Magnafloc 345 oraz Rokrysol WF-202 w przedziale: (0,0) 1,0 20,0 cm 3 /dm 3 ścieku, co odpowiadało koncentracji 0,0 10 mg/dm 3. Warunki techniczne doświadczeń pozostawiono bez zmian. Stopień oczyszczenia ścieku jak również skutek 1-godzinnej sedymentacji osadu przedstawiono w tabelach 2 i 3 oraz na rysunkach 2 i 3. Postęp procesu był analizowany w stosunku do próbki oczyszczanej tylko metodą koagulacji. TABELA 2 Wyniki badań nad skutecznością równoczesnego działania koagulanta glinowego i flokulanta anionowego: Magnafloc w usuwaniu zanieczyszczeń ze ścieków kopalnianych Wskaźnik Jednostka Ściek Koagulacja + dotowanie flokulanta, cm 3 /dm 3 po koagulacji 1 2 5 10 15 Skutek oczysz., % ChZT mgo 2 /dm 3 3357 3287 2881 2435 2265 2388 32,5 Subst. ropopoch. mg/dm 3 713 705 612 465 405 499 43,2 Zawiesiny mg/dm 3 158 146 94 67 41 48 74,1 Osad po 1 h sedymentacji cm 3 /dm 3 145 130 92 81 71 65 55,2 TABELA 3 Wyniki badań nad skutecznością równoczesnego działania koagulanta glinowego i flokulanta anionowego: Rokrysol w usuwaniu zanieczyszczeń ze ścieków kopalnianych Wskaźnik Jednostka Ściek Koagulacja + dotowanie flokulanta, cm 3 /dm 3 po koagulacji 1 2 5 10 15 Skutek oczysz., % ChZT mgo 2 /dm 3 3357 3315 3153 2830 2630 2533 24,5 Subst. ropopoch. mg/dm 3 713 705 691 563 526 516 27,6 Zawiesiny mg/dm 3 158 149 131 81 78 65 58,9 Osad po 1 h sedymentacji cm 3 /dm 3 145 140 136 116 98 77 46,9 141

Rys. 2. Wpływ flokulacji jako czynnika wspomagającego działanie koagulanta glinowego w usuwaniu zanieczyszczeń w ścieku kopalnianym Rys. 3. Wpływ flokulacji jako czynnika wspomagającego działanie koagulanta glinowego w usuwaniu zanieczyszczeń w ścieku kopalnianym Niezależnie od oceny degradacji zanieczyszczeń zanalizowano przebieg kompresji osadu w przedziale czasowym 1 60 minut, w przypadku tylko zastosowania koagulacji oraz przy równocześnie dokonywanej flokulacji z udziałem obu badanych flokulantów: w wersji dodatku 10 cm 3 /dm 3 ścieku. Wyniki przedstawiono na rysunku 4. 142 Rys. 4. Wpływ flokulacji na zmniejszenie objętości skoagulowanego osadu

3. Dyskusja wyników badań Wody złożowe towarzyszące eksploatacji ropy naftowej i gazu ziemnego stwarzają realne zagrożenie dla środowiska ze względu na ich wysoki stopień mineralizacji jak również znaczący ładunek trudno opadającej zawiesiny i obecność węglowodorów. W przypadku konieczności odprowadzania ich do powierzchniowych cieków wodnych, a nawet przy zatłaczaniu do warstw chłonnych odpad ten musi zostać poddany oczyszczeniu. Przeprowadzone zostały badania laboratoryjne nad wstępnym przygotowaniem określonych o znanych właściwościach fizykochemicznych odpadowych wód eksploatacyjnych złoża węglowodorów. Celem tych badań było określenie i wyeliminowanie składników o negatywnym wpływie na stan wód powierzchniowych i skały górotworu. Przedmiotem badań nad wykorzystaniem w procesie oczyszczenia metody koagulacji był ściek kopalniany (tab. 1) charakteryzujący się znaczącym udziałem zanieczyszczeń organicznych (ChZT = 992 mgo 2 /dm 3 ), zawierał substancje ropopochodne (274 mg/dm 3 ) i podwyższoną ilość zawiesiny (571 mg/dm 3 ). W koagulacji zanieczyszczeń zastosowano przemysłowo zmodyfikowany koagulator glinowy (PAC), który spowodował oczyszczenie ścieku w stopniu od 50 do około 80% (tab. 1, rys. 1) w zależności od rodzaju zanieczyszczenia, przy czym najefektywniej usuwana była zawiesina. W warunkach doświadczeń optymalna dawka koagulanta wynosiła 400 500 mg/dm 3 ścieku, a dalsze podwyższanie koncentracji wywierało minimalny skutek, przy czym zanotowano wzrost zawartości jonów siarczanowych * o około 30%, jednak przy zawartości około 170 180 mg/dm 3 nie przekroczyły wartości dopuszczalnej (500 mg/dm 3 ). Pomimo znaczącego uzysku w degradacji zanieczyszczeń poszczególne wskaźniki nadal przekraczały wartości dopuszczalne, np. ChZT prawie 3-krotnie, a zawiesina niemal 2-krotnie. W warunkach przedstawionego zakresu doświadczeń nad koagulacją zanieczyszczeń osiągnięto graniczne możliwości oczyszczenia ścieku tą metodą. W celu pełnego wykorzystania możliwości koagulacji zastosowano równocześnie dotowanie określonych ilości dwóch różnych anionowych polielektrolitów, w zakresie koncentracji: 0,0 10 mg/dm 3. Przedmiotem tego zakresu badań był wysoko zanieczyszczony ściek kopalniany, który w efektywnym wcześniej standardzie (500 mg/dm 3 ) koagulanta glinowego w dalszym ciągu pozostawał bardzo zanieczyszczonym odpadem, w którym np. ChZT = 3360 mgo 2 /dm 3 przekraczało wartość dopuszczalną ponad 25-krotnie. Wyniki badań nad koagulowaniem zanieczyszczeń ściekowych przy współudziale flokulanta, którym był Magnafloc 345 przedstawiono w tabeli 2 i na rysunku 2, a przy wykorzystaniu Rokrysolu WF-202 w tabeli 3 i na rysunku 3. W obydwu przypadkach w warunkach doświadczeń zaobserwowano korzystny wpływ dodatku polielektrolitu, w ilości 5,0 7,5 mg/dm 3 ścieku, przy czym bardziej efektywny był Magnafloc, przy którym osiągnięto doczyszczenie ścieku w granicach od 32,5 (ChZT) do 74,1% (zawiesina). Analogiczne dane dla Rokrysolu wynoszą: 24,5 60,1%. Porównanie możliwości kompresji fazy stałej na przykładzie 1 godzinnej sedymentacji również wypada korzystniej dla Magnaflocu, w obecności którego objętość osadu zmniejszyła się ponad 50%. Korzystny wpływ flokulacji na stopień zagęszczenia osadu ujawnił się szczególnie podczas sedymentacji osadu w całym przedziale czasowym 0 60 minut. Zagęszczenie (odwodnienie) osadu uzyskane dopiero po 1 godz. koagulacji z użyciem koa- 143

gulanta glinowego w przypadku równoczesnego użycia odpowiedniego flokulanta zostaje osiągnięte już po 5 10 minutach. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że im bardziej ściek kopalniany był zanieczyszczony substancjami pochodzenia organicznego, tym gorzej przebiegała jego dekontaminacja. Odnosi się to również do zawiesiny, której było prawie 4-krotnie mniej, niż w ścieku o niższym zanieczyszczeniu związkami organicznymi. Świadczyłoby to o pozytywnym wpływie cząstek mineralnych w koagulacji zanieczyszczeń organicznych Niezależnie od stopnia degradacji zanieczyszczeń zaobserwowano graniczne możliwości etapu oczyszczenia w przyjętych warunkach doświadczeń, a poddana zabiegom woda kopalniana w dalszym ciągu zawierała ponadnormatywne ilości zanieczyszczeń. 4. Podsumowanie Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że zanieczyszczenia przynajmniej te w obrębie analizowanych: ChZT, substancje ropopochodne oraz zawiesina wraz z częścią żelaza ogólnego Fe(III) mogą być skuteczne degradowane metodą koagulacji. Oczyszczanie ścieków kopalnianych powinno być procesem wieloetapowym, zapoczątkowanym procesem natleniania, w tym również napowietrzania [9, 17], podczas którego może nastąpić maksymalne wydzielenie żelaza (do wartości 0.47 mg/dm 3 ) a także może być wyflotowana dzięki obecności związków powierzchniowoczynnych pewna część zanieczyszczeń. Wskazane jest wykorzystanie efektywnych polielektrolitów, które pogłębiają stopień oczyszczenia ścieku, a równocześnie następuje odwadnianie osadu pokoagulacyjnego. Ze względu na możliwe znaczne zróżnicowanie składu ścieków poeksploatacyjnych, konieczne jest każdorazowo opracowanie najkorzystniejszych warunków oczyszczania, zwłaszcza w przypadku bardzo dużych ładunków zanieczyszczeń organicznych. Ścieki mniej zanieczyszczone (rozcieńczone) mają szansę być oczyszczone z większą skutecznością. Doczyszczenie ścieków eksploatacyjnych do poziomu dopuszczalnych wartości zanieczyszczeń głównie organicznych mogłoby być prowadzone systemowo na złożu biologicznym, z wykorzystaniem głównie autochtonicznej mikroflory aerobowej i aneorobowej, tej samej, która stwarza problemy np. w technologii płynów wiertniczych lub zaznacza swój udział w mikrobiologii złożowej węglowodorów [1, 19]. LITERATURA [1] Brebeanu G., Gurgacz W.: Mikrobiologiczna dekontaminacja gruntu skażonego produktami naftowymi. Nafta-Gaz, 11, 2003, 522 527 [2] Dziubek A.M., Maćkiewicz J.: Zastosowanie koagulacji powierzchniowej do uzdatniania wód infiltracyjnych. Ochrona Środowiska, 3, 1999, 57 60 [3] Heindrich Z.: Aspekty technologiczno-ekonomiczne stosowania różnych koagulantów w procesie wstępnej koagulacji objętościowej. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 1, 2005, 24 29 [4] Hrynkiewicz Z., Jędrczak A., Sadecka Z.: Skuteczność koagulacji domieszek wód powierzchniowych solami glin u i żelaza. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 6, 1994, 163 166 [5] Jagoszewski T., Świderska-Bróź M.: Wpływ polielektrolitów na zagęszczenie grawitacyjne osadów pokoagulacyjnych. Ochrona Środowiska, 1, 2000, 7 10 144

[6] Jakubowicz P., Steliga T.: Ocena zagrożeń wynikających z gospodarki wodami kopalnianymi prowadzonej w zakładach górniczych ropy naftowej i gazu ziemnego. X Międzynarodowa Konferencja N-T Nowe metody i technologie w geologii naftowej, wiertnictwie, eksploatacji otworowej i gazownictwie AGH WWNiG, Kraków 1999, 297 303 [7] Janoha A., Kluk D.: Zatłaczanie przefiltrowanych cieczy z odpadów wiertniczych do horyzontów chłonnych złóż węglowodorów. Nafta-Gaz, 3, 2006, 106 112 [8] Jewulski J., Wojnarowski P., Wojnar A.: Wody złożowe i ich wpływ w procesie eksploatacji złóż ropy naftowej, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 6, 2005, 5 7 [9] Konopka E., Lewkiewicz-Małysa A. Condition of mine water and its treatment before storing in the exploited rock formation. 9 th Conference on Environment and Mineral Processing, VSB-TU Ostrava, Czech Republic, 2005, 35 40 [10] Kowalski T., Turkiewicz D.: Wpływ dawkowania soli wapnie i magnezu na przebieg koagulacji domieszek wód siarczanem glinu. Ochrona Środowiska, 4, 1999, 29 32 [11] Lewkiewicz-Małysa A., Konopka E.: Właściwości fizykochemiczne wód kopalnianych deponowanych w górotworze ocena ze względu na możliwe konsekwencje środowiskowe. Monografia Komitetu Inżynierii Środowiska PAN Ochrona i inżynieria środowiska zrównoważony rozwój, 25, 2004, 167 174 [12] Mika M.: Wpływ budowy kopolimerów anionowych na ich zdolność do oczyszczania płuczkowych odpadów wiertniczych. XII Międzynarodowa Konferencja N-T Nowe metody i technologie w geologii naftowej, wiertnictwie, eksploatacji otworowej i gazownictwie AGH WWNiG, Kraków 2001, 75 81 [13] Pałkowska H., Zaleska-Bartosz J.: Problemy ochrony środowiska w górnictwie naftowym i gazownictwie w świetle prawa polskiego i Unii Europejskiej. Nafta-Gaz, 2, 2000, 123 127 [14] Raczkowski J.: Steczko K.: Górnictwo nafty i gazu w obliczu niektórych problemów związanych z ochrona środowiska. Nafta-Gaz, 12, 2000, 682 689 [15] Radecki S.: Poszukiwania złóż węglowodorów w Polsce, osiągnięcia i perspektywy. Nafta-Gaz, 12, 2001, 641 656 [16] Rak M., Świderska-Bróź M.: Porównanie skuteczności siarczanu glinu i koagulanta PAC w oczyszczaniu wód. Ochrona Środowiska, 4, 1999, 21 24 [17] Steliga T., Jakubowicz P., Żak H.: Możliwości wykorzystania laboratoryjnych badań środków chemicznych nowej generacji w przemysłowych procesach oczyszczania ścieków eksploatacyjnych. XIV Międzynarodowa Konferencja N-T Nowe metody i technologie w geologii naftowej, wiertnictwie, eksploatacji otworowej i gazownictwie AGH WWNiG, Zakopane 2003, 1 8 [18] Świderska-Bróź M., Krupińska I.: Skuteczność procesu koagulacji w usuwaniu substancji organicznych z wód podziemnych. Ochrona Środowiska, 2, 2004, 15 19 [19] Turkiewicz A., Niewiadomska A.: Mikrobiologia złożowa i jej zastosowanie w przemyśle naftowym. Nafta- Gaz, 11, 2001, 615 619 [20] Wilmański K.: Skuteczność odwadniania osadów pokoagulacyjnych w prasie filtracyjnej. Ochrona Środowiska, 4, 1999, 61 64 145