RU2481273C1 - Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения - Google Patents
Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481273C1 RU2481273C1 RU2011137830/05A RU2011137830A RU2481273C1 RU 2481273 C1 RU2481273 C1 RU 2481273C1 RU 2011137830/05 A RU2011137830/05 A RU 2011137830/05A RU 2011137830 A RU2011137830 A RU 2011137830A RU 2481273 C1 RU2481273 C1 RU 2481273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boehmite
- wastewater
- nanostructured
- treatment
- waste water
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 title claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 28
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 title abstract 3
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 77
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 claims description 14
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 18
- 238000009284 supercritical water oxidation Methods 0.000 abstract description 14
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003256 environmental substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 8
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L ferrous ammonium sulfate (anhydrous) Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 2
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- -1 rainwater Substances 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910000367 silver sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химическим и сельскохозяйственным производствам и очистке бытовых жидких стоков, содержащих органические загрязнения. Способ очистки бытовых сточных вод включает обработку сточных вод наноструктурированным бемитом с абсорбцией органических загрязнений частицами наноструктурированного бемита до достижения заданной степени очистки сточных вод. Обработанные бытовые сточные воды разделяют на очищенные сточные воды и твердый осадок. Твердый осадок, содержащий загрязненный наноструктурированный бемит, собирают и регенерируют путем сверхкритического водного окисления до полного окисления органических соединений, абсорбированных наноструктурированным бемитом. Регенерированный наноструктурированный бемит собирают и повторно используют для очистки сточных вод. Способ позволяет многократно использовать наноструктурированный бемит для очистки сточных вод и осуществить очистку сточных вод, удовлетворяющую экологическим требованиям к защите природы от химических загрязнений. 6 з.п. ф-лы.
Description
Область техники
Изобретение относится к химическим и сельскохозяйственным производствам и может использоваться при разработке технологии очистки жидких стоков промышленных, сельскохозяйственных и бытовых предприятий, содержащих органические загрязнения любого типа.
Уровень техники
Проблема утилизации сточных вод с органическими загрязнениями, получаемыми на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, и аналогичных бытовых сточных вод приобретает все большую актуальность в связи с возросшими экологическими требованиями к защите природы от химического загрязнения. Особенно актуальна эта проблема в регионах с высокой плотностью населения и в районах с развитым животноводством, где необходимо предотвратить попадание органических загрязнений сточных вод в водоемы и реки. Развитие коттеджного строительства также увеличило объем обрабатываемых бытовых сточных вод с уровнем загрязнения органическими соединениями, для которых показатель ХПК не превышает 2500-3000 мг O2/л и, как правило, не превышает 1000 мг O2/л, но зато бытовые сточные воды коттеджей содержат намного больше воды, чем промышленные сточные воды, но, как правило, экологические требования к очистке сточных ввод коттеджей выше, чем для промышленных сточных вод, особенно при индивидуальном строительстве.
Известен способ очистки сточных вод, включающий обработку сточных вод реагентом (коагулянтом или флокулянтом) с последующим разделением сточных вод на ил и осветленные сточные воды (см. заявку на получение патента РФ на изобретение №95112826 по кл. C02F 1/52 от 27.07.1997). Различные варианты этого решения чаще всего используются при очистке сточных вод. Однако использование при обработке сточных вод реагентов требует разработки средств для защиты природы от непрореагировавших реагентов и продуктов реакции реагентов с отходами.
Известен способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий смешивание сточных вод с сорбентом на основе цеолита, гомогенизацию смеси с изменением pH от 3 до 10, повторное смешивание с сорбентом на основе цеолита и последующее разделение обработанных сточных вод в отстойнике на ил и осветленные сточные воды, причем одновременно в отстойник подают реагенты (коагулянты и флокулянты). Твердый осадок (ил) может перерабатываться далее известными способами. Осветленные сточные воды подвергаются дополнительной обработке (озон, ультрафиолетовое излучение, и т.п.) для уменьшения микрофлоры. Например, патент РФ №2116264 по кл. C02F 9/00, C02F 1/28, C02F 1/52 от 27.07.1997. В данном случае требуется меньшее количество реагентов, но отмеченная выше проблема остается.
Известен способ обработки отходов промышленности, содержащих органические загрязнения, основанный на прямом окислении таких отходов до двуокиси углерода и воды с использованием сверхкритического водного окисления, в соответствии с которым указанные отходы, содержащие органические загрязнения, смешивают в реакторе с водой и жидкостью, содержащей кислород, при давлении 220 атмосфер и при температуре 400 - 600°С, при которых вода находится в сверхкритическом состоянии, и выдерживают при этих условиях до разрушения органических загрязнений не менее чем на 99,9-99,99% (патент США №4543190 по кл. C02F 1/00, C02F1/16 от 14.09.1985). Данный способ может обеспечить полное разложение практически всех органических загрязнений, что удовлетворяет требованиям экологической защиты природы, но при обработке сточных вод промышленных и сельскохозяйственных предприятий и особенно при обработке бытовых сточных вод тепла, выделяемого при окислении органических загрязнений, может оказаться недостаточно для поддержания реакции окисления, и потребуется дополнительно подводить тепло в зону окисления (в реактор).
Известен способ очистки воды от загрязнений, включающий обработку воды сорбентом, содержащим бемит, обеспечивающий любую степень очистки воды от органических загрязнений (опубликованная международная заявка WO 03/068385 по кл. B01J 20/08 от 21.08.2003). Бемит используется в виде гранул размером 0,001 мм. При таких размерах гранул абсорбционные свойства бемита используются не полностью. Следует также учесть, что при высоком содержании в очищаемой воде загрязнений, как это имеет место в сточных водах, бемит быстро исчерпает свои абсорбционные свойства и потребуется частая замена бемита, что делает использование бемита экономически невыгодным даже при очистке бытовых сточных вод с показателем ХПК не выше 1000 мг O2/л.
Таким образом имеется проблема эффективной очистки сточных вод с показателем ХПК не выше 2500-3000 мг O2/л.
Сущность изобретения
Целью изобретения является разработка экономически эффективного способа очистки сточных вод, удовлетворяющего современным экологическим требованиям к защите природы от химического загрязнения, обеспечивающего такое снижение органических загрязнений в очищенных сточных водах, чтобы их можно было безопасно возвращать в природный кругооборот воды, не увеличивая загрязнения природных вод органическими загрязнениями и продуктами взаимодействия очищающих реагентов со сточными водами. Еще одной целью изобретения является разработка способа очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, обеспечивающего эффективную очистку сточных вод при минимальном расходе абсорбента за счет многократного его использования.
Для решения поставленных задач предлагается способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий:
обработку сточных вод наноструктурированным бемитом с абсорбцией органических загрязнений частицами наноструктурированного бемита до достижения заданной степени очистки сточных вод,
разделение обработанных сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный наноструктурированный бемит,
сбор твердого осадка, содержащего загрязненный наноструктурированный бемит,
регенерирование наноструктурированного бемита, для чего собранный твердый осадок подвергают сверхкритическому водному окислению до полного окисления органических соединений, абсорбированных наноструктурированным бемитом,
и сбор регенерированного наноструктурированного бемита для последующего повторного использования.
Кроме того, регенерированный бемит возвращают на обработку сточных вод.
При этом обработку сточных вод ведут до достижения заданных предельных значений ХПК.
Причем обработку осветленных сточных вод ведут до получения показателя ХПК не выше 285 мг O2/л или обработку осветленных сточных вод ведут до получения показателя ХПК не выше 30 мг O2/л.
Предпочтительно сверхкритическое водное окисление загрязненного бемита ведут смесью воды с газом, содержащим кислород, при температуре 400-650°C и давлении 22-27 МПа.
Кроме того, при сверхкритическом водном окислении загрязненного бемита добавляют перекись водорода.
Сущность изобретения заключается в том, что после обработки сточных вод наноструктурированным бемитом регенерируют загрязненный органическими соединениями бемит до полного восстановления его абсорбционных свойств, что обеспечивает повторное использование одного и того же наноструктурированного бемита в процессе очистки сточных вод. Таким образом, можно многократно уменьшить расход бемита для очистки сточных вод и вести его до достижения любой минимальной загрязненности очищенных вод при минимальном количестве бемита, используемого в процессе очистки сточных вод, что делает экономически выгодным использовать бемит для очистки любых сточных вод, в том числе для очистки бытовых сточных вод любого типа, включая бытовые сточные вод индивидуальных коттеджей.
Дополнительное преимущество предложенного способа очистки заключается в том, что в процессе сверхкритического водного окисления окислению подвергаются не весь объем сточных вод, по весу многократно превышающий содержащиеся в них органические загрязнения, а собранный твердый осадок, который содержит минимальное количество воды. При этом снижаются энергетические затраты на поддержание процесса сверхкритического водного окисления, так как не требуется нагревать большое количество воды до сверхкритической температуры и можно поддерживать процесс за счет тепла, выделяющегося при окислении абсорбированных бемитом органических загрязнений.
При указанных температурах и давлениях обеспечивается интенсивное окисление органических загрязнений любых типов. Интенсивность процесса сверхкритического водного окисления органических загрязнений можно интенсифицировать добавлением сильнодействующего окислителя, например перекиси водорода.
Таким образом, можно гарантировать любую степень очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения любого типа.
Осуществление изобретения
Указанные выше цели настоящего изобретения будут более очевидны из данного здесь подробного его описания. Однако следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры наряду с указанием предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения представлены только для иллюстрации, поскольку для специалистов в данной области техники будет очевидным из данного описания, что возможны изменения и модификации в рамках сущности и объема настоящего изобретения.
Исходные сточные воды имеют показатель ХПК не выше 2500-3000 мг O2/л. Как правило, такой уровень загрязнения имеют бытовые сточные воды, дождевая канализация, сточные воды коммунальных предприятий и т.п. Как правило, обрабатываемые сточные воды содержат твердую фазу. Под твердой фазой понимаются любые включения: частицы, хлопья, желеобразные компоненты и любые другие включения в сточных водах за исключением жидкой фазы. Наличие твердой фазы не является обязательным условием, и сточные воды могут не иметь твердой фазы и содержать в себе только жидкую фазу.
Сточные воды обрабатывают наноструктурированным бемитом, для чего их смешивают с наночастицами бемита или пропускают сточные воды через слой наночастиц бемита. Обработку сточных вод наноструктурированным бемитом ведут до достижения заданной степени очистки сточных вод.
Степень очистки сточных вод определяют по остаточному показателю ХПК.
Например, если предполагается далее выпускать осветленные сточные воды на поля орошения, то очистку сточных вод ведут, чтобы показатель ХПК очищенных сточных вод не превышал 285 мг O2/л. Если предполагается выпускать очищенные сточные воду в водоемы, или очистке подлежат бытовые сточные воды индивидуального коттеджа или коттеджного поселка, то показатель ХПК должен быть снижен до 30 мг O2/л и ниже.
По окончании обработки осветленных сточных вод наноструктурированным бемитом отделяют твердый осадок, содержащий загрязненный бемит, и направляют его на регенерацию. Следует иметь в виду, что твердый осадок содержит в себе не только наночастицы загрязненного бемита, но и любые другие твердые включения (как они определены выше), которые присутствовали в сточных водах.
Регенерацию бемита ведут с использованием сверхкритического водного окисления в реакторах, содержащих смесь воды и кислородсодержащего газа, например воздуха, при сверхкритическом состоянии воды. Например, процесс окисления ведут при температуре 400-650°C и давлении 22-27 МПа (220-270 атм). При этих температурах все органические соединения, содержавшиеся в сточных водах и абсорбированные бемитом, а также органические соединения, содержащиеся в твердой фазе сточных вод и перешедшие в осадок, превращаются в экологически безопасные воду и углекислый газ. Азотсодержащие органические соединения и аммонийные вещества разлагаются с выделением газообразного азота. Окислы азота не образуются, так как температура недостаточна для их образования. Хлор, фтор, фосфор и сера из органических веществ образуют кислотные остатки и легко выделяются в виде солей, как правило, с осаждением на наночастицах бемита. При необходимости они могут быть удалены с добавлением в раствор после процесса окисления соответствующих катионов. Металлы выделяются в виде неорганических солей.
Полнота химических превращений и их высокие скорости (одна-две минуты) в процессах СКВО связаны как с уникальными свойствами сверхкритической воды, так и с тем, что реакции протекают в условиях молекулярной дисперсности реагентов, находящихся в гомогенном высокотемпературном флюиде невысокой плотности. Реакции окисления органики экзотермичны, что позволяет эффективно использовать тепло самих реакций как для поддержания температурного режима процесса, так и для компенсации энергозатрат на разогрев реагентов.
Регенерированный бемит сохраняет наноструктуру, так как сверхкритическое водное окисление является одним из способов получения наноструктурированного бемита.
При необходимости интенсифицировать процесс окисления в реактор добавляют сильнодействующий окислитель, предпочтительно перекись водорода.
Регенерированный наноструктурированный бемит возвращают на обработку сточных вод. Тем самым можно получить любую длительность обработки осветленных сточных вод бемитом при неизменном количестве наноструктурированного бемита в цикле очистки, что обеспечивает любую степень очистки сточных вод от органических загрязнений.
Примеры реализации изобретения
В нижеприведенных примерах осуществления изобретения используется порошок гидроксида алюминия, полученный сжиганием алюминия в водной сверхкритической среде (бемит производства ГОСНИТИ, «Гидроксид алюминия - бемит» ТУ 2133-001-76634032-2006). Содержание основного компонента не менее 99,8% масс. Размер кристаллитов не более 100 нм. Удельная поверхность 70 м2/г. Помимо этого, использовали бемит Ангарского завода катализаторов (удельная поверхность 250 м2/г).
Содержание органических веществ оценивали по значению химического потребления кислорода (ХПК). Применялась стандартная методика определения ХПК, основанная на РД 52.24.421-2007 «РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ. ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДАХ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ».
Химическое потребление кислорода - количество кислорода, расходуемого на окисление содержащихся в воде органических и неорганических веществ сильными окислителями. Если устранить влияние неорганических веществ или внести поправку на их содержание, то величина ХПК характеризует суммарную концентрацию в воде органических веществ, окисляемых в условиях титрования данным окислителем. Наиболее высокая степень окисления достигается в кипящем кислом растворе бихромата калия, который и использовали для контроля эффективности настоящего изобретения. Однако могут использоваться и иные сильные окислители. Количество кислорода в миллиграммах на кубический дециметр, эквивалентное расходу бихромата на окисление органических веществ, называют бихроматной окисляемостью. Поскольку степень окисления большинства органических веществ бихроматом калия в указанных условиях близка к 100%, величина бихроматной окисляемости хорошо коррелирует с массовой концентрацией органического углерода (последняя величина примерно в 2,5 раза меньше ХПК). Выполнение измерений основано на окислении органических веществ бихроматом калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора - сульфата серебра. Избыток бихромата калия титруют раствором соли Мора и находят количество бихромата калия, израсходованное на окисление органических веществ.
Величину ХПК (бихроматной окисляемости) Х (мг O2/дм3), находят по формуле
где: V1 - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование холостого опыта, см3;
V2 - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование пробы воды, см3;
М - молярная концентрация раствора соли Мора, моль/дм3 КВЭ;
V - объем аликвоты пробы воды, взятый для выполнения, см3;
8,0 - масса миллимоля КВЭ кислорода, мг/ммоль.
Количество солей в стоках оценивали по величине удельной электрической проводимости (УЭП), которая для разбавленных растворов и электролитов линейно зависит от концентрации солей в растворе.
Эффективность изобретения была проверена на стоках с показателем ХПК 900-2500 мг O2/л.
Отобранный образец сточных вод обрабатывался порошком наноструктурированного бемита. Степень очистки сточных вод периодически контролировалась по изменению показателя ХПК и по изменению удельной электрической проводимости (УЭП).
Образец сточных вод смешивался с наноструктурированным бемитом, и очистка сточных вод от органических загрязнений велась при постоянном перемешивании суспензии. В качестве альтернативы можно использовать фильтрующий слой из наноструктурированного бемита или иные аналогичные технические средства, обеспечивающие достаточно длительный контакт наноструктурированного бемита со сточными водами.
Эксперименты проводились при изменении содержания наноструктурированного бемита в суспензии от 5 до 25 граммов бемита на 100 мл обрабатываемых сточных вод при исходном показателе ХПК обрабатываемых сточных вод от 900 мг O2/л до 2500 мг O2/л.
Как показали эксперименты, количество абсорбированных наноструктурированным бемитом органических веществ зависит от времени перемешивания (длительности обработки сточных вод бемитом), вида бемита и его содержания в суспензии.
Как и в обычной технологии очистки сточных вод, увеличение длительности обработки сточных вод наноструктурированным бемитом способствовало уменьшению содержания органических загрязнений в очищенных сточных водах, при этом в первые 20 мин наблюдается быстрое снижение показателя ХПК, а после 30-40 мин обработки показатель ХПК практически остается постоянным. Аналогичные результаты получены при контроле УЭП обрабатываемых сточных вод.
При лабораторных исследованиях получено снижение показателя ХПК до допустимых санитарных норм, В частности, при очистке наноструктурированным бемитом для очищенных сточных вод были получены ХПК 285-290 мг O2/л, что соответствует санитарным требованиям к очистке сточных вод, допускающих сброс их в канализацию. В лабораторных условиях также была достигнута очистка сточных вод наноструктурированным бемитом до ХПК 30-40 мг O2/л.
Регенерирование загрязненного бемита проводилось на установке сверхкритического водного окисления (СКВО) с загрузкой в установку 400 мл воды и 50 г загрязненного бемита. Технологические параметры процесса СКВО соответствуют ранее указанным параметрам (температура 400-650°C и давление 22-27 МПа). Процесс велся с добавлением воздуха в количестве, достаточном для окисления органических загрязнений до воды и углекислого газа. Непосредственное сверхкритическое водное окисление загрязненного бемита при рабочих параметрах проводилось в течение 5-10 мин. По окончании сверхкритического водного окисления определяли показатель ХПК в конденсате в реакторе и абсорбционные свойства регенерированного бемита.
Эксперименты показали, что за указанное время обработки при указанных параметрах процесса СКВО можно уменьшить показатель ХПК конденсата до 150 мг O2/л. Полученный в этих условиях регенерированный наноструктурированный бемит показал хорошие абсорбционные свойства, не уступающие исходному наноструктурированному бемиту, дающие возможность использовать его для очистки сточных вод.
При увеличенном содержании воздуха и при добавлении в реактор СКВО сильно действующего окислителя, в частности перекиси водорода, показатель ХПК конденсата уменьшился до 20-30 мг O2/л, что подтверждает, что, используя сверхкритическое водное окисление, можно практически полностью очистить воду от органических загрязнений. Полученный в этих условиях регенерированный наноструктурированный бемит показал хорошие абсорбционные свойства, практически совпадающие с абсорбционными свойствами исходного наноструктурированного бемита, дающие возможность использовать его для очистки любых сточных вод.
Проведенные эксперименты полностью подтверждают промышленную применимость предложенного способа очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, и возможность использования регенерированного наноструктурированного бемита для очистки любых сточных вод.
Claims (7)
1. Способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий: обработку бытовых сточных вод наноструктурированным бемитом с абсорбцией органических загрязнений частицами наноструктурированного бемита до достижения заданной степени очистки сточных вод, разделение обработанных бытовых сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный наноструктурированный бемит, сбор твердого осадка, содержащего загрязненный наноструктурированный бемит, регенерирование наноструктурированного бемита, для чего собранный твердый осадок подвергают сверхкритическому водному окислению до полного окисления органических соединений, абсорбированных наноструктурированным бемитом, и сбор регенерированного наноструктурированного бемита для последующего повторного использования.
2. Способ п.1, отличающийся тем, что регенерированный бемит возвращают на обработку бытовых сточных вод.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку бытовых сточных вод ведут до достижения заданных предельных значений ХПК.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработку бытовых сточных вод ведут до получения показателя ХПК не выше 285 мг O2/л.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработку бытовых сточных вод ведут до получения показателя ХПК не выше 30 мг O2/л.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сверхкритическое водное окисление загрязненного бемита ведут смесью воды с газом, содержащим кислород, при температуре 400-650°C и давлении 22-27 МПа.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при сверхкритическом водном окислении загрязненного бемита добавляют перекись водорода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137830/05A RU2481273C1 (ru) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137830/05A RU2481273C1 (ru) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2481273C1 true RU2481273C1 (ru) | 2013-05-10 |
Family
ID=48789437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011137830/05A RU2481273C1 (ru) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2481273C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639810C1 (ru) * | 2016-12-23 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений |
| RU2658404C1 (ru) * | 2016-12-23 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений |
| RU2796307C1 (ru) * | 2022-07-07 | 2023-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Навигатор" | Наноструктурированные сорбенты для очистки воды от нефтепродуктов и способ очистки воды |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1678768A1 (ru) * | 1988-07-06 | 1991-09-23 | Рубежанский филиал Днепропетровского химико-технологического института им.Ф.Э.Дзержинского | Способ доочистки сточных вод |
| WO2003068385A1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-21 | REZES, Zoltán | Adsorbent for water treatment advantageously for treatment of potable water |
| RU2238357C1 (ru) * | 2000-12-14 | 2004-10-20 | Стора Енсо Аб | Способ непрерывного извлечения неорганического материала из пульпы краски |
| US6838005B2 (en) * | 2001-06-22 | 2005-01-04 | Frederick Tepper | Nanosize electropositive fibrous adsorbent |
| RU2309009C2 (ru) * | 2005-08-30 | 2007-10-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Способ осуществления реакций окисления органических соединений |
-
2011
- 2011-09-14 RU RU2011137830/05A patent/RU2481273C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1678768A1 (ru) * | 1988-07-06 | 1991-09-23 | Рубежанский филиал Днепропетровского химико-технологического института им.Ф.Э.Дзержинского | Способ доочистки сточных вод |
| RU2238357C1 (ru) * | 2000-12-14 | 2004-10-20 | Стора Енсо Аб | Способ непрерывного извлечения неорганического материала из пульпы краски |
| US6838005B2 (en) * | 2001-06-22 | 2005-01-04 | Frederick Tepper | Nanosize electropositive fibrous adsorbent |
| WO2003068385A1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-21 | REZES, Zoltán | Adsorbent for water treatment advantageously for treatment of potable water |
| RU2309009C2 (ru) * | 2005-08-30 | 2007-10-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Способ осуществления реакций окисления органических соединений |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| МАЗАЛОВ Ю.А. и др. Результаты исследования применения наноструктурированного бемита в различных областях. Нанотехнологическое общество России (Н URL: http://www/ntsr.info/science/library/2894.htm. * |
| МАЗАЛОВ Ю.А. и др. Результаты исследования применения наноструктурированного бемита в различных областях. Нанотехнологическое общество России (НОР), 08.11.2010, URL: http://www/ntsr.info/science/library/2894.htm. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639810C1 (ru) * | 2016-12-23 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений |
| RU2658404C1 (ru) * | 2016-12-23 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений |
| RU2796307C1 (ru) * | 2022-07-07 | 2023-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Навигатор" | Наноструктурированные сорбенты для очистки воды от нефтепродуктов и способ очистки воды |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Moussavi et al. | The selective direct oxidation of ammonium in the contaminated water to nitrogen gas using the chemical-less VUV photochemical continuous-flow reactor | |
| Shokri | The treatment of spent caustic in the wastewater of olefin units by ozonation followed by electrocoagulation process | |
| JP2022063837A (ja) | 同時に、高濃度のアンモニア態窒素と、有機構成物を含む廃水の処理方法 | |
| JP5637713B2 (ja) | 排水の処理方法及び処理装置 | |
| CN103288236B (zh) | 含盐废水的处理方法 | |
| RU2480423C1 (ru) | Комбинированный способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения | |
| JP2007203291A (ja) | 水処理のシステムおよび方法 | |
| WO2011118808A1 (ja) | 難分解性物質を含む排水の処理方法 | |
| JP2008543542A (ja) | 窒素化合物の逆転電気透析−電気化学的廃水処理工程 | |
| CN110104866A (zh) | 一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置及其处理工艺 | |
| Aljuboury et al. | Optimization of the petroleum wastewater treatment process using TiO2/Zn photocatalyst | |
| CN109336315A (zh) | 一种混合式焦化废水处理方法及装置 | |
| Kucharska et al. | Novel combined IME-O3/OH−/H2O2 process in application for mature landfill leachate treatment | |
| Zazouli et al. | Evaluation of combined efficiency of conventional coagulation-flocculation process with advanced oxidation process (sulfate-hydroxyl radical) in leachate treatment | |
| RU2481273C1 (ru) | Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения | |
| KR20130056356A (ko) | 유해 물질 함유수의 정화 처리재와 그 제조 방법 | |
| Lochyński et al. | Research on neutralization of wastewater from pickling and electropolishing processes | |
| Dong et al. | Advanced treatment of coal to ethylene glycol industry wastewater by catalytic ozonation: Performance and mechanism | |
| JP2012076057A (ja) | 難分解性物質を含む排水の処理方法及び処理装置 | |
| Ścieżyńska et al. | Application of waste iron in wet flue gas desulfurization (WFGD) wastewater treatment | |
| JP7157192B2 (ja) | 水処理方法 | |
| JP2020025955A (ja) | シアン含有水の処理方法 | |
| KR101544604B1 (ko) | 하수처리장의 방류수를 재활용하는 시스템 | |
| JP2001038348A (ja) | 水質浄化法及び水質浄化装置 | |
| RU2689576C1 (ru) | Способ очистки высокомутных мышьяксодержащих сточных вод |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150915 |