Способ очистки воды от органических веществ

 

Использование: при очистке промышленных и бытовых вод предприятий легкой промышленности, органического синтеза и др. Сущность изобретения: вводят пероксид водорода в фильтр с металлической загрузкой из элементов d-подгруппы периодической системы на определенном расстоянии (0,1 0,5 длины слоя) по ходу движения воды и осуществляют процесс при pH 2,0 3,95 и температуре до 65°С. Способ обеспечивает повышение степени очистки в 6 9 раз, ускорение процесса в 10 15 раз. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к очистке промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано на предприятиях легкой промышленности, органического синтеза и других предприятиях для очистки сточных вод, содержащих органические вещества типа красителей, поверхностно-активных веществ (ПАВ), оптических отбеливателей, закрепителей и др.

Известен способ очистки сточных вод красильных фабрик от органических веществ путем подкисления сточных вод до рН 5, введения в них железных опилок и пероксида водорода с последующей стадией нейтрализации и коагуляции [1] Недостатками способа являются невысокая степень очистки от ПАВ и значительная продолжительность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, состоящий в фильтровании подкисленной серной кислотой очищаемой сточной воды через загрузку из железных стружек с последующей стадией нейтрализации и коагуляции [2] Однако при очистке воды путем подкисления серной кислотой до рН 4,0 и фильтрации через железную загрузку с последующей стадией нейтрализации и фильтрации со скоростью 5 см³/см²˙мин степень очистки от красителя типа ярко-красного 5СХ составляет 25,9% и от неионогенного ПАВ типа синтанол ДТ-7 13,6% полное время очистки составляет 216 мин, т.е. недостатками способа являются невысокая степень очистки и значительная продолжительность процесса.

Задача изобретения повышение степени очистки и сокращение продолжительности процесса очистки.

Поставленная задача решается путем фильтрования подкисленных сточных вод с введением на расстоянии 0,1-0,5 от длины слоя загрузки по ходу движения сточной воды пероксида водорода, при этом процесс ведут при рН 2,0-4,5 при нагревании до 65^оС.

В качестве металлической загрузки фильтра используют материалы, изготовленные из элементов d-подгруппы периодической системы элементов, или их сплавы.

Для подкисления воды используют сильные минеральные кислоты или их растворимые соли слабых оснований.

При подкислении возможно использование смеси минеральной и органической кислот.

Фильтрование возможно проводить в присутствии солей металлов d-подгруппы в низкоосновном состоянии.

Отличиями предлагаемого способа являются введение пероксида водорода в металлическую загрузку на определенном расстоянии 0,1-0,5 от длины слоя загрузки по ходу движения воды, использование в качестве фильтрующей загрузки металлов d-подгруппы периодической системы элементов или их сплавов, использование для подкисления сточной воды сильных минеральных кислот или их растворимых солей, а также смесей минеральной и органической кислот, фильтрование в присутствии солей металлов d-подгруппы в низкоосновном состоянии.

Установлено, что введение пероксида водорода приводит к образованию в растворе окислительного комплекса пероксид Ме (низк.валентн высок.валентн.). Окислительное действие этого комплекса наиболее характерно проявляется для металлов d-подгруппы с низкой степенью окисления. Реализация известных способов очистки не приводит к образованию такого комплекса, что не позволяет им достигать степени очистки 80-90% которую можно получить предлагаемым способом. При этом полное время процесса очистки сокращается в 10-12 раз.

П р и м е р. Готовят раствор красителя в ПАВ, идентичный по составу и концентрациям сточной воде, подлежащей очистке. В мерную колбу вместимостью 1 дм³, содержащую 0,7 дм³ воды, подкисленной серной кислотой до рН 2,0, вводят 40,0 мг красителя активного ярко-красного 5СХ и 80 мг неионогенного ПАВ типа синтанол ДТ-7. Доводят объем до 1 дм³ водой, подкисленной серной кислотой до рН 2,0.

Свежеприготовленный раствор пропускают через фильтр, состоящий из двух слоев (65 + 65 шт.) стальных стержней из стали марки СТ-3 диаметром 0,9 мм, длиной 95 мм. Через патрубок на высоте 0,1 слоя загрузки фильтра по ходу движения воды 10 см вводят 33%-ный пероксид водорода.

В течение опыта пропускают 800 см³ воды и вводят 20 см³ пероксида водорода, очистку проводят при скорости фильтрации 5,0 см³/см²˙ мин, время контакта (процесса) 16,0 мин.

В отобранных после фильтрации пробах фотометрически определяют содержание красителя и ПАВ.

Получено, что степень очистки воды от красителя равна 98,0% (0,8 мг/дм³), от ПАВ 85,0% (12 мг/дм³).

Идентично описанному примеру проводят очистку воды, содержащей красители и НПАВ со скоростями 2,5 и 10,0 см³/см²˙мин. Как при малых, так и при больших скоростях фильтрации степень очистки воды предлагаемым способом выше, чем известным. При скорости 2,5 см³/см²˙мин для красителя в 2,7 раза, для НПАВ в 4,4 раза, при скорости 10,0 см³/см² ˙мин для красителя в 6,7 раза, для НПАВ в 9,5 раза. Соответственно, время очистки предлагаемым способом уменьшается в 11-12 раз.

Конкретные результаты очистки воды предлагаемым способом приведены в таблице. Показано влияние на степень очистки воды и время процесса природы металлической загрузки фильтра (графы 1,5-8), способа подкисления (графы 1,9-11), граничных значений рН (графы 1 и 3), температуры (графы 1 и 4), места введения пероксида водорода (графы 1 и 2), наличия и природы используемых органических кислот (графы 1,12-15), наличия и природы примесного электролита (графы 1,11-21).

В таблице также приведены результаты, полученные при очистке воды известным способом.

Из приведенных в таблице данных видно, что для различных типов красителей (активные, кислотные, прямые и хромовые) предлагаемый способ позволяет получить степень очистки 84-97% а для ПАВ 72-82% Время очистки воды от смешанного загрязнения (краситель, ПАВ) составляет 10-17 мин в случае НПАВ среднее время очистки 13,6 мин, в случае АПАВ 13,2 мин.

Сравнение результатов, полученных по предлагаемому способу, с известным показывает, что степень очистки воды предлагаемым способом выше для активных красителей примерно в 6,9 раза, для кислотных примерно в 6,7 раза, для прямых примерно в 8,6 раза, для хромовых в 6,3 раза, для анионактивных ПАВ примерно в 8,1 раза, для неионогенных ПАВ примерно в 9,1 раза. Время достижения наименьшей концентрации загрязнения, состоящего из красителя и ПАВ, сокращается при использовании предлагаемого способа в 10-15 раз, т.е. предлагаемый способ позволяет в 10-15 раз уменьшить время очистки, а следовательно, во столько же раз уменьшить и объем очистных сооружений.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества: возможность использования для подкисления стока недефицитных минеральных кислот, или их смесей, или кислот, содержащих примеси солей металлов d-подгруппы таблицы элементов, что позволяет использовать для этих целей подходящие сточные воды или отходы других производств; возможность использования для загрузки фильтра металлических стружек сталей различных сплавов без необходимости их сортировки и предварительной очистки от загрязнений; позволяет работать в широком температурном интервале; позволяет регулировать скорость и глубину процесса очистки и окисления путем изменения соотношения минеральной и органической кислот в сточной воде, кроме того, позволяет вводом органической кислоты уменьшить содержание минеральных анионов в очищенной воде; позволяет более тонко регулировать и поддерживать рН, то оптимизирует процесс окисления-фильтрации; обладает высокой универсальностью, т.е. позволяет производить очистку практически от любой смеси красителей и ПАВ; является экологически чистым, так как для окисления используется пероксид водорода легко разрушаемое вещество.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, включающий фильтрование подкисленной воды через металлическую загрузку, отличающийся тем, что на расстоянии 0,1 0,5 длины слоя загрузки по ходу движения воды вводится пероксид водорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлической загрузки фильтра используют материалы из элементов d-подгруппы Периодической системы элементов или их сплавы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для подкисления воды используют сильные минеральные кислоты или их растворимые соли слабых оснований.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при подкислении используют смесь минеральной и органической кислот.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрование ведут в присутствии солей металлов d-подгруппы в низкоосновном состоянии.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс фильтрования ведут при рН 2,00 3,95.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс фильтрования ведут при нагревании воды до 65^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4