Способ снижения химического поглощения кислорода промышленными или городскими сточными водами

 

Использование: для снижения химического поглощения кислорода промышленными или городскими сточными водами. Сущность изобретения: способ включает обработку сточных вод водным раствором солей щелочного металла и/или солей аммония гуминовых кислот, полученных сухим окислением каменного угля кислородом или смесями кислорода и азота при температуре 120-350^oС и парциальным давлении кислорода 0:1-10 атм в течение от 15 мин до 10 ч с последующим экстрагированием неочищенного продукта окисления щелочным и/или аммиачным раствором. Водный раствор солей гумминовых кислот подают в сточные воды при концентрации не более 2000 мг/л и pH сточных вод 1,0-3,5. 4 табл.

Изобретение касается способа снижения химической потребности городских или промышленных сточных вод в кислороде посредством регенерированных гуминовых кислот.

Известно использование гуминовых кислот различного происхождения в качестве реагента для удаления загрязнений, присутствующих в некоторых типах сточной воды. В известном способе снижение химической потребности сточной воды в кислороде достигают использованием этих кислот вместе с неорганическими флоккулирующими средствами (в частности, раствора поливалентного металла, такого как FeCl₃) при рН 6,0-7,0. Если использовать упомянутые кислоты при определенных рабочих условиях, то нет необходимости в присутствии неорганических флоккулирующих агентов, использовавшихся в известном способе.

Гуминовые кислоты являются разнородным классом макромолекулярных органических кислот, которые образуются при разложении растительных составляющих (лигнин и т.д.) микроорганизмами в аэробных условиях. Они могут быть экстрагированы из почв, лигнитов и так далее или получены из угля окислительной деструкцией, используя различные окислители (О₂, KMnO₄, HNO₃ и т.д.). Во втором случае гуминовые кислоты определяются как регенерированные, и, хотя они отличаются от кислот природного происхождения своим строением, они имеют заметное сходство с ними в отношении своего элементного состава, свойств и функциональных групп.

Способ снижения химической потребности в кислороде промышленными и городскими сточными водами согласно изобретению включает обработку сточных вод водным раствором щелочных солей и/или солей аммония гуминовых кислот, полученных сухим окислением угля кислородом или смесью кислород-азот при температуре 120-350^оС при парциальном давлении кислорода в интервале 0,1-10 атм и времени контактирования 15-600 мин с последующим экстрагированием неочищенного продукта окисления щелочным и/или аммиачным раствором, который подают в сточную воду при рН 1,0-3,5, до тех пор, пока соли гуминовых кислот, которые проявляют флоккулирующее действие, достигнут концентрации, равной или меньшей, чем 2000 мг/л сточной воды.

Концентрация солей гуминовых кислот в подлежащих обработке сточных водах зависит от типов органических веществ, содержащихся в них. Она предпочтительно меньше, чем 1000 мг/л, более предпочтительно менее 500 мг/л и даже более предпочтительна 100-300 мг/л. Исходные угли, из которых получают используемые в настоящем способе гуминовые кислоты, выбирают в пределах, простирающихся от бурых углей до жирных углей.

В случае гуминовых кислот, полученных из бурого угля, окисление предпочтительно осуществляют в интервале температур 150-225^оС при парциальном давлении кислорода 0,1-2,0 технических атмосфер при времени контактирования 15-360 мин. В случае, когда гуминовые кислоты получают из суббитуминозных углей, окисление проводят предпочтительно в интервале температур 220-300^оС при парциальном давлении кислорода 1,0-5 атм и времени контактирования 15 мин 6 ч.

П р и м е р ы 1-4. Образцы, подвергнутые тестам снижения, взяты из сточных вод производства синтетических акрилонитриловых латексов, используемых при изготовлении резины (примеры 1 и 2), городские сточные воды (пример 3) и фенольный раствор различных концентраций (пример 4).

В табл.1 показаны характеристики этих образцов в значениях рН и химического потребления кислорода. До проведения тестов некоторые из образцов, если необходимо, подвергали центрифугированию для удаления частиц из раствора. После измерения рН аликвотной пробы раствора концентрацию загрязнений определяли объемным методом PSA Е-007. Во время проведения тестов концентрацию фенола в растворе определяли калориметрическим методом IRSA Е-014.

Промышленные сточные воды испытывали при рН 2, а городские сточные воды и фенольный раствор испытывали при рН 3,5. Процедура, следующая за удалением частиц из промышленных сточных вод, включает следующие операции: гуминовые кислоты (2,0 г) растворяют в 20 см³ 0,1 н. гидроокиси натрия и полученный раствор доводят до объема 100 мл в мерной колбе добавлением дистиллированной воды. Некоторое количество этого раствора солей натрия гуминовых кислот добавляют затем к измеренному (500 мл) раствору сточных вод, доведенному до желаемого значения рН 6 нормальной серной кислотой так, чтобы концентрация гуминовой кислоты в конечном растворе составляла 100 мг/л. Это приводит к выпадению хлопьевидного осадка, после чего отбирают аликвотную пробу (5 мл) надосадочного слоя для определения химической потребности в кислороде. Далее добавляют еще раствор солей натрия гуминовых кислот к оставшемуся раствору сточной воды, сливают с осадка и отбирают аликвотную пробу для анализа до тех пор, пока не достигнут постоянного значения химического потребления кислорода. По окончании всей обработки было найдено, что общее количество гуминовых кислот, добавленных в сточные воды, составляло 200-400 мг на литр обрабатываемого раствора в зависимости от конкретного случая, как представлено в табл.2. В случае городских сточных вод и фенольного раствора растворы солей натрия гуминовых кислот имели более высокую концентрацию, а именно 1-2 г/л при рН обрабатываемого раствора 3,5. В каждом случае результаты испытаний сравнивали со значениями контрольных тестов, проводимых при тех же условиях, что и в тестах понижения, но без добавления раствора солей натрия гуминовых кислот. Результаты представлены в табл.2-4.

Некоторые характеристики образца гуминовых кислот, использованных в тестах.

Процесс получения: окисление бурого угля из Северной Дакоты: температура 200^оС, давление (воздух) 8 атм, время 2 ч.

Аналитические характеристики: содержание влаги 3,0% содержание золы 1,0% общая кислотность сухого беззольного образца 9,6 м˙экв/г; СООН 3,5 м.экв/г; фенольные ОН 6,1.

Элементный анализ сухого беззольного продукта: С 66,7; Н 3,7; N 1,1; S 0,4; О (разл.) 28,1.

П р и м е р 3. Городские сточные воды: добавка гуминовых кислот равна 2000 мг/л сточной воды.

П р и м е р 4. Фенольный раствор: рН 3,5: добавка гуминовых кислот 1000 мг/л.

Формула изобретения

СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ КИСЛОРОДА ПРОМЫШЛЕННЫМИ ИЛИ ГОРОДСКИМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ, включающий обработку солями гуминовых кислот с последующим отделением образующегося осадка, отличающийся тем, что обработку ведут водным раствором солей щелочного металла и/или солей аммония гуминовых кислот, полученных сухим окислением каменного угля кислородом или смесью кислорода и азота при 120 - 350^oС, парциальном давлении кислорода 0,1 - 10 атм и времени контактирования от 15 ин до 10 ч с последующим экстрагированием неочищенного продукта окисления щелочным и/или аммиачным раствором, причем перед обработкой устанавливают рН сточных вод 1,0 - 3,5, а водный раствор гуминовых кислот вводят в количестве не более 2000 мг/л сточных вод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2