Выбор метода очистки сточных вод от фенолов
рные превращения: гидроксилируются, образуют хиноны,
оксихиноны карбоновые, гуминовые кислоты перекисные соединения, а также
продукты уплотнения. Дальнейшее окисление может привести к образованию
диоксида углерода и воды. Глубина превращения фенолов зависит от параметров
окисления. Многоатомные фенолы окисляются интенсивнее одноатомных. Особенно
при рН=7. Например, степень разложения метилрезорциновой и
диметлирезорциновой фракции при температуре сточной воды 40 0С и рН=9,5…13
составляет 30…50%, причем наблюдается образование продуктов уплотнения и
конденсации фенолов, плохо растворимых в воде [34].
Пероксид водорода
Пероксид водорода являющийся одним из сильных окислителей, применяют
обычно в виде 30% водного раствора. Разложение пероксида водорода -
экзотермично, катализируется некоторыми металлами переменной валентности
(железо, медь, марганец, кобальт, цирконий) и их солями. При окислении
фенола пероксидом водорода в присутствии двухвалентного железа рН раствора
снижается, при этом окислившееся - трехвалентное железо выпадает в осадок.
Более 90% фенола окисляется в течение 10 мин. Для корректировки рН в воду
добавляют щелочные агенты. Эффект очистки воды при использовании
гидрооксида кальция выше [39]
Применение пероксида водорода не приведет к вторичному загрязнению воды
продуктами разложения реагента.
Сравнение «чистых» окислителей показывает, что пероксид водорода
обладает целым рядом технологических преимуществ. Основным из них является
возможность обработки сточных вод в широком диапазоне значений
концентраций, температур и рН. Не менее важна высокая селективность
окисления различных примесей сточных вод при подборе условий проведения
процесса. Данное обстоятельство обычно позволяет минимизировать затраты на
реагенты. Другим преимуществом применения пероксида водорода является его
относительно высокая стабильность в отличие от других окислителей,
сравнительная простота аппаратурного оформления процесса. Особо следует
отметить, что остаточная концентрация пероксида водорода способствует
процессу последующей аэробной, биологической очистки, а в природных водах
пероксид водорода, в отличие от хлора, играет положительную роль.
Радиационная очистка
При обработке воды излучением высокой энергии (у-излучение Со 50, Сs
137) происходят окисление и полимеризация органических и неорганических
веществ, в том числе биологически не разлагаемых (предельные углеводороды)
и токсичных соединений, осаждение коллоидных и взвешенных частиц,
дезинфекция и дезодорация. Радиационная очистка, являющаяся быстрым
одностадийным процессом, дает комплексный эффект [15].
Очищенная радиационным способом вода может быть использована для
организации замкнутого водооборотного снабжения. Радиационная обработка не
создает остаточной радиоактивности, так как применяемые источники имеют
энергию ниже порога ядерных реакций.
Продукты радиолиза воды реагируют с растворенными в ней загрязнениями,
полностью разрушая их до СО 2 и Н 20 или окисляя до соединений, которые по
токсикологическим показателям менее опасны, чем исходные.
Основой процесса радиационной очистки сточных вод может быть также
соосаждение органических веществ с осадком, образующимся при радиационной
полимеризации в водных растворах. Эти вещества могут присутствовать в стоке
или специально туда вводиться. Процесс радиационной полимеризации
происходит по цепному механизму. Поэтому для его реализации необходимы
небольшие дозы излучения и малое время пребывания в реакторе.
У-облучение кобальтом –60 в проточной системе при мощности дозы 0,48
Вт/кг водных растворов, содержащих 10 мг/л фенолов в течении 20 мин
полностью разлагает его до воды и углекислого газа), орость разложения
составляет 0,25 мг/(л мин).
Барботирование воздуха через слой воды, обрабатываемой излучением,
резко интенсифицирует процесс очистки, и органические соединения полностью
разлагаются при меньшей дозе облучения, чем без барботирования воздуха.
Повышение температуры до 80 0С увеличивает в 2 раза выход продуктов
разложения фенола [40].
При очистке облучением у-лучами необходимо предусмотреть повышенные
меры контроля за техникой безопасности при работе с радиоактивными
изотопами и организовать специальную подготовку обслуживающего персонала.
Биологическая очистка.
Сущность биологической очистки заключается в биохимическом окислении
органики и аммонийного азота в присутствии бактерий-минерализаторов. Для
нормального процесса синтеза клеточного вещества, а следовательно, и
эффективной очистки сточной воды в водной среде должна быть достаточная
концентрация всех основных элементов питания - углерода, содержание
которого обычно характеризуется величиной биологически потребляемого
кислорода (БПК), азота и фосфора; их соотношение должно удовлетворять
следующему требованию: БПК: азот: фосфор, равного 100:5:1. При этом степень
их удаления из сточных вод в оптимальных условиях (t=25-30°С, рН=6.5-7.5,
указанное соотношение биогенных элементов, отсутствие ядовитых для
микроорганизмов веществ) составляет 85-90% [2].
БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА
Эффект воздействия мочевины на селективное ускорение биоразложения
фенола при биохимической очистке многокомпонентной смеси сточных вод
подробно изучено Шарифуллиным В.Н. [41]. Мочевина играет роль не только
биогенной азотосодержащей добавки, но также вещества, образующего с фенолом
легко окисляемое соединение включения.
Известные способы интенсификации биоочистки сточных вод [45]
предусматривают:
• применение технического кислорода вместо воздуха;
• использование специфической микрофлоры;
• создание рациональных технологических схем;
• оптимизацию температурного режима процесса.
Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки.
Остановимся на некоторых недостатках. Применение технического кислорода
требует дополнительных затрат, кроме того, необходимо тщательное смешение
газа с жидкостью. Использование специфической микрофлоры применяется крайне
редко вследствие сложностей с поддержанием заданного состава активного ила.
Рационализация технологических схем предпочтительна для проектируемых
сооружений, поскольку реконструкция существующих установок требует
серьезных капитальных затрат. Управление температурой в промышленном
аппарате приводит к значительному удорожанию очистки. Кроме того,
перечисленные способы интенсификации направлены на ускорение биоокисления
всех компонентов сточных вод. Однако промышленные сточные воды содержат
широкий спектр загрязнителей - от легко окисляемых до трудно окисляемых
компонентов, а скорость процесса очистки определяется только скоростью
биоокисления последних. Поэтому возникает вопрос - нельзя ли путем
определенных воздействий ускорить биоокисление только трудно окисляемых
веществ, что могло бы значительно удешевить интенсификацию биоочистки. Один
из путей решения такой задачи может основываться на явлении образования
между «сложным» и «простым» особого вида соединений - соединений включения,
в результате чего ослабляются внутримолекулярные связи «сложного» вещества
и оно приобретает свойства «простого» вещества [46].
Для ускорения биоокисления фенола подобрано легко окисляемое вещество,
способное образовывать соединения включения. В работе [46] рассмотрено
образование соединений включения некоторых углеводородов с мочевиной. В
работе [41]было исследовано влияние мочевины на ускорение биоокисления
фенола.
Исследования по ускорению биоокисления фенола в сточной воде
Таблица 3. Параметры сточной воды (в присутствии мочевины)
| | |После очистки |
|Показатели стока |До очистки | |
| | |Контроль |Опыт |
|РН |9.2 |9.0 |9.0 |
|ХПК, мг 02/л |720 |110 |90 |
|Гликоля, мг/л |150 |0.96 |0.86 |
|СПАВ, мг/л |7.4 |1.1 |1.8 |
|Фенол, мг/л |24.8 |0.08 |0.012 |
|NН4+, мг/л |13.6 |1.1 |0.9 |
|Фосфор, мг/л |0.02 |0.8 |0.7 |
|NO2, мг/л |0.02 |0.5 |0.5 |
Таблица 4. параметры сточной воды (в присутствии смеси сульфата аммония
и мочевины)
| |До очи |после |Очистки |
|Показатели стока | | | |
| |Стки |Контроль |Опыт |
|РН |9.8 |9.2 |9.3 |
|ХПК, мг 0-г/л |620 |110 |90 |
|Гликоли, мг/л |155 |1.1 |0.95 |
|СПАВ, мг/л |8.2 |1.1 |1.3 |
|Фенол, мг/л |23.3 |0.1 |0.01 |
|NH4+, мг/л |9.0 |0.9 |0.85 |
|Фосфор, мг/л |1.4 |0.6 |0.85 |
|NO2-, мг/л |0.006 |0.005 |0.005 |
Введение мочевины в сред
| |  скачать работу |
Выбор метода очистки сточных вод от фенолов |
