CS277229B6

CS277229B6 - Method of Disposal of Toxic and Biodegradable Organic Substances in Wastewater

Info

Publication number: CS277229B6
Application number: CS902973A
Authority: CS
Inventors: Ales Ing Csc Horna; Jiri Ing Vancura; Jiri Ing Drsc Tuma
Original assignee: Vychodoceske Chemicke Z Synthe
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1992-12-16
Also published as: CS297390A3

Abstract

Způsob likvidace toxických a biologicky neodbouratelných organických látek v odpadních vodách spočívající v tom, že tekoucí až 2 cm vysoká vrstva vody o průtoku až 2 1/s je kontinuálně ozařována paprskem urychlených elektronů o energií 3 až 5 MeV tak, aby množství práce vynaložené na ozáření 1 m3 odpadní vody činilo 50 až 50 000 kJ.A method of disposing of toxic and non-biodegradable organic substances in wastewater, consisting in the fact that a flowing layer of water up to 2 cm high with a flow rate of up to 2 1/s is continuously irradiated with a beam of accelerated electrons with an energy of 3 to 5 MeV so that the amount of work spent on irradiating 1 m3 of wastewater is 50 to 50,000 kJ.

Description

Vynález se týká způsobu čištění odpadních vod obsahujících toxické a biologicky těžko odbourátělně látky pomocí ionizace urychlenými elektrony.The invention relates to a process for the treatment of waste water containing toxic and non-biodegradable substances by means of ionization by accelerated electrons.

V chemickém průmyslu, v průmyslu celulózy a papíru i při zemědělské velkovýrobě odpadají velká množství znečištěných vod různého složení. Biologická rozložitelnost rozpuštěných organických látek přitom značně kolísá podle · původu odpadních vod. Odpadní vody se zpravidla čistí biologicky, přičemž se rozkládají jen ty látky, které jsou biologicky odbouráteIné. Těžko odbourátelné nebo zcela neodbouratelné látky procházejí čistírnou prakticky beze změny a dostávají se do řek, kde zvyšují obsah rozpuštěných organických látek.In the chemical industry, in the pulp and paper industry and in large-scale agricultural production, large amounts of polluted water of various compositions are eliminated. The biodegradability of dissolved organic substances varies considerably depending on the origin of the wastewater. Wastewater is generally treated biologically, with only those substances that are biodegradable to decompose. Hardly degradable or completely non-degradable substances pass through the treatment plant practically unchanged and get into rivers, where they increase the content of dissolved organic substances.

V současné době likvidace odpadních vod, zejména z chemického průmyslu představuje závažný problém, který je umocňován ekologickými a ekonomickými aspekty. Dosud používané způsoby čištění odpadních vod vyžadují drahá a jinak velmi těžko využitelná technologická zařízení. Navíc vlastní provoz těchto zařízení je značně nákladný. Pro biologické čištění je nutno vypěstovat specifický aktivní kal a udržovat jej v optimálních podmínkách. Přestože i některé toxické látky lze biologicky poměrně dobře odbourávat, jiné mohou zabraňovat vzniku aktivního kalu. Při úniku většího množství pro aktivní kal toxických látek může snadno dojít i k jeho sterilizaci, a tím k ochromení celé biologické čistírny. Proto zejména v chemickém průmyslu je žádoucí předčistit proudy odpadních vod ještě před jejich zpracováním v centrální čistírně tak, aby nenarušovaly biologické čisticí procesy.Currently, the disposal of wastewater, especially from the chemical industry, is a serious problem, which is exacerbated by ecological and economic aspects. The wastewater treatment methods used so far require expensive and otherwise very difficult to use technological equipment. In addition, the actual operation of these devices is quite expensive. For biological treatment, it is necessary to grow specific active sludge and keep it in optimal conditions. Although some toxic substances can be biodegraded relatively well, others can prevent the formation of activated sludge. If a large amount of toxic sludge for toxic substances is leaked, it can easily be sterilized, thus paralyzing the entire biological treatment plant. Therefore, especially in the chemical industry, it is desirable to pre-treat wastewater streams before they are treated in a central treatment plant so as not to disrupt biological treatment processes.

Pro oddělené předčištění vysoce znečištěných odpadních vod se běžně využívají metody jak fyzikální (adsorpce na sorbentech, membránové procesy), tak chemické (oxidace silnými oxidačními činidly). Izolace toxických a biologicky neodbouratelných zdrojů znečištění. Odstraňování toxických chemikálií pomocí aktivních sorbentů však neřeší vlastní degradaci nebezpečných škodlivin, kterou je nutno provést v další navazující technologické operaci. Také způsoby likvidace obtížně odbouráteIných látek v odpadních vodách pomocí oxidačních činidel již s ohledem k velkým objemům vod a charakteru likvidovaných látek jsou velmi nákladným řešením. Navíc chemické postupy zatěžují odpadní vody dalšími přídavnými chemikáliemi. Proto se při oxidačních způsobech likvidace odpadních látek často používá i ultrafialového záření, které napomáhá degradaci škodlivin. Účinnost rozkladu organických látek působením ultrafialového záření není však dostatečně vysoká k tomu, aby samotné ultrafialové záření stačilo k efektivní likvidaci škodlivin v průmyslovém měřítku.Both physical (adsorption on sorbents, membrane processes) and chemical (oxidation with strong oxidizing agents) methods are commonly used for separate pre-treatment of highly polluted wastewater. Isolation of toxic and non-biodegradable sources of pollution. However, the removal of toxic chemicals using active sorbents does not solve the actual degradation of hazardous pollutants, which must be performed in the next subsequent technological operation. Also, methods of disposing of difficult-to-degrade substances in wastewater using oxidizing agents are a very expensive solution, given the large volumes of water and the nature of the substances disposed of. In addition, chemical processes burden the wastewater with additional chemicals. Therefore, in oxidative methods of waste disposal, ultraviolet radiation is often used, which helps the degradation of pollutants. However, the efficiency of the decomposition of organic substances by ultraviolet radiation is not high enough that ultraviolet radiation alone is sufficient to effectively eliminate pollutants on an industrial scale.

Proti zde uvedeným běžným chemickým a fyzikálním metodám, mnohem efektivnějším způsobem předčištění průmyslových odpadních vod je elektrochemická oxidace organických látek, která je levnější než chemické postupy a navíc nezatěžuje odpadní vody přídavnými chemikáliemi. Jejím zásadním nedostatkem však je omezená účinnost elektrod protože vedle oxidace škodlivin probíhá na anodě i nežádoucí vývoj kyslíku. Způsob elektrochemické likvidace škodlivin je vázán na použití zvláštního průtočného reaktoru s velkoplošnými elektrodami ze speciálních slitin, které mohou být od sebe vzdáleny pouze několik milimetrů. To omezuje rychlost průtoku odpadních vod a vylučuje čištění vod s velkými heterogenními částicemi.In contrast to the conventional chemical and physical methods mentioned here, a much more effective way of pre-treatment of industrial wastewater is electrochemical oxidation of organic substances, which is cheaper than chemical processes and moreover does not burden the wastewater with additional chemicals. However, its main disadvantage is the limited efficiency of the electrodes because, in addition to the oxidation of pollutants, undesired oxygen evolution also takes place at the anode. The method of electrochemical disposal of pollutants is linked to the use of a special flow reactor with large-area electrodes made of special alloys, which can be only a few millimeters apart. This limits the flow rate of the wastewater and eliminates the treatment of water with large heterogeneous particles.

Nevýhody všech dříve popsaných způsobů předčištění odpadních vod odstraňuje řešení podle vynálezu založené na oxidačně redukčních reakcích škodlivin, které jsou vyvolány záchytem urychleného elektronu molekulou organické látky nebo iontově molekulovou reakcí látky s jejím primárně ionizovaným chemickým okolím. Tyto reakce, které lze vést až k mineralizaci toxických a biologicky neodbouratelných škodlivin v odpadních vodách je možno vyvolat způsobem podle vynálezu, vyznačující se tím, že tekoucí až 2 cm vysoká vrstva odpadní vody o průtoku až 2 1/s je kontinuálně ozařována paprskem urychlených elektronů o energii 3 až 5 MeV, _x o a to tak, aby množství práce vynaložené na ozářeni 1 m^J vody činilo 50 až 50 000 kJ.The disadvantages of all previously described methods of wastewater pretreatment are eliminated by the solution according to the invention based on redox reactions of pollutants which are caused by the capture of an accelerated electron by an organic substance molecule or by an ionic molecular reaction of the substance with its primarily ionized chemical environment. These reactions, which can lead to the mineralization of toxic and non-biodegradable pollutants in wastewater, can be induced by the process according to the invention, characterized in that a flowing up to 2 cm high layer of wastewater with a flow rate of up to 2 l / s is continuously irradiated with an accelerated electron beam. with an energy of 3 to 5 MeV, _x o and so that the amount of work spent on irradiation of 1 m ^{J of} water is 50 to 50,000 kJ.

Způsob likvidace škodlivých látek v odpadních vodách s využitím urychlených elektronů má řadu výhod: nepřidávají se žádné další chemikálie, rozkládají se všechny organické látky včetně polychlorovaných bifenylů, množství energie potřebné na rozklad látek lze dobře regulovat, lze zpracovávat i silně znečištěné vody s heterogenními částicemi, způsob nevyžaduje speciální zařízení a lze k němu využít běžný lineární urychlovač, provoz zařízení je velmi levný a nenáročný na obsluhu. Spotřeba elektrické energie je okolo 60 kWh na 1 kg CHSK.The method of disposal of harmful substances in wastewater using accelerated electrons has a number of advantages: no other chemicals are added, all organic substances are decomposed, including polychlorinated biphenyls, the amount of energy needed to decompose substances can be well regulated, heavily polluted waters with heterogeneous particles can be treated. the method does not require special equipment and it is possible to use a common linear accelerator, the operation of the equipment is very cheap and easy to operate. Electricity consumption is about 60 kWh per 1 kg of COD.

Způsob podle vynálezu lze využít k likvidaci toxických a těžko odbouratelných látek v odpadních vodách jak v průmyslu, tak v zemědělství. Pro bližší objasnění podstaty vynálezu je dále uveden příklad provedení, jímž rozsah aplikací není samozřejmě vyčerpán ani dále omezen.The process according to the invention can be used for the disposal of toxic and hardly degradable substances in waste water both in industry and in agriculture. To further elucidate the essence of the invention, an exemplary embodiment is given below, by which the scope of applications is of course not exhausted or further limited.

Příklad 1Example 1

Odpadní vody z výroby směsných trhavin obsahující nexogen a tritol o koncentracích cca 25 a 50 mg/1 je přiváděna do otevřeného nerezového koryta o šířce 500 mm pod vysílací anténu lineárního urychlovače. Odpadní voda o průtoku 0,25 1/s je kontinuálně ozařována paprskem urychlených elektronů o výkonu 1,2 kW, přičemž výška vrstvy tekoucí vody v korytě v místě ozařování je udržována na úrovni 1,5 cm. Finálním produktem rozkladu hexogenu a tritolu je dusičnanový aniont.Wastewater from the production of mixed explosives containing nexogen and tritol with concentrations of about 25 and 50 mg / l is fed into an open stainless steel trough 500 mm wide under the transmitting antenna of a linear accelerator. Waste water with a flow rate of 0.25 1 / s is continuously irradiated with a beam of accelerated electrons with a power of 1.2 kW, while the height of the layer of running water in the riverbed at the irradiation point is maintained at 1.5 cm. The final decomposition product of hexogen and tritol is the nitrate anion.

Příklad 2 ‘Example 2 ‘

Odpadní voda obsahující nitroglycerin o koncentraci až 50 mg/1 je při průtoku 1 1/s a výšky vrstvy 2 cm kontinuálně ozařována paprskem urychlených elektronů. Finálním rozkladem nitroglycerinu jsou dusičnanové ionty. Odbourání nitroglyceriau v odpadních vodách se projeví snížením pH odpadní vody ze 4,8 na 2,8.Waste water containing nitroglycerin with a concentration of up to 50 mg / l is continuously irradiated with a beam of accelerated electrons at a flow rate of 1 l / s and a layer height of 2 cm. The final decomposition of nitroglycerin is nitrate ions. Degradation of nitroglyceria in wastewater results in a reduction of the pH of the wastewater from 4.8 to 2.8.

Příklad 3Example 3

Voda znečištěná chlorovanými aromáty o koncentracích danými rozpustnostmi chlorbenzenu, o-dichlorbenzenu a p-dichlorbenzenu je přiváděna do otevřeného nerezového koryta pod vysílací anténu vysokofrekvenčního lineárního urychlovače. Voda je ozařována ve vrstvě 15 mm o průtoku 0,15 1/s. Rozklad chlorovaných benzenů se projeví snížením pH odpadní vody a zvýšením koncentrace chloridů.Water contaminated with chlorinated aromatics at concentrations given by the solubilities of chlorobenzene, o-dichlorobenzene and p-dichlorobenzene is fed into an open stainless steel trough under the transmitting antenna of a high-frequency linear accelerator. The water is irradiated in a 15 mm layer with a flow rate of 0.15 1 / s. Decomposition of chlorinated benzenes is manifested by lowering the pH of the wastewater and increasing the concentration of chlorides.

Claims

PATENT CLAIMS

Method for disposal of toxic and non-biodegradable organic substances in wastewater, characterized in that a flowing layer of water up to 2 cm high with a flow rate of up to 2 1 / s is continuously irradiated with a beam of accelerated electrons with an energy of 3 to 5

MéV so that the amount of washing spent on irradiation of 1 m of wastewater is 50 to 50,000 kJ.