CZ138398A3

CZ138398A3 - Způsob čištění vod na bázi Fentonovy reakce

Info

Publication number: CZ138398A3
Application number: CZ981383A
Authority: CZ
Inventors: Jozef Doc. Ing. Csc. Prousek; Ladislav Ing. Maro
Original assignee: Prox T. E. C. Poprad, S. R. O.
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-12-15
Also published as: AU9660298A; SK280649B6; SK146597A3; WO1999021801A1; CZ290006B6; WO1999021801B1

Description

Způsob čištění vod na bázi Fentonovy reakce

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu čištění vod na bázi Fentonovy reakce.

Dosavadní stav techniky

Čištění odpadních vod za použití Fentonovy reakce, tedy působením H₂0₂ a FeS0₄.7 H₂0 popsané v pracích J.H.Careya, Vater Poll.Res. J. Canada 27,1 (1992), S.H.Lina a C.F.Penga, Environ.

Technol. 16 . 693 (1995) a v monotematickém čísle editorovaném

A.Vogelpohlem a S.U.Geissenem, Oxidation Technologies for Vater and Vastewater Treatment. Vater Scí. Technol. 35 (4), 1-363 (1997) představuje důležitý krok v oblasti technologie čištění odpadních vod. Tyto technologie jsou všeobecně nazývané Advanced Oxidation Technologies (AOTs).

Jednou z prvých v této oblasti je práce V.G. Kua, Vater Res. 26 . 881 (1992) , který Fentonovu reakci prováděl při teplotě 50 °C a po jejím průběhu pracoval jen s horní vrstvou čiré kapaliny a ne s celým objemem. Tímto postupem dosáhl poměrně vysoké hodnoty odstranění barvy a CHSK. Dosažené výsledky proto neodrážejí reálnou skutečnost, protože autor nepracoval s celým objemem čištěné vody. Nevýhodou použitého postupu byla i skutečnost, že po vysrážení vzniklá sraženina sedimentovala nejméně 4 hodiny.

Nevýhodou všech dosud publikovaných prací je, že účinnost odstraněné hodnoty CHSK je ve většině případů jen 60 až 80 %. Tyto nižší hodnoty CHSK jsou způsobeny použitím nevhodného pomě n ru ^H2°2 a Fe soli. Tyto postupy vedou často k vytvoření jemné disperzní soustavy a tím k prodloužení sedimentačního času až na 24 hodin. Nevýhodou je také skutečnost, že se dosahuje horších technologických parametrů, jako je sedimentační rychlost, tvar vloček a filtrovatelnost. Dalším nedostatkem je nutnost investičně náročných zařízení.

Podstatným nedostatkem uvedených prací je také skutečnost,

-2že použitím AOTs docházelo v • ·

převážné míře k degradaci čisté látky, například fenolu, 4-chlorfenolu a pod. v modelových vo dách. Reálnými odpadními vodami se prakticky nezabývají.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se k vodě upravené na pH = 2,0 přidá FeSO₄.7 H2O v množství 0,05 % hmotn. až 0,40 % hmotn. a H2O2 v množství 0,03 % hmotn. až 0,45 % hmotn., směs se dále míchá po dobu 60 až 90 minut při teplotě 10 °C až 30 °C a ponechá 10 až 35 minut doreagovat, potom se zneutralizuje na pH = 7,0 až 8, 0 a za intenzivního míchání se dále přidá flokulant na bázi polyakrylamidových kopolymerů a/nebo koagulant v množství 0,01 až

1,5 % hmotn., směs se nechá sedimentovat po dobu 0,5 až 3 hodiny, kdy se oddělí vyčištěná voda od sedimentu.

Jako flokulant lze použít kationaktivní, anionaktivní, případně neutrální flokulant.

Směs vody, FeS0₄.7 H2O v množství 0,05 % hmotn. až 0,40 % hmotn. a H2O2 ^v množství 0,03 % hmotn. až 0,45 % hmotn. je možné míchat po dobu 60 až 90 minut při teplotě 10 °C až 30 °C za přítomnosti denního světla, slunečního svitu, případně umělého UV - VIS záření.

Směs vody, FeS0₄-7 H2O v množství 0,05 % hmotn. až 0,40 % hmotn. a H2O2 v množství 0,03 % hmotn. až 0,45 % hmotn. je možné míchat po dobu 60 až 90 minut při teplotě 10 °C až 30 °C za tmy.

Jako koagulant lze použít polyaluminiumchlorid, polyaluminiumsulfát, síran hlinitý, chlorid železitý, případně chlorid hlinitý.

Použitím flokulantu, případně jeho kombinaci s koagulantem se podstatně zkrátí čas sedimentace na 0,5 až 3 hodiny a podstatně zlepší hodnota odstraněné CHSK. Výrazně se zlepší i kvalita vloček vznikajícího kalu, vločky mají definovaný tvar a tím se zlepšuje i filtrace kalu.

Při stanovení CHSK i při úpravě pH se pracuje s celým objemem čištěné reálné odpadní vody, což má samozřejmě za následek zjištění skutečných parametrů vyčištěné vody.

• · • ·

-3• ···· · ···· · ··· • · · ··· · · · ···· · • « · · ·· · · · · • · · · ,·· ··· · · · ·

Způsob podle vynálezu lze pro jeho jednoduchost využit i jako jeden stupeň čištění v zařízeních, které jsou součásti čistírny odpadních vod, neboť tento postup nevyžaduje zvláštní zařízení pro uskutečnění této operace. Způsob podle vynálezu tak odstraňuje složitost používaných zařízení, zlepšuje technologické parametry vznikajícího kalu, snižuje časovou náročnost, podstatně zvyšuje účinnost odstraněné chemické spotřeby kyslíku (CHSK) a v současnosti patří mezi ekonomicky nejvýhodnější postupy používané v rámci AOTs technologií. Tuto jednoduchou čisticí metodu je možno použít ve stacionárním, semikontinuálním a kontinuálním uspořádání a to jako operaci předčištění, jako jeden ze stupňů čištění nebo dočištění znečištěné vody před vypuštěním do recipientu.

Příklady provedení vynálezu

Přiklad 1

Do 500 ml Erlenmayerovy baňky se odměřilo 300 ml odpadní vody z výroby parfémů s výchozí hodnotou CHSK = 1855 mg.l^-1 a 5 % H2SO4 se upravilo její pH na hodnotu 3,0. Potom se za míchání přidalo 1,09372 g FeSO^.7 H2O a 1,6 ml 30 % H202-Směs se míchala 90 minut při teplotě 22 °C na elektromagnetickém míchadle (200 otáček. min“l) a potom 30 minut stála. Po 30 minutách se zneutralizovala roztokem uhličitanu sodného na pH = 7,0, potom se přidala 1 kapka 0,1 % vodného roztoku kationaktivního flokulantu Zetag 57. Po 30 minutách sedimentace byla v čiré kapalině stanovena hodnota CHSK. Výsledná hodnota CHSK = 240 mg.l^-^, účinnost odstraněné CHSK byla 87 %.

Příklad 2

Do 500 ml Erlenmayerovy baňky se odměřilo 300 ml odpadní vody z výroby parfémů s výchozí hodnotou CHSK = 3111 mg.l^-^ a 5 %

H2SO4 se upravilo její pH na hodnotu 3,0. Potom se za míchání přidalo 0,82029 g FeSO^.7 H2O a 2,4 ml 30 % H202-Směs se míchala 90 minut při teplotě 22 °C na elektromagnetickém míchadle (200 otáček, min^-!) a potom 30 minut stála. Po 30 minutách se zneutralizovala roztokem uhličitanu sodného na pH = 7,0. Po 30 mi-4··· ♦ · · *· · · • ···· · ···· ·«·· • ·· ··· · · · ···· · • · · · · · ···· • · · · ····· · · · · nutách sedimentace byla účinnost odstraněné CHSK 81 %.

Příklad 3

Postup a druh čištěné vody jako v příkladu 2 s tím rozdílem, že po přídavku Fentonova činidla a neutralizaci se ke směsi přidala 1 kapka 0,1 % vodného roztoku kationaktivního flokulantu Zetag

57. Výsledná hodnota CHSK = 480 mg.l~l. Účinnost odstraněné CHSK byla 87 %, t.j. o 6 % víc v porovnání s příkladem 2 bez použití f1 oku Iantu.

Pří kl ad 4

Odpadní voda z výroby syntetických vláken s výchozí hodnotou CHSK^_r = 1556 mg.l”l. Postup stejný jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se přidalo 0,27343 g FeSO^.7 H2O a 0,8 ml 30 % H2O2. Výsledná hodnota CHSK = 658 rng.l^-!, účinnost odstraněné CHSK byla 58 %.

Příklad 5

K 300 ml vzorku huminové vody znečištěné ropnými látkami (4,43 mg.l“l) s výchozí hodnotou CHSK = 1828 mg.l4 a s pH 2,980 se přidalo při teplotě 23 °C za míchání 1,09372 g FeSO^.7 H2O a 1,6 ml 30 % H2O2. 1 hodinu se směs míchala a potom 30 minut stála.

Potom se zneutralizovala při vytvoření objemné sraženiny, k niž se přidala za míchání 1 kapka 0,1 % roztoku flokulantu Zetag 57 a 1 kapka koagulantu polyaluminiuinchloridu (PAC-10 Novaf lok) . Po 1 hodině stání byla výsledná hodnota CHSK = 508 mg.l^-^ (72 %) a po 3 hodinách stání 376 mg.l4(79 %).

Příklad 6

Vzorek vody a postup stejný jako v příkladu 4 s tím, že pH = 2, 96 a že se přidalo 0,54686 g FeSO^.7 H2O a 1,6 ml 30 % H2O2 a reakce byla vystavena 90 minut intenzivnímu slunečnímu záření při teplotě 32 °C. Potom 30 minut stála a po neutralizaci na pH = 7,0 se v celém objemu vysrážela objemná sraženina, ke které se přidala 1 kapka flokulantu Zetag 57. Po 1 hodině sedimentace byla u čiré kapaliny výsledná hodnota CHSK = 543 mg.l^-^ (70 %).

• « • · · · « * · · »4*4 * • · a «ι a · • · * · • · · · · · · • · · · · • ·

-5•· •·

9* •·

Příklad 7

Postup stejný jako v příkladu 5 s tím, že bylo použito 1000 ml odpadní vody s pH upraveným na 2,994. Přidalo se 1,82287 g FeSO^.7 í^O a 5,33 ml 30 % ^2^2' hodině stání byla výsledná hodnota CHSK = 729 mg.l~^(60 %) a po 21 hodinách stání 484 mg.l^_l(74 %). Obsah ropných látek poklesl z 4,43 mg.l^-^ na 2,84 mg.I^-1(36 %).

Příklad 8

K 300 ml vzorku odpadní vody z výroby chemických vláken s výchozí CHSK = 1112 mg.l~l a upraveným pH = 3,0 se přidalo 0,54686 g FeSO^.7 H2O a 1,6 ml 30 % H2O2· Směs se míchala 1 hodinu při teplotě 24 °C, potom 30 minut stála. Po 30 minutách se zneutralizovala na pH = 7,0, přidala se 1 kapka 0,1 % roztoku flokulantu Zetag 57 a nechala se 1 hodinu sedimentovat. Výsledná hodnota CHSK = 17 mg.l“! (98,5 %). Obsah amoniaku poklesl z 344,2 mg.l^-^ na 240,5 mg.l^-^ (30 %).

Příklad 9

K 300 ml modelové zbarvené odpadní vody obsahující 100 mg.l^-^ barviva Isolan Orange S-RL s pH = 3,0 se přidalo Fentonovo činidlo (0,54686 g FeSO^.7 H2O a 0,8 ml 30 % H2O2) Další postup jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se po neutralizaci přidala 1 kapka 0,1 % vodného roztoku kationaktivního flokulantu Superflock C 496. Po 1 hodině stání byla účinnost odstranění barvy

99,5 % a CHSK = 86 %.

Příklad 10

K 300 ml modelové zbarvené odpadní vody obsahující 100 mg.l^-^ barviva Isolan Marineblau S-RL s pH = 3,0 se přidalo Fentonovo činidlo (0,54686 g FeSO^.7 H2O a 0,8 ml 30 % H2O2)· Další postup jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se po neutralizaci přidalo 1 kapka 0,1 % vodného roztoku anionaktivního flokulantu Superflock A 130. Po 1 hodině stání byla účinnost odstranění barvy 95,7 % a CHSK = 80 %.

Příklad 11 • to ·* ··»··· »·

- 6 • ·· • *· · · • a· • ·<* ·» *· • 9 vody obsahující 100 mg.l^-^ se přidalo Fentonovo činidlo

Κ 300 ml modelové zbarvené odpadní barviva Isolan Gelb S-GL s pH = 3,0 (0,27343 g FeSO^.7 E^O a 0,8 ml 30 % H2O2). Další postup jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že roztok barviva a Fentonova činidla byl vystaven slunečnímu záření po dobu 1,5 hodiny při teplotě 10 °C a že se po neutralizaci přidala 1 kapka 0,1 % vodného roztoku kationaktivního flokulantu Zetag 57. Po 1 hodině stání byla účinnost odstranění barvy 99,0 % a CHSK = 91 %.

Průmyslová využitelnost

Způsob podle vynálezu je možno využít nejen při čištění průmyslových odpadních vod, ale i užitkových vod. Tuto čisticí metodu je možno využít v rámci čistírny odpadních vod jako jeden z jejích stupňů čištění, před čistírnou na předúpravu odpadní vody nebo za čistírnou jako stupeň na dočišťování vody před jejím vypuštěním do recipientu.

Claims

1. Způsob čištění odpadních vod na bázi Fentonovy reakce vyzna- čuj ící se tím, že se k vodě upravené na pH = 2,0 až 4,0 přidá FeS0₄.7 H2O v množství 0,05 % hmotn. až 0,40 % hmotn.a H2O2 v množství 0,03 % hmotn. až 0,45 % hmotn., směs se dále míchá po dobu 60 až 90 minut při teplotě 10 °C až 30 °C a nechá 10 až 30 minut doreagovat, potom se zneutralizuje na pH = 7,0 až 8,0 a za intenzivního míchání se dále přidá flokulant na bázi po 1yakrylamidových kopolymerů a/nebo koagulant v množství 0,01 až 1,5 % hmotn., směs se ponechá sedimentovat pod dobu

0,5 až 3 hodiny, kdy se oddělí vyčištěná voda od sedimentu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako flokulant na bázi polyakrylových kopolymerů se použije kationaktivní, anionaktivní, případně neutrální flokulant.

3. Způsob podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že jako koagulant se použije polyaluminiumchlorid, polyaluminiumsulfát, síran hlinitý, chlorid železitý, případně chlorid hlinitý.

4. Způsob podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že směs vody,

FeS0₄.7 H2O v množství 0,05 % hmotn. až 0,40 % hmotn.a H2O2 v množství 0,03 % hmotn. až 0,45 % hmotn. se míchá po dobu

60 až 90 minut při teplotě 10 °C až 30 °C za přítomnosti denního světla, slunečního záření, případně umělého UV - VIS zářeni .

5. Způsob podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že směs vody,

60 až 90 minut při teplotě 10 °C až 30 °C za tmy.

6. Způsob podle nároku 1 až 5, vyznačující se tím, že se uskutečňuje ve stacionárních, semikontinuálních a kontinuálních zařízeních.