RU2142848C1 - Catalyst for oxidation of inorganic and organic compounds in biological sewage purification stage - Google Patents

Catalyst for oxidation of inorganic and organic compounds in biological sewage purification stage Download PDF

Info

Publication number
RU2142848C1
RU2142848C1 RU97120092A RU97120092A RU2142848C1 RU 2142848 C1 RU2142848 C1 RU 2142848C1 RU 97120092 A RU97120092 A RU 97120092A RU 97120092 A RU97120092 A RU 97120092A RU 2142848 C1 RU2142848 C1 RU 2142848C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
oxidation
microsphere
inorganic
organic compounds
Prior art date
Application number
RU97120092A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97120092A (en
Inventor
И.П. Шиверская
В.В. Воронков
В.В. Поляков
В.Л. Апасов
Original Assignee
Иркутская ТЭЦ-10
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иркутская ТЭЦ-10 filed Critical Иркутская ТЭЦ-10
Priority to RU97120092A priority Critical patent/RU2142848C1/en
Publication of RU97120092A publication Critical patent/RU97120092A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2142848C1 publication Critical patent/RU2142848C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: method comprises, wt %: microsphere of fly ash from thermal electric station, 25-30; and the polychlorovinyl balance. During aeration operation, catalyst is distributed uniformly over entire depth of catalytic zone. EFFECT: greater efficiency of purification.

Description

Изобретение относится к области производства гетерогенных катализаторов для интенсификации окислительного обезвреживания неорганических и органических токсических примесей в сточных водах на стадии биологической очистки и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, а также на любом другом промышленном предприятии, имеющем биологические очистные сооружения. The invention relates to the production of heterogeneous catalysts for the intensification of the oxidative neutralization of inorganic and organic toxic impurities in wastewater at the stage of biological treatment and can be used in the petrochemical, oil refining, chemical, pulp and paper industries, as well as any other industrial enterprise having biological treatment facilities.

Известно использование активированного угля для интенсификации биологической очистки сточных вод. В аэротенк вводится пылевидный поли-фракционный активированный уголь в количестве 1 г угля на 10 г сухого вещества ила, при pH 8,8, температуре 24oC и ХПК 20000 мг/л. При этом ХПК после очистки понижается до величин 190 мг/л /Авт.св. N 947084/.It is known to use activated carbon to intensify the biological treatment of wastewater. Dusty poly-fractional activated carbon is introduced into the aeration tank in the amount of 1 g of coal per 10 g of dry sludge, at a pH of 8.8, a temperature of 24 o C and a COD of 20,000 mg / l. In this case, COD after cleaning is reduced to values of 190 mg / l / Avt.sv. N 947084 /.

Активированные угли в процессе биоокисления выполняют роль переносчиков кислорода, т. е. наряду с адсорбционными свойствами выполняют и каталитическую функцию. Activated carbons in the process of biooxidation play the role of oxygen carriers, i.e., along with the adsorption properties, they also perform a catalytic function.

Недостатками использования в процессе биологической очистки активных углей являются:
- низкая каталитическая активность при окислении неорганических компонентов, вследствие высокой сорбционной способности органических соединений;
- забивание пор активированного угля фрагментами активного ила и механическими примесями приводит к дезактивации активного угля и как сорбента и как катализатора;
- необходимость обязательной фильтрации сточных вод и дополнительное введение активного угля в процессе очистки стоков увеличивает экономические затраты.
The disadvantages of using active carbon in the biological treatment process are:
- low catalytic activity in the oxidation of inorganic components, due to the high sorption ability of organic compounds;
- clogging the pores of activated carbon with activated sludge fragments and mechanical impurities leads to the deactivation of activated carbon as a sorbent and as a catalyst;
- the need for mandatory wastewater filtration and the additional introduction of activated carbon in the effluent treatment process increases economic costs.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по достигаемому результату и технической сущности является катализатор для окисления сернистых соединений, в частности сульфитсодержащих растворов, природных и сточных вод, содержащий микросферу золы - уноса ТЭС, оксид хрома и полимерное связующее (Патент RU. 2067496). The closest to the proposed invention according to the achieved result and technical essence is a catalyst for the oxidation of sulfur compounds, in particular sulfite-containing solutions, natural and waste waters, containing a microsphere of fly ash - TPP, chromium oxide and a polymer binder (Patent RU. 2067496).

Недостатками при применении в процессе биологической очистки известного катализатора являются:
- использование оксида хрома, который является ядом для активного ила [Н. Г. Рыбальский, О.Л. Жакетов, А.Е. Ульянова, Н.П. Шепелев. Экологические аспекты экспертизы. - Справочник ВНИИПИ. - Москва. - 1989 год]. Появление хрома в сточных водах приведет к тому, что микроорганизмы, адаптированные на нефтепродукты, начнут реагировать на новый загрязнитель и очистка нефтепродуктов нарушится;
- вымывание оксида хрома при интенсивном барботажном режиме приводит к понижению pH сточной воды, что может сопровождаться нарушением биологического режима очистных сооружений;
- использование вышеуказанного катализатора предлагается на стадии биологической очистки для окисления только сернистых соединений, в частности сульфитсодержащих, при этом не учитывается характер других загрязнителей и микрофлоры биологической очистки;
- использование полиэтилена как связующего компонента позволяет получить гетерогенный катализатор с плотностью 0,9 - 0,89 г/см3. При использовании такого катализатора в процессах с барботажным режимом происходит всплывание катализатора на поверхность жидкой фазы и катализатор только частично участвует в процессе окисления вредных компонентов.
The disadvantages of using the known catalyst in the biological treatment process are:
- the use of chromium oxide, which is a poison for activated sludge [N. G. Rybalsky, O.L. Zhaketov, A.E. Ulyanova, N.P. Shepelev. Environmental aspects of the examination. - Reference book of VNIIIPI. - Moscow. - 1989 year]. The appearance of chromium in wastewater will lead to the fact that microorganisms adapted to petroleum products will begin to respond to a new pollutant and the treatment of petroleum products will be disrupted;
- leaching of chromium oxide under intensive bubbling conditions leads to a decrease in the pH of wastewater, which may be accompanied by a violation of the biological regime of treatment facilities;
- the use of the above catalyst is proposed at the stage of biological treatment for the oxidation of only sulfur compounds, in particular sulfite-containing, while not taking into account the nature of other pollutants and microflora of biological treatment;
- the use of polyethylene as a binder component allows to obtain a heterogeneous catalyst with a density of 0.9 - 0.89 g / cm 3 . When using such a catalyst in bubbling processes, the catalyst floats to the surface of the liquid phase and the catalyst only partially participates in the oxidation of harmful components.

Для устранения вышеперечисленных недостатков, для интенсификации процесса на стадии биологической очистки предлагается активный, стабильный, механически прочный, гетерогенный катализатор, содержащий микросферу и полимерное связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Микросфера золы-уноса ТЭС - 25 - 30
Полимерное связующее - Остальное
Микросфера является составной частью золы-уноса ТЭС и представляет собой газонаполненные алюмосиликаты с гладкой внешней поверхностью. Основными компонентами микросферы являются стеклофаза, муллит, кварц, гематит, магнетит, оксид кальция. В состав микросферы входят, мас.%: Al2O3 - 23,8; Fe3O4 - 6,2; FeO - 1,37: TiO2 - 0,53; CaO - 3,6; MgO - 3,4; SiO2 - остальное.
To eliminate the above disadvantages, to intensify the process at the stage of biological treatment, an active, stable, mechanically strong, heterogeneous catalyst is proposed containing a microsphere and a polymer binder in the following ratio of components, wt.%:
Microsphere of fly ash TPP - 25 - 30
Polymer Binder - Else
The microsphere is an integral part of fly ash of thermal power plants and is gas-filled aluminosilicates with a smooth outer surface. The main components of the microspheres are glass phase, mullite, quartz, hematite, magnetite, calcium oxide. The composition of the microspheres includes, wt.%: Al 2 O 3 - 23.8; Fe 3 O 4 - 6.2; FeO - 1.37: TiO 2 - 0.53; CaO - 3.6; MgO - 3.4; SiO 2 - the rest.

Каталитическая активность микросферы обусловлена высокой дисперсностью на поверхности микросферы оксидов металлов переменной валентности. Алюмосиликатные шарики благодаря высоким сорбционным свойствам удерживают на поверхности катализатора кислород, обеспечивая стабильную работу микросферы как катализатора. The catalytic activity of the microsphere is due to the high dispersion on the surface of the microsphere of metal oxides of variable valency. Due to their high sorption properties, aluminosilicate balls retain oxygen on the surface of the catalyst, ensuring stable operation of the microspheres as a catalyst.

Содержание активного компонента до 30% придает катализатору гидрофильные свойства и предотвращает вероятность обрастания его биомассой. Плотность каталитических сфер составляет 1 - 0,97 г см3, что позволяет катализатору в условиях активной аэрации равномерно распределяться по всей зоне катализа. В случае попадания микросферы в сточные воды не нарушается биологическая очистка, т. к. шарики микросферы всплывут на поверхность воды, количество их будет незначительно, но и этом случае микросфера будет выполнять роль каталитического компонента, улучшающего биологическую очистку.The content of the active component up to 30% gives the catalyst hydrophilic properties and prevents the likelihood of fouling with biomass. The density of the catalytic spheres is 1 - 0.97 g cm 3 , which allows the catalyst under uniform aeration conditions to be evenly distributed throughout the catalysis zone. If microspheres get into wastewater, biological treatment is not disturbed, because microsphere balls will float to the surface of the water, their number will be insignificant, but even in this case, the microsphere will serve as a catalytic component that improves biological treatment.

Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение. The following examples illustrate the invention.

Пример 1
Микросферу золы-уноса сжигаемых углей отбирают в месте сброса золовой пульпы в шлакохранилище с удельным весом < 1 т/м3, высушивают в сушильном шкафу при 105oC до остаточной влажности 7 - 9 мас.%.
Example 1
The microsphere of fly ash of combustible coal is taken at the place of ash pulp discharge into a slag storage unit with a specific gravity <1 t / m 3 , dried in an oven at 105 o C to a residual moisture content of 7 - 9 wt.%.

Для приготовления катализатора микросферу состава, мас.%: Al2O3 - 23,8: Fe3O4 - 6,24; FeO - 1,37; TiO - 0,35; MgO - 3,44; CaO - 3,4; SiO2 - остальное вносят в расплав полимера и на пластавтомате формуют сферические гранулы катализатора диаметром 6 - 8 мм. В качестве полимерного связующего используют полихлорвинил.To prepare the catalyst, the microsphere of the composition, wt.%: Al 2 O 3 - 23.8: Fe 3 O 4 - 6.24; FeO - 1.37; TiO - 0.35; MgO - 3.44; CaO - 3.4; SiO 2 - the rest is introduced into the polymer melt and spherical catalyst granules with a diameter of 6 - 8 mm are formed on the injection molding machine. Polyvinyl chloride is used as the polymer binder.

Аналогично изготавливают катализаторы содержащие микросферу и полимерное связующее в различном массовом соотношении, смешивая соответствующие компоненты. Catalysts containing a microsphere and a polymeric binder are prepared in a similar manner in various weight ratios by mixing the corresponding components.

Пример 2
200 мл модельного раствора, содержащего 1 г/дм3 сульфида натрия, остальное вода, pH 10 - 12 окисляют в присутствии 20 г катализатора, приготовленного по примеру 1. Катализатор, имеющий вид правильных шаров загружают в стеклянный реактор периодического действия с диспергаторной пластиной в нижней части реактора для подачи воздуха.
Example 2
200 ml of a model solution containing 1 g / dm 3 sodium sulfide, the rest of the water, pH 10 - 12 is oxidized in the presence of 20 g of the catalyst prepared according to example 1. The catalyst, in the form of regular balls, is loaded into a batch glass reactor with a disperser plate in the bottom parts of the reactor for air supply.

Воздух подают из блока через редуктор, дозировку осуществляют при помощи ареометра на выходе из реактора. Отдувочные газы пропускают через систему поглотителей контроля сероводорода. Air is supplied from the unit through the gearbox, the dosage is carried out using a hydrometer at the outlet of the reactor. Flue gases are passed through a system of absorbers for monitoring hydrogen sulfide.

Сульфидсодержащие растворы окисляют в статическом режиме при температуре 20oC, атмосферном давлении в течение 40 минут при подаче воздуха 5 л на 1 л окисляемого раствора.Sulfide-containing solutions are oxidized in a static mode at a temperature of 20 o C, atmospheric pressure for 40 minutes with an air supply of 5 liters per 1 liter of oxidizable solution.

Оценку каталитической активности приготовленных катализаторов по примеру 1 проводят с катализатором для окисления сернистых соединений с микросферой золы-уноса ТЭС, оксидом хрома и полиэтиленом высокого давления (прототип). Evaluation of the catalytic activity of the prepared catalysts of example 1 is carried out with a catalyst for the oxidation of sulfur compounds with a microsphere of fly ash TPP, chromium oxide and high pressure polyethylene (prototype).

Остаточную концентрацию сульфид-ионов в окисляемом растворе определяют по общепринятым методикам (Ю. Лурье, А. И. Рыбникова. Химический анализ производственных сточных вод. - Химия. - 1974 г.). The residual concentration of sulfide ions in the oxidized solution is determined by standard methods (Yu. Lurie, A. I. Rybnikova. Chemical analysis of industrial wastewater. - Chemistry. - 1974).

Данные по каталитической активности представлены в таблице 1. Data on catalytic activity are presented in table 1.

Пример 3
200 мл реальных промышленных сточных вод, поступающих на биологическую очистку с ХПК - 239 мг/дм3, содержанием нефтепродуктов 8,4 мг/дм3, сульфидов - 36 мг/дм3 окисляют по примеру 2 в присутствии катализатора приготовленного по примеру 1. Параллельно проводят опыты с известным катализатором.
Example 3
200 ml of real industrial wastewater entering biological treatment with COD - 239 mg / dm 3 , oil content of 8.4 mg / dm 3 , sulfides - 36 mg / dm 3 are oxidized according to example 2 in the presence of a catalyst prepared according to example 1. In parallel carry out experiments with a known catalyst.

Анализ сточных вод на содержание сульфидов, нефтепродуктов и ХПК проводят через 40, 60, 120 и 240 минут. Исходную и остаточную концентрацию нефтепродуктов и ХПК в сточной воде определяют по методикам (Ю. Лурье, А.И. Рыбникова. Химический анализ производственных сточных вод. - Химия. - 1974 г.). Концентрацию сульфидной серы определяют методом потенциометрического титрования по ГОСТ - 22985 - 75. Analysis of wastewater for the content of sulfides, petroleum products and COD is carried out after 40, 60, 120 and 240 minutes. The initial and residual concentration of petroleum products and COD in wastewater is determined by methods (Yu. Lurie, AI Rybnikova. Chemical analysis of industrial wastewater. - Chemistry. - 1974). The concentration of sulfide sulfur is determined by potentiometric titration according to GOST - 22985 - 75.

Результаты испытаний приведены в таблице 2. The test results are shown in table 2.

Пример 4
1000 мл реальных промышленных сточных вод состава см. табл. 2 заливают в сосуд с активным илом адаптированным к нефтепродуктам. Туда же помещают 100 г катализатора, приготовленного по примеру 1. Катализатор находится в свободноплавающем состоянии. Воздух подают через систему, выполненную в виде перфорированных трубок. Расход воздуха составил 5 м33 стоков.
Example 4
1000 ml of real industrial wastewater composition see table. 2 pour in a vessel with activated sludge adapted to petroleum products. 100 g of the catalyst prepared according to Example 1 are placed there. The catalyst is in a free-floating state. Air is supplied through a system made in the form of perforated tubes. Air consumption was 5 m 3 / m 3 drains.

Одновременно в параллельном сосуде в аналогичных условиях находился катализатор - прототип. At the same time in a parallel vessel under similar conditions was a catalyst - a prototype.

Анализ сточных вод проводят через 40, 80, 120 и 240 минут. Sewage analysis is carried out after 40, 80, 120 and 240 minutes.

Результаты испытаний приведены в таблице 3. The test results are shown in table 3.

Из приведенных данных следует, что эффективность обезвреживания вредных примесей в процессе биологической очистки в присутствии предлагаемого катализатора не ограничивается окислением сернистых соединений, происходит уменьшение ХПК на 50%, содержание нефтепродуктов на 60%, pH очищаемой воды не изменилось через 4 часа работы катализатора, в то время как в присутствии известного катализатора происходит понижение pH очищаемых стоков до 5,8, что приводит к нарушению функции активного ила. From the above data it follows that the effectiveness of the neutralization of harmful impurities during biological treatment in the presence of the proposed catalyst is not limited to the oxidation of sulfur compounds, there is a decrease in COD by 50%, the content of petroleum products by 60%, the pH of the water being purified does not change after 4 hours of catalyst operation, while in the presence of a known catalyst, the pH of the treated effluents decreases to 5.8, which leads to a disruption of the function of activated sludge.

Предлагаемый катализатор при аэрации распределяется равномерно по всей глубине каталитической зоны, в то время как известный катализатор всплывал на поверхность и практически на 50% находился вне зоны катализа. The proposed catalyst during aeration is distributed evenly over the entire depth of the catalytic zone, while the known catalyst floated to the surface and was almost 50% outside the catalysis zone.

Использование предлагаемого катализатора на стадии биологической очистки позволит повысить эффективность очистки, увеличить объем пропускаемых сточных вод, что значительно уменьшит экономические затраты очистных сооружений. The use of the proposed catalyst at the stage of biological treatment will increase the efficiency of treatment, increase the volume of wastewater, which will significantly reduce the economic costs of treatment facilities.

Claims (1)

Катализатор для окисления неорганических и органических соединений на стадии биологической очистки сточных вод, включающий микросферу золы-уноса ТЭС и полимерное связующее, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего содержит полихлорвинил при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Микросфера золы-уноса ТЭС - 25 - 30
Полихлорвинил - Остальное
A catalyst for the oxidation of inorganic and organic compounds at the stage of biological wastewater treatment, including a microsphere of fly ash of thermal power plants and a polymer binder, characterized in that it contains polyvinyl chloride as a polymer binder in the following ratio of components, wt.%:
Microsphere of fly ash TPP - 25 - 30
Polyvinyl chloride - Other
RU97120092A 1997-11-21 1997-11-21 Catalyst for oxidation of inorganic and organic compounds in biological sewage purification stage RU2142848C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97120092A RU2142848C1 (en) 1997-11-21 1997-11-21 Catalyst for oxidation of inorganic and organic compounds in biological sewage purification stage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97120092A RU2142848C1 (en) 1997-11-21 1997-11-21 Catalyst for oxidation of inorganic and organic compounds in biological sewage purification stage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97120092A RU97120092A (en) 1999-08-20
RU2142848C1 true RU2142848C1 (en) 1999-12-20

Family

ID=20199632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97120092A RU2142848C1 (en) 1997-11-21 1997-11-21 Catalyst for oxidation of inorganic and organic compounds in biological sewage purification stage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2142848C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4141828A (en) Process for treating waste water
US4029578A (en) Catalytic process for ozonation of water containing organic contaminants
EP1813577B1 (en) Method and apparatus for removing organic substance from oily water from oilfield
Paprowicz et al. Application of biologically activated sorptive columns for textile waste water treatment
Takeuchi et al. Removal of organic substances from water by ozone treatment followed by biological activated carbon treatment
KR920701053A (en) How to remove organic contaminants from wastewater
US5206206A (en) Method of pre-treating peat for use in biofilters for wastewater treatment and use thereof
CN1107650C (en) Light catalytic treatment method for organic waste water and its device
US4237002A (en) Multi sorption process and system
US5653883A (en) Stirred tank biological activated carbon adsorption-desorption process
Vinitnantharat et al. Quantitative bioregeneration of granular activated carbon loaded with phenol and 2, 4-dichlorophenol
JPH06510696A (en) Wastewater treatment method and device
RU2142848C1 (en) Catalyst for oxidation of inorganic and organic compounds in biological sewage purification stage
CA2138271A1 (en) Use of immobilized film reactor
WO2007103875A2 (en) Systems and methods for reducing water contamination
JPH0568849A (en) Method and device for desulfurizing digestion gas
KR200336701Y1 (en) Polluted river-water purification system using direct aeration
Freitas dos Santos et al. A novel bioreactor system for the destruction of volatile organic compounds
Tsezos et al. Removal of organic substances by biologically activated carbon in a fluidized-bed reactor
RU2053840C1 (en) Catalyst for sulfuric compounds oxidation in process of waste waters biological purification
Nath et al. Bioregeneration of spent activated carbon: effect of physico-chemical parameters
Kandasamy et al. Adsorption and biological filtration in wastewater treatment
KR100273856B1 (en) Sequencing batch reactor containing zeolite
JPH0847696A (en) Desulfurizing device for anaerobic biological reaction gas
RU2097338C1 (en) Method of sewage biochemical treatment