RU2481273C1 - Method of treating household waste water containing organic contaminants - Google Patents
Method of treating household waste water containing organic contaminants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481273C1 RU2481273C1 RU2011137830/05A RU2011137830A RU2481273C1 RU 2481273 C1 RU2481273 C1 RU 2481273C1 RU 2011137830/05 A RU2011137830/05 A RU 2011137830/05A RU 2011137830 A RU2011137830 A RU 2011137830A RU 2481273 C1 RU2481273 C1 RU 2481273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boehmite
- wastewater
- nanostructured
- treatment
- waste water
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к химическим и сельскохозяйственным производствам и может использоваться при разработке технологии очистки жидких стоков промышленных, сельскохозяйственных и бытовых предприятий, содержащих органические загрязнения любого типа.The invention relates to chemical and agricultural production and can be used in the development of technologies for the treatment of liquid effluents from industrial, agricultural and domestic enterprises containing organic pollution of any type.
Уровень техникиState of the art
Проблема утилизации сточных вод с органическими загрязнениями, получаемыми на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, и аналогичных бытовых сточных вод приобретает все большую актуальность в связи с возросшими экологическими требованиями к защите природы от химического загрязнения. Особенно актуальна эта проблема в регионах с высокой плотностью населения и в районах с развитым животноводством, где необходимо предотвратить попадание органических загрязнений сточных вод в водоемы и реки. Развитие коттеджного строительства также увеличило объем обрабатываемых бытовых сточных вод с уровнем загрязнения органическими соединениями, для которых показатель ХПК не превышает 2500-3000 мг O2/л и, как правило, не превышает 1000 мг O2/л, но зато бытовые сточные воды коттеджей содержат намного больше воды, чем промышленные сточные воды, но, как правило, экологические требования к очистке сточных ввод коттеджей выше, чем для промышленных сточных вод, особенно при индивидуальном строительстве.The problem of disposal of wastewater with organic pollutants from industrial and agricultural enterprises, and similar domestic wastewater is becoming increasingly important due to increased environmental requirements for protecting nature from chemical pollution. This problem is especially relevant in regions with a high population density and in areas with developed animal husbandry, where it is necessary to prevent the entry of organic wastewater pollution into water bodies and rivers. The development of cottage construction has also increased the volume of domestic wastewater treated with pollution by organic compounds, for which the COD does not exceed 2500-3000 mg O 2 / l and, as a rule, does not exceed 1000 mg O 2 / l, but domestic wastewater from cottages contain much more water than industrial wastewater, but, as a rule, the environmental requirements for the treatment of sewage inlet of cottages are higher than for industrial wastewater, especially for individual construction.
Известен способ очистки сточных вод, включающий обработку сточных вод реагентом (коагулянтом или флокулянтом) с последующим разделением сточных вод на ил и осветленные сточные воды (см. заявку на получение патента РФ на изобретение №95112826 по кл. C02F 1/52 от 27.07.1997). Различные варианты этого решения чаще всего используются при очистке сточных вод. Однако использование при обработке сточных вод реагентов требует разработки средств для защиты природы от непрореагировавших реагентов и продуктов реакции реагентов с отходами.A known method of wastewater treatment, including the treatment of wastewater with a reagent (coagulant or flocculant), followed by separation of wastewater into sludge and clarified wastewater (see application for a patent of the Russian Federation for invention No. 95112826 according to class C02F 1/52 of 07/27/1997 ) Various options for this solution are most often used in wastewater treatment. However, the use of reagents in wastewater treatment requires the development of means for protecting nature from unreacted reagents and reaction products of reagents with waste.
Известен способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий смешивание сточных вод с сорбентом на основе цеолита, гомогенизацию смеси с изменением pH от 3 до 10, повторное смешивание с сорбентом на основе цеолита и последующее разделение обработанных сточных вод в отстойнике на ил и осветленные сточные воды, причем одновременно в отстойник подают реагенты (коагулянты и флокулянты). Твердый осадок (ил) может перерабатываться далее известными способами. Осветленные сточные воды подвергаются дополнительной обработке (озон, ультрафиолетовое излучение, и т.п.) для уменьшения микрофлоры. Например, патент РФ №2116264 по кл. C02F 9/00, C02F 1/28, C02F 1/52 от 27.07.1997. В данном случае требуется меньшее количество реагентов, но отмеченная выше проблема остается.A known method of treating wastewater containing organic impurities, including mixing wastewater with a sorbent based on zeolite, homogenizing the mixture with a pH change from 3 to 10, re-mixing with a sorbent based on zeolite and subsequent separation of the treated wastewater in the sludge tank into sludge and clarified wastewater water, and at the same time reagents (coagulants and flocculants) are supplied to the sump. The solid precipitate (sludge) can be processed further by known methods. The clarified wastewater is subjected to additional treatment (ozone, ultraviolet radiation, etc.) to reduce microflora. For example, RF patent No. 2111664 for class. C02F 9/00, C02F 1/28, C02F 1/52 dated 07/27/1997. In this case, fewer reagents are required, but the problem noted above remains.
Известен способ обработки отходов промышленности, содержащих органические загрязнения, основанный на прямом окислении таких отходов до двуокиси углерода и воды с использованием сверхкритического водного окисления, в соответствии с которым указанные отходы, содержащие органические загрязнения, смешивают в реакторе с водой и жидкостью, содержащей кислород, при давлении 220 атмосфер и при температуре 400 - 600°С, при которых вода находится в сверхкритическом состоянии, и выдерживают при этих условиях до разрушения органических загрязнений не менее чем на 99,9-99,99% (патент США №4543190 по кл. C02F 1/00, C02F1/16 от 14.09.1985). Данный способ может обеспечить полное разложение практически всех органических загрязнений, что удовлетворяет требованиям экологической защиты природы, но при обработке сточных вод промышленных и сельскохозяйственных предприятий и особенно при обработке бытовых сточных вод тепла, выделяемого при окислении органических загрязнений, может оказаться недостаточно для поддержания реакции окисления, и потребуется дополнительно подводить тепло в зону окисления (в реактор).A known method of processing industrial waste containing organic pollution, based on the direct oxidation of such waste to carbon dioxide and water using supercritical water oxidation, according to which these waste containing organic pollution, is mixed in a reactor with water and a liquid containing oxygen, with pressure of 220 atmospheres and at a temperature of 400 - 600 ° C, at which water is in a supercritical state, and is maintained under these conditions until the destruction of organic pollutants at least 99.9-99.99% (US Patent №4543190 of Cl. C02F 1/00, C02F1 / 16 dated 9.14.1985). This method can ensure the complete decomposition of almost all organic pollutants, which meets the requirements of environmental protection of nature, but when treating wastewater from industrial and agricultural enterprises and especially when treating domestic wastewater, the heat generated during the oxidation of organic pollutants may not be enough to maintain the oxidation reaction, and it will be necessary to additionally supply heat to the oxidation zone (into the reactor).
Известен способ очистки воды от загрязнений, включающий обработку воды сорбентом, содержащим бемит, обеспечивающий любую степень очистки воды от органических загрязнений (опубликованная международная заявка WO 03/068385 по кл. B01J 20/08 от 21.08.2003). Бемит используется в виде гранул размером 0,001 мм. При таких размерах гранул абсорбционные свойства бемита используются не полностью. Следует также учесть, что при высоком содержании в очищаемой воде загрязнений, как это имеет место в сточных водах, бемит быстро исчерпает свои абсорбционные свойства и потребуется частая замена бемита, что делает использование бемита экономически невыгодным даже при очистке бытовых сточных вод с показателем ХПК не выше 1000 мг O2/л.A known method of purifying water from pollution, including treating water with a sorbent containing boehmite, provides any degree of purification of water from organic pollution (published international application WO 03/068385 according to class B01J 20/08 of 08/21/2003). Boehmite is used in the form of granules measuring 0.001 mm. With such granule sizes, the absorption properties of boehmite are not fully utilized. It should also be noted that with a high content of contaminants in the treated water, as is the case in wastewater, boehmite will quickly exhaust its absorption properties and frequent boehmite replacement will be required, which makes using boehmite economically disadvantageous even when treating domestic wastewater with a COD of no higher than 1000 mg O 2 / L.
Таким образом имеется проблема эффективной очистки сточных вод с показателем ХПК не выше 2500-3000 мг O2/л.Thus, there is a problem of effective wastewater treatment with a COD of no higher than 2500-3000 mg O 2 / L.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Целью изобретения является разработка экономически эффективного способа очистки сточных вод, удовлетворяющего современным экологическим требованиям к защите природы от химического загрязнения, обеспечивающего такое снижение органических загрязнений в очищенных сточных водах, чтобы их можно было безопасно возвращать в природный кругооборот воды, не увеличивая загрязнения природных вод органическими загрязнениями и продуктами взаимодействия очищающих реагентов со сточными водами. Еще одной целью изобретения является разработка способа очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, обеспечивающего эффективную очистку сточных вод при минимальном расходе абсорбента за счет многократного его использования.The aim of the invention is to develop a cost-effective method of treating wastewater that meets modern environmental requirements for protecting nature from chemical pollution, providing such a reduction in organic pollution in treated wastewater so that they can be safely returned to the natural water circuit without increasing pollution of natural water with organic pollution and products of the interaction of cleaning agents with wastewater. Another objective of the invention is the development of a method of treating wastewater containing organic contaminants, which ensures effective wastewater treatment with a minimum consumption of absorbent due to its repeated use.
Для решения поставленных задач предлагается способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий:To solve the tasks, a method for treating wastewater containing organic pollution is proposed, including:
обработку сточных вод наноструктурированным бемитом с абсорбцией органических загрязнений частицами наноструктурированного бемита до достижения заданной степени очистки сточных вод,treatment of wastewater with nanostructured boehmite with the absorption of organic contaminants by particles of nanostructured boehmite until a specified degree of wastewater treatment is achieved,
разделение обработанных сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный наноструктурированный бемит,separation of treated wastewater into treated wastewater and solid sludge containing contaminated nanostructured boehmite,
сбор твердого осадка, содержащего загрязненный наноструктурированный бемит,collection of solid sediment containing contaminated nanostructured boehmite,
регенерирование наноструктурированного бемита, для чего собранный твердый осадок подвергают сверхкритическому водному окислению до полного окисления органических соединений, абсорбированных наноструктурированным бемитом,regeneration of nanostructured boehmite, for which the collected solid precipitate is subjected to supercritical aqueous oxidation to the complete oxidation of organic compounds absorbed by nanostructured boehmite,
и сбор регенерированного наноструктурированного бемита для последующего повторного использования.and collecting regenerated nanostructured boehmite for subsequent reuse.
Кроме того, регенерированный бемит возвращают на обработку сточных вод.In addition, regenerated boehmite is returned to wastewater treatment.
При этом обработку сточных вод ведут до достижения заданных предельных значений ХПК.In this case, wastewater treatment is carried out until the specified limit values of COD are reached.
Причем обработку осветленных сточных вод ведут до получения показателя ХПК не выше 285 мг O2/л или обработку осветленных сточных вод ведут до получения показателя ХПК не выше 30 мг O2/л.Moreover, the treatment of clarified wastewater is carried out until the COD value is not higher than 285 mg O 2 / L or the treatment of clarified wastewater is carried out until the COD value of not higher than 30 mg O 2 / L.
Предпочтительно сверхкритическое водное окисление загрязненного бемита ведут смесью воды с газом, содержащим кислород, при температуре 400-650°C и давлении 22-27 МПа.Preferably, supercritical aqueous oxidation of contaminated boehmite is carried out with a mixture of water and a gas containing oxygen at a temperature of 400-650 ° C and a pressure of 22-27 MPa.
Кроме того, при сверхкритическом водном окислении загрязненного бемита добавляют перекись водорода.In addition, in supercritical water oxidation of contaminated boehmite, hydrogen peroxide is added.
Сущность изобретения заключается в том, что после обработки сточных вод наноструктурированным бемитом регенерируют загрязненный органическими соединениями бемит до полного восстановления его абсорбционных свойств, что обеспечивает повторное использование одного и того же наноструктурированного бемита в процессе очистки сточных вод. Таким образом, можно многократно уменьшить расход бемита для очистки сточных вод и вести его до достижения любой минимальной загрязненности очищенных вод при минимальном количестве бемита, используемого в процессе очистки сточных вод, что делает экономически выгодным использовать бемит для очистки любых сточных вод, в том числе для очистки бытовых сточных вод любого типа, включая бытовые сточные вод индивидуальных коттеджей.The essence of the invention lies in the fact that after wastewater treatment with nanostructured boehmite, boehmite contaminated with organic compounds is regenerated until its absorption properties are completely restored, which ensures the reuse of the same nanostructured boehmite in the wastewater treatment process. Thus, it is possible to repeatedly reduce the consumption of boehmite for wastewater treatment and keep it until any minimum contamination of the treated water is achieved with the minimum amount of boehmite used in the wastewater treatment process, which makes it economical to use boehmite for treating any wastewater, including purification of domestic wastewater of any type, including domestic wastewater of individual cottages.
Дополнительное преимущество предложенного способа очистки заключается в том, что в процессе сверхкритического водного окисления окислению подвергаются не весь объем сточных вод, по весу многократно превышающий содержащиеся в них органические загрязнения, а собранный твердый осадок, который содержит минимальное количество воды. При этом снижаются энергетические затраты на поддержание процесса сверхкритического водного окисления, так как не требуется нагревать большое количество воды до сверхкритической температуры и можно поддерживать процесс за счет тепла, выделяющегося при окислении абсорбированных бемитом органических загрязнений.An additional advantage of the proposed purification method is that in the process of supercritical water oxidation, not the entire volume of wastewater, by weight many times higher than the organic contaminants contained in them, is subjected to oxidation, but a collected solid precipitate, which contains a minimal amount of water. At the same time, the energy costs of maintaining the supercritical water oxidation process are reduced, since it is not necessary to heat a large amount of water to a supercritical temperature and the process can be supported by the heat generated during the oxidation of organic contaminants absorbed by boehmite.
При указанных температурах и давлениях обеспечивается интенсивное окисление органических загрязнений любых типов. Интенсивность процесса сверхкритического водного окисления органических загрязнений можно интенсифицировать добавлением сильнодействующего окислителя, например перекиси водорода.At the indicated temperatures and pressures, intensive oxidation of organic pollutants of any type is ensured. The intensity of the process of supercritical aqueous oxidation of organic pollutants can be intensified by the addition of a potent oxidizing agent, such as hydrogen peroxide.
Таким образом, можно гарантировать любую степень очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения любого типа.Thus, it is possible to guarantee any degree of wastewater treatment containing organic pollution of any type.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Указанные выше цели настоящего изобретения будут более очевидны из данного здесь подробного его описания. Однако следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры наряду с указанием предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения представлены только для иллюстрации, поскольку для специалистов в данной области техники будет очевидным из данного описания, что возможны изменения и модификации в рамках сущности и объема настоящего изобретения.The above objectives of the present invention will be more apparent from the detailed description given herein. However, it should be understood that the detailed description and specific examples along with indicating preferred embodiments of the present invention are presented for illustration only, as it will be apparent to those skilled in the art from this description that changes and modifications are possible within the spirit and scope of the present invention.
Исходные сточные воды имеют показатель ХПК не выше 2500-3000 мг O2/л. Как правило, такой уровень загрязнения имеют бытовые сточные воды, дождевая канализация, сточные воды коммунальных предприятий и т.п. Как правило, обрабатываемые сточные воды содержат твердую фазу. Под твердой фазой понимаются любые включения: частицы, хлопья, желеобразные компоненты и любые другие включения в сточных водах за исключением жидкой фазы. Наличие твердой фазы не является обязательным условием, и сточные воды могут не иметь твердой фазы и содержать в себе только жидкую фазу.Source wastewater has a COD of no higher than 2500-3000 mg O 2 / L. As a rule, such a level of pollution is caused by domestic wastewater, rainwater, sewage from utilities, etc. Typically, treated wastewater contains a solid phase. The solid phase means any inclusions: particles, flakes, jelly-like components and any other inclusions in wastewater with the exception of the liquid phase. The presence of a solid phase is not a prerequisite, and waste water may not have a solid phase and contain only the liquid phase.
Сточные воды обрабатывают наноструктурированным бемитом, для чего их смешивают с наночастицами бемита или пропускают сточные воды через слой наночастиц бемита. Обработку сточных вод наноструктурированным бемитом ведут до достижения заданной степени очистки сточных вод.Wastewater is treated with nanostructured boehmite, for which they are mixed with boehmite nanoparticles or sewage is passed through a layer of boehmite nanoparticles. Wastewater treatment with nanostructured boehmite is carried out until a specified degree of wastewater treatment is achieved.
Степень очистки сточных вод определяют по остаточному показателю ХПК.The degree of wastewater treatment is determined by the residual COD.
Например, если предполагается далее выпускать осветленные сточные воды на поля орошения, то очистку сточных вод ведут, чтобы показатель ХПК очищенных сточных вод не превышал 285 мг O2/л. Если предполагается выпускать очищенные сточные воду в водоемы, или очистке подлежат бытовые сточные воды индивидуального коттеджа или коттеджного поселка, то показатель ХПК должен быть снижен до 30 мг O2/л и ниже.For example, if it is planned to further release clarified wastewater into irrigation fields, then wastewater is treated so that the COD of treated wastewater does not exceed 285 mg O 2 / L. If it is supposed to discharge treated wastewater into water bodies, or if household wastewater from an individual cottage or cottage settlement is to be treated, then the COD value should be reduced to 30 mg O 2 / L and lower.
По окончании обработки осветленных сточных вод наноструктурированным бемитом отделяют твердый осадок, содержащий загрязненный бемит, и направляют его на регенерацию. Следует иметь в виду, что твердый осадок содержит в себе не только наночастицы загрязненного бемита, но и любые другие твердые включения (как они определены выше), которые присутствовали в сточных водах.At the end of the treatment of clarified wastewater with nanostructured boehmite, a solid precipitate containing contaminated boehmite is separated and sent for regeneration. It should be borne in mind that the solid sludge contains not only nanoparticles of contaminated boehmite, but also any other solid inclusions (as defined above) that were present in the wastewater.
Регенерацию бемита ведут с использованием сверхкритического водного окисления в реакторах, содержащих смесь воды и кислородсодержащего газа, например воздуха, при сверхкритическом состоянии воды. Например, процесс окисления ведут при температуре 400-650°C и давлении 22-27 МПа (220-270 атм). При этих температурах все органические соединения, содержавшиеся в сточных водах и абсорбированные бемитом, а также органические соединения, содержащиеся в твердой фазе сточных вод и перешедшие в осадок, превращаются в экологически безопасные воду и углекислый газ. Азотсодержащие органические соединения и аммонийные вещества разлагаются с выделением газообразного азота. Окислы азота не образуются, так как температура недостаточна для их образования. Хлор, фтор, фосфор и сера из органических веществ образуют кислотные остатки и легко выделяются в виде солей, как правило, с осаждением на наночастицах бемита. При необходимости они могут быть удалены с добавлением в раствор после процесса окисления соответствующих катионов. Металлы выделяются в виде неорганических солей.Boehmite is regenerated using supercritical water oxidation in reactors containing a mixture of water and an oxygen-containing gas, such as air, in the supercritical state of water. For example, the oxidation process is carried out at a temperature of 400-650 ° C and a pressure of 22-27 MPa (220-270 atm). At these temperatures, all organic compounds contained in wastewater and absorbed by boehmite, as well as organic compounds contained in the solid phase of wastewater and precipitated, turn into environmentally friendly water and carbon dioxide. Nitrogen-containing organic compounds and ammonia decompose with the release of gaseous nitrogen. Nitrogen oxides are not formed, since the temperature is insufficient for their formation. Chlorine, fluorine, phosphorus and sulfur from organic substances form acid residues and are easily isolated in the form of salts, usually with precipitation on boehmite nanoparticles. If necessary, they can be removed with the addition of the corresponding cations to the solution after the oxidation process. Metals are released as inorganic salts.
Полнота химических превращений и их высокие скорости (одна-две минуты) в процессах СКВО связаны как с уникальными свойствами сверхкритической воды, так и с тем, что реакции протекают в условиях молекулярной дисперсности реагентов, находящихся в гомогенном высокотемпературном флюиде невысокой плотности. Реакции окисления органики экзотермичны, что позволяет эффективно использовать тепло самих реакций как для поддержания температурного режима процесса, так и для компенсации энергозатрат на разогрев реагентов.The completeness of chemical transformations and their high speeds (one to two minutes) in the SCWO processes are associated both with the unique properties of supercritical water and with the fact that the reactions proceed under the conditions of molecular dispersion of the reagents in a homogeneous high-temperature fluid of low density. The oxidation reactions of organics are exothermic, which makes it possible to efficiently use the heat of the reactions themselves both to maintain the temperature regime of the process and to compensate for energy costs for heating the reagents.
Регенерированный бемит сохраняет наноструктуру, так как сверхкритическое водное окисление является одним из способов получения наноструктурированного бемита.Regenerated boehmite retains the nanostructure, since supercritical aqueous oxidation is one of the methods for producing nanostructured boehmite.
При необходимости интенсифицировать процесс окисления в реактор добавляют сильнодействующий окислитель, предпочтительно перекись водорода.If necessary, to intensify the oxidation process, a potent oxidizing agent is added to the reactor, preferably hydrogen peroxide.
Регенерированный наноструктурированный бемит возвращают на обработку сточных вод. Тем самым можно получить любую длительность обработки осветленных сточных вод бемитом при неизменном количестве наноструктурированного бемита в цикле очистки, что обеспечивает любую степень очистки сточных вод от органических загрязнений.Regenerated nanostructured boehmite is returned to wastewater treatment. Thus, any duration of treatment of clarified wastewater with boehmite can be obtained with an unchanged amount of nanostructured boehmite in the treatment cycle, which ensures any degree of wastewater treatment from organic contaminants.
Примеры реализации изобретенияExamples of the invention
В нижеприведенных примерах осуществления изобретения используется порошок гидроксида алюминия, полученный сжиганием алюминия в водной сверхкритической среде (бемит производства ГОСНИТИ, «Гидроксид алюминия - бемит» ТУ 2133-001-76634032-2006). Содержание основного компонента не менее 99,8% масс. Размер кристаллитов не более 100 нм. Удельная поверхность 70 м2/г. Помимо этого, использовали бемит Ангарского завода катализаторов (удельная поверхность 250 м2/г).The following examples of the invention use aluminum hydroxide powder obtained by burning aluminum in an aqueous supercritical medium (boehmite produced by GOSNITI, "Aluminum hydroxide - boehmite" TU 2133-001-76634032-2006). The content of the main component is not less than 99.8% of the mass. The crystallite size is not more than 100 nm. The specific surface area is 70 m 2 / g. In addition, boehmite from the Angarsk catalyst plant was used (specific surface 250 m 2 / g).
Содержание органических веществ оценивали по значению химического потребления кислорода (ХПК). Применялась стандартная методика определения ХПК, основанная на РД 52.24.421-2007 «РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ. ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДАХ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ».The content of organic substances was estimated by the value of chemical oxygen demand (COD). The standard COD determination methodology was used, based on RD 52.24.421-2007 “GUIDING DOCUMENT. CHEMICAL CONSUMPTION OF OXYGEN IN WATERS. METHODOLOGY FOR MEASUREMENTS BY TITRIMETRIC METHOD ”.
Химическое потребление кислорода - количество кислорода, расходуемого на окисление содержащихся в воде органических и неорганических веществ сильными окислителями. Если устранить влияние неорганических веществ или внести поправку на их содержание, то величина ХПК характеризует суммарную концентрацию в воде органических веществ, окисляемых в условиях титрования данным окислителем. Наиболее высокая степень окисления достигается в кипящем кислом растворе бихромата калия, который и использовали для контроля эффективности настоящего изобретения. Однако могут использоваться и иные сильные окислители. Количество кислорода в миллиграммах на кубический дециметр, эквивалентное расходу бихромата на окисление органических веществ, называют бихроматной окисляемостью. Поскольку степень окисления большинства органических веществ бихроматом калия в указанных условиях близка к 100%, величина бихроматной окисляемости хорошо коррелирует с массовой концентрацией органического углерода (последняя величина примерно в 2,5 раза меньше ХПК). Выполнение измерений основано на окислении органических веществ бихроматом калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора - сульфата серебра. Избыток бихромата калия титруют раствором соли Мора и находят количество бихромата калия, израсходованное на окисление органических веществ.Chemical oxygen consumption - the amount of oxygen spent on the oxidation of organic and inorganic substances contained in water by strong oxidizing agents. If the influence of inorganic substances is eliminated or an amendment is made to their content, then the COD value characterizes the total concentration in water of organic substances oxidized under the conditions of titration with this oxidizing agent. The highest oxidation state is achieved in a boiling acidic potassium dichromate solution, which was used to control the effectiveness of the present invention. However, other strong oxidizing agents may be used. The amount of oxygen in milligrams per cubic decimeter, equivalent to the consumption of dichromate for the oxidation of organic substances, is called dichromate oxidation. Since the degree of oxidation of most organic substances by potassium dichromate under these conditions is close to 100%, the value of bichromate oxidation correlates well with the mass concentration of organic carbon (the latter is approximately 2.5 times less than COD). The measurement is based on the oxidation of organic substances by potassium dichromate in a solution of sulfuric acid when heated in the presence of a catalyst - silver sulfate. The excess potassium dichromate is titrated with a solution of Mohr's salt and the amount of potassium dichromate spent on the oxidation of organic substances is found.
Величину ХПК (бихроматной окисляемости) Х (мг O2/дм3), находят по формулеThe value of COD (bichromate oxidation) X (mg O 2 / DM 3 ), is found by the formula
где: V1 - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование холостого опыта, см3;where: V 1 - the volume of the Mora salt solution spent on titration of the blank experiment, cm 3 ;
V2 - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование пробы воды, см3;V 2 - the volume of the Mora salt solution spent on titration of a water sample, cm 3 ;
М - молярная концентрация раствора соли Мора, моль/дм3 КВЭ;M is the molar concentration of the Mohr's salt solution, mol / dm 3 of the HEE;
V - объем аликвоты пробы воды, взятый для выполнения, см3;V is the volume of an aliquot of the water sample taken to perform, cm 3 ;
8,0 - масса миллимоля КВЭ кислорода, мг/ммоль.8.0 is the mass of millimole EEC oxygen, mg / mmol.
Количество солей в стоках оценивали по величине удельной электрической проводимости (УЭП), которая для разбавленных растворов и электролитов линейно зависит от концентрации солей в растворе.The amount of salts in the effluents was estimated by the value of the electrical conductivity (SEC), which for dilute solutions and electrolytes linearly depends on the concentration of salts in the solution.
Эффективность изобретения была проверена на стоках с показателем ХПК 900-2500 мг O2/л.The effectiveness of the invention was tested on effluents with a COD of 900-2500 mg O 2 / L.
Отобранный образец сточных вод обрабатывался порошком наноструктурированного бемита. Степень очистки сточных вод периодически контролировалась по изменению показателя ХПК и по изменению удельной электрической проводимости (УЭП).The wastewater sample was treated with nanostructured boehmite powder. The degree of wastewater treatment was periodically monitored by a change in the COD index and by a change in the electrical conductivity (UE).
Образец сточных вод смешивался с наноструктурированным бемитом, и очистка сточных вод от органических загрязнений велась при постоянном перемешивании суспензии. В качестве альтернативы можно использовать фильтрующий слой из наноструктурированного бемита или иные аналогичные технические средства, обеспечивающие достаточно длительный контакт наноструктурированного бемита со сточными водами.The wastewater sample was mixed with nanostructured boehmite, and wastewater was cleaned from organic contaminants with constant stirring of the suspension. As an alternative, you can use a filter layer of nanostructured boehmite or other similar technical means providing a sufficiently long contact of nanostructured boehmite with wastewater.
Эксперименты проводились при изменении содержания наноструктурированного бемита в суспензии от 5 до 25 граммов бемита на 100 мл обрабатываемых сточных вод при исходном показателе ХПК обрабатываемых сточных вод от 900 мг O2/л до 2500 мг O2/л.The experiments were carried out with a change in the content of nanostructured boehmite in suspension from 5 to 25 grams of boehmite per 100 ml of treated wastewater with an initial COD of treated wastewater from 900 mg O 2 / L to 2500 mg O 2 / L.
Как показали эксперименты, количество абсорбированных наноструктурированным бемитом органических веществ зависит от времени перемешивания (длительности обработки сточных вод бемитом), вида бемита и его содержания в суспензии.As experiments have shown, the amount of organic substances absorbed by nanostructured boehmite depends on the mixing time (duration of treatment of wastewater with boehmite), the type of boehmite and its content in suspension.
Как и в обычной технологии очистки сточных вод, увеличение длительности обработки сточных вод наноструктурированным бемитом способствовало уменьшению содержания органических загрязнений в очищенных сточных водах, при этом в первые 20 мин наблюдается быстрое снижение показателя ХПК, а после 30-40 мин обработки показатель ХПК практически остается постоянным. Аналогичные результаты получены при контроле УЭП обрабатываемых сточных вод.As in conventional wastewater treatment technology, an increase in the duration of wastewater treatment with nanostructured boehmite contributed to a decrease in the content of organic contaminants in the treated wastewater, while in the first 20 minutes there was a rapid decrease in COD, and after 30-40 minutes of treatment, COD was almost constant . Similar results were obtained during the control of the UEP of the treated wastewater.
При лабораторных исследованиях получено снижение показателя ХПК до допустимых санитарных норм, В частности, при очистке наноструктурированным бемитом для очищенных сточных вод были получены ХПК 285-290 мг O2/л, что соответствует санитарным требованиям к очистке сточных вод, допускающих сброс их в канализацию. В лабораторных условиях также была достигнута очистка сточных вод наноструктурированным бемитом до ХПК 30-40 мг O2/л.In laboratory studies, a decrease in COD to acceptable sanitary standards was obtained, in particular, during treatment with nanostructured boehmite for treated wastewater, COD 285-290 mg O 2 / L was obtained, which corresponds to sanitary requirements for wastewater treatment, allowing their discharge into the sewers. Under laboratory conditions, wastewater treatment with nanostructured boehmite up to a COD of 30-40 mg O 2 / L was also achieved.
Регенерирование загрязненного бемита проводилось на установке сверхкритического водного окисления (СКВО) с загрузкой в установку 400 мл воды и 50 г загрязненного бемита. Технологические параметры процесса СКВО соответствуют ранее указанным параметрам (температура 400-650°C и давление 22-27 МПа). Процесс велся с добавлением воздуха в количестве, достаточном для окисления органических загрязнений до воды и углекислого газа. Непосредственное сверхкритическое водное окисление загрязненного бемита при рабочих параметрах проводилось в течение 5-10 мин. По окончании сверхкритического водного окисления определяли показатель ХПК в конденсате в реакторе и абсорбционные свойства регенерированного бемита.The contaminated boehmite was regenerated in a supercritical water oxidation unit (SCWO) with 400 ml of water and 50 g of contaminated boehmite loaded into the unit. The technological parameters of the SCWO process correspond to the previously specified parameters (temperature 400-650 ° C and pressure 22-27 MPa). The process was carried out with the addition of air in an amount sufficient to oxidize organic pollutants to water and carbon dioxide. Direct supercritical aqueous oxidation of contaminated boehmite at operating parameters was carried out for 5-10 minutes. At the end of supercritical water oxidation, the COD in the condensate in the reactor and the absorption properties of the regenerated boehmite were determined.
Эксперименты показали, что за указанное время обработки при указанных параметрах процесса СКВО можно уменьшить показатель ХПК конденсата до 150 мг O2/л. Полученный в этих условиях регенерированный наноструктурированный бемит показал хорошие абсорбционные свойства, не уступающие исходному наноструктурированному бемиту, дающие возможность использовать его для очистки сточных вод.The experiments showed that for the indicated processing time with the indicated parameters of the SCWO process, it is possible to reduce the COD of the condensate to 150 mg O 2 / L. Obtained under these conditions, regenerated nanostructured boehmite showed good absorption properties, not inferior to the initial nanostructured boehmite, making it possible to use it for wastewater treatment.
При увеличенном содержании воздуха и при добавлении в реактор СКВО сильно действующего окислителя, в частности перекиси водорода, показатель ХПК конденсата уменьшился до 20-30 мг O2/л, что подтверждает, что, используя сверхкритическое водное окисление, можно практически полностью очистить воду от органических загрязнений. Полученный в этих условиях регенерированный наноструктурированный бемит показал хорошие абсорбционные свойства, практически совпадающие с абсорбционными свойствами исходного наноструктурированного бемита, дающие возможность использовать его для очистки любых сточных вод.With an increased air content and with the addition of a strongly acting oxidizing agent, in particular hydrogen peroxide, in the SCWO reactor, the COD of the condensate decreased to 20-30 mg O 2 / L, which confirms that using supercritical water oxidation, it is possible to almost completely purify water from organic pollution. Obtained under these conditions, the regenerated nanostructured boehmite showed good absorption properties, which practically coincided with the absorption properties of the initial nanostructured boehmite, making it possible to use it for treating any wastewater.
Проведенные эксперименты полностью подтверждают промышленную применимость предложенного способа очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, и возможность использования регенерированного наноструктурированного бемита для очистки любых сточных вод.The experiments completely confirm the industrial applicability of the proposed method for wastewater treatment containing organic contaminants and the possibility of using regenerated nanostructured boehmite for treating any wastewater.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137830/05A RU2481273C1 (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Method of treating household waste water containing organic contaminants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137830/05A RU2481273C1 (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Method of treating household waste water containing organic contaminants |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2481273C1 true RU2481273C1 (en) | 2013-05-10 |
Family
ID=48789437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011137830/05A RU2481273C1 (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Method of treating household waste water containing organic contaminants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2481273C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639810C1 (en) * | 2016-12-23 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for treating wastewater from dissolved organic contaminants |
| RU2658404C1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method of treating waste water from dissolved organic pollution |
| RU2796307C1 (en) * | 2022-07-07 | 2023-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Навигатор" | Nanostructured sorbents for water purification from oil products and method of water purification |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1678768A1 (en) * | 1988-07-06 | 1991-09-23 | Рубежанский филиал Днепропетровского химико-технологического института им.Ф.Э.Дзержинского | Method for treating effluents |
| WO2003068385A1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-21 | REZES, Zoltán | Adsorbent for water treatment advantageously for treatment of potable water |
| RU2238357C1 (en) * | 2000-12-14 | 2004-10-20 | Стора Енсо Аб | Method for continuous extraction of inorganic material from paint pulp |
| US6838005B2 (en) * | 2001-06-22 | 2005-01-04 | Frederick Tepper | Nanosize electropositive fibrous adsorbent |
| RU2309009C2 (en) * | 2005-08-30 | 2007-10-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method of performing oxidation reactions of organic compounds |
-
2011
- 2011-09-14 RU RU2011137830/05A patent/RU2481273C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1678768A1 (en) * | 1988-07-06 | 1991-09-23 | Рубежанский филиал Днепропетровского химико-технологического института им.Ф.Э.Дзержинского | Method for treating effluents |
| RU2238357C1 (en) * | 2000-12-14 | 2004-10-20 | Стора Енсо Аб | Method for continuous extraction of inorganic material from paint pulp |
| US6838005B2 (en) * | 2001-06-22 | 2005-01-04 | Frederick Tepper | Nanosize electropositive fibrous adsorbent |
| WO2003068385A1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-21 | REZES, Zoltán | Adsorbent for water treatment advantageously for treatment of potable water |
| RU2309009C2 (en) * | 2005-08-30 | 2007-10-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method of performing oxidation reactions of organic compounds |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| МАЗАЛОВ Ю.А. и др. Результаты исследования применения наноструктурированного бемита в различных областях. Нанотехнологическое общество России (Н URL: http://www/ntsr.info/science/library/2894.htm. * |
| МАЗАЛОВ Ю.А. и др. Результаты исследования применения наноструктурированного бемита в различных областях. Нанотехнологическое общество России (НОР), 08.11.2010, URL: http://www/ntsr.info/science/library/2894.htm. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639810C1 (en) * | 2016-12-23 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for treating wastewater from dissolved organic contaminants |
| RU2658404C1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method of treating waste water from dissolved organic pollution |
| RU2796307C1 (en) * | 2022-07-07 | 2023-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Навигатор" | Nanostructured sorbents for water purification from oil products and method of water purification |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Moussavi et al. | The selective direct oxidation of ammonium in the contaminated water to nitrogen gas using the chemical-less VUV photochemical continuous-flow reactor | |
| Shokri | The treatment of spent caustic in the wastewater of olefin units by ozonation followed by electrocoagulation process | |
| JP5828969B2 (en) | Coal gasification wastewater treatment system and coal gasification wastewater treatment method | |
| RU2480423C1 (en) | Combined method of treating waste water containing organic contaminants | |
| JP5637713B2 (en) | Wastewater treatment method and treatment apparatus | |
| CN103288236B (en) | Treatment method for salt-containing wastewater | |
| WO2011118808A1 (en) | Treatment method of wastewater containing persistent substances | |
| JP2022063837A (en) | Processing method of waste water simultaneously containing ammonia-nitrogen of high concentration and organic constructs | |
| JP2007203291A (en) | Water treatment system and method | |
| JP2008543542A (en) | Reverse electrodialysis of nitrogen compounds-electrochemical wastewater treatment process | |
| CN105461135A (en) | Pretreatment technology for high-concentration refractory organic petrochemical wastewater | |
| CN109336315A (en) | A kind of hybrid coking waste water treatment method and device | |
| Karimi et al. | Sequential application of aerated electrocoagulation and γ-Fe2O3 nanoparticle adsorption for COD removal: consuming the least amount of energy and economic evaluation | |
| Aljuboury et al. | Optimization of the petroleum wastewater treatment process using TiO2/Zn photocatalyst | |
| Lochyński et al. | Research on neutralization of wastewater from pickling and electropolishing processes | |
| RU2481273C1 (en) | Method of treating household waste water containing organic contaminants | |
| Trus et al. | Low-Waste Technology for Water Purification from Iron Ions | |
| Chen et al. | Au-TiO2 nanoparticles enabled catalytic treatment of oil and gas produced water in slurry and vacuum membrane distillation systems | |
| Zazouli et al. | Evaluation of combined efficiency of conventional coagulation-flocculation process with advanced oxidation process (sulfate-hydroxyl radical) in leachate treatment | |
| KR20130056356A (en) | Purification material for toxic matter-containing water and production method for same | |
| JP2002030352A (en) | Method for recovering valuable metal from metal- containing waste water | |
| JP2012076057A (en) | Method and apparatus for treating wastewater containing persistent substance | |
| JP7157192B2 (en) | water treatment method | |
| JP2020025955A (en) | Treatment method of cyan-containing water | |
| Wang et al. | Removal of phosphorus in municipal landfill leachate by photochemical oxidation combined with ferrate pre-treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150915 |