RU2636076C2 - Method of photochemical purifying water and device for its implementation - Google Patents
Method of photochemical purifying water and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636076C2 RU2636076C2 RU2015151498A RU2015151498A RU2636076C2 RU 2636076 C2 RU2636076 C2 RU 2636076C2 RU 2015151498 A RU2015151498 A RU 2015151498A RU 2015151498 A RU2015151498 A RU 2015151498A RU 2636076 C2 RU2636076 C2 RU 2636076C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- ozone
- photochemical
- heterogeneous
- hydrogen peroxide
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 121
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 25
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract description 10
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 4
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 4
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N hexachlorobenzene Chemical compound ClC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1Cl CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PZBPKYOVPCNPJY-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(allyloxy)-2-(2,4-dichlorophenyl)ethyl]imidazole Chemical compound ClC1=CC(Cl)=CC=C1C(OCC=C)CN1C=NC=C1 PZBPKYOVPCNPJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGVRPFIJEJYOFN-UHFFFAOYSA-N 2,3,4,6-tetrachlorophenol Chemical class OC1=C(Cl)C=C(Cl)C(Cl)=C1Cl VGVRPFIJEJYOFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVGGHNCTFXOJCH-UHFFFAOYSA-N DDT Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C(C(Cl)(Cl)Cl)C1=CC=C(Cl)C=C1 YVGGHNCTFXOJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N Perchloroethylene Chemical group ClC(Cl)=C(Cl)Cl CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CRPUJAZIXJMDBK-UHFFFAOYSA-N Toxaphene Natural products C1CC2C(=C)C(C)(C)C1C2 CRPUJAZIXJMDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- MXWJVTOOROXGIU-UHFFFAOYSA-N atrazine Chemical compound CCNC1=NC(Cl)=NC(NC(C)C)=N1 MXWJVTOOROXGIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- BIWJNBZANLAXMG-YQELWRJZSA-N chloordaan Chemical compound ClC1=C(Cl)[C@@]2(Cl)C3CC(Cl)C(Cl)C3[C@]1(Cl)C2(Cl)Cl BIWJNBZANLAXMG-YQELWRJZSA-N 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 150000004827 dibenzo-1,4-dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 150000004826 dibenzofurans Chemical class 0.000 description 1
- DFBKLUNHFCTMDC-PICURKEMSA-N dieldrin Chemical compound C([C@H]1[C@H]2[C@@]3(Cl)C(Cl)=C([C@]([C@H]22)(Cl)C3(Cl)Cl)Cl)[C@H]2[C@@H]2[C@H]1O2 DFBKLUNHFCTMDC-PICURKEMSA-N 0.000 description 1
- 229950006824 dieldrin Drugs 0.000 description 1
- NGPMUTDCEIKKFM-UHFFFAOYSA-N dieldrin Natural products CC1=C(Cl)C2(Cl)C3C4CC(C5OC45)C3C1(Cl)C2(Cl)Cl NGPMUTDCEIKKFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 229960002125 enilconazole Drugs 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- FRCCEHPWNOQAEU-UHFFFAOYSA-N heptachlor Chemical compound ClC1=C(Cl)C2(Cl)C3C=CC(Cl)C3C1(Cl)C2(Cl)Cl FRCCEHPWNOQAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003295 industrial effluent Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- GVYLCNUFSHDAAW-UHFFFAOYSA-N mirex Chemical compound ClC12C(Cl)(Cl)C3(Cl)C4(Cl)C1(Cl)C1(Cl)C2(Cl)C3(Cl)C4(Cl)C1(Cl)Cl GVYLCNUFSHDAAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- WJNRPILHGGKWCK-UHFFFAOYSA-N propazine Chemical compound CC(C)NC1=NC(Cl)=NC(NC(C)C)=N1 WJNRPILHGGKWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 229950011008 tetrachloroethylene Drugs 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OEJNXTAZZBRGDN-UHFFFAOYSA-N toxaphene Chemical compound ClC1C(Cl)C2(Cl)C(CCl)(CCl)C(=C)C1(Cl)C2(Cl)Cl OEJNXTAZZBRGDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D36/00—Filter circuits or combinations of filters with other separating devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области водоподготовки, в частности к способу, позволяющему безотходно и безреагентно осуществлять очистку и обеззараживание воды с использованием систем озон/УФ для удаления различные загрязнений и особо токсичных веществ, присутствующих в малых концентрациях, а также для быстрого и экономичного удаления из воды различных органических соединений, присутствующих в больших концентрациях, но недостаточных для их экономически оправданной рекуперации. Способ относятся к классу деструктивных технологий, которые либо полностью разрушают загрязнители воды, либо переводят их в безопасное состояние.The invention relates to the field of water treatment, in particular, to a method for purifying and disinfecting water using waste-free and non-reagent water using ozone / UV systems to remove various contaminants and especially toxic substances present in low concentrations, as well as for quick and economical removal of various organic compounds present in high concentrations, but insufficient for their economically viable recovery. The method belongs to the class of destructive technologies, which either completely destroy water pollutants, or translate them into a safe state.
В научной литературе фотолиз озона в водной среде рассматривается просто как дорогой способ получения в воде перекиси водорода, разлагающейся далее под действием облучения с образованием активных ОН радикалов, разрушающих органические соединения [см., например, Rein Munter, «Advanced Oxidation Processes - Current Status and Prospects», - Proc. Estonian Acad. Sci. Chem., 2001, 50, 2, 59-80]. Несмотря на экономическую неэффективность имеется большое количество сведений о практическом использовании системы озон/УФ для очистки воды от органических примесей.In the scientific literature, the photolysis of ozone in an aqueous medium is considered simply as an expensive way to produce hydrogen peroxide in water, which decomposes further by irradiation with the formation of active OH radicals that destroy organic compounds [see, for example, Rein Munter, Advanced Oxidation Processes - Current Status and Prospects ”, - Proc. Estonian Acad. Sci. Chem., 2001, 50, 2, 59-80]. Despite the economic inefficiency, there is a large amount of information on the practical use of the ozone / UV system for purifying water from organic impurities.
В настоящее время в известных способах очистки с использованием озона и УФ-излучения осуществляется типичная схема построения системы очистки, в которой озон сначала перемешивается и растворяется в воде, а затем вода с растворенным озоном подвергается воздействию УФ-излучения.Currently, in known methods of purification using ozone and UV radiation, a typical scheme for constructing a purification system is carried out in which ozone is first mixed and dissolved in water, and then water with dissolved ozone is exposed to UV radiation.
В той или иной степени подобные схемы последовательного растворения озона и последующего облучения используются в известных патентах [US 5130032 A, US 2011247972 (A1); DE 4130340, DE 102004027574 (A1); GB 2306463 (A); RU 94023912/26, RU 2005105108/15]. Недостатком существующей схемы является относительно плохая растворимость и низкая стабильность озона в воде, необходимость включения в схему контактной камеры для растворения озона и УФ-возбуждение озона, растворенного в воде.To one degree or another, similar schemes for the sequential dissolution of ozone and subsequent irradiation are used in well-known patents [US 5130032 A, US 2011247972 (A1); DE 4130340, DE 102004027574 (A1); GB 2306463 (A); RU 94023912/26, RU 2005105108/15]. The disadvantage of the existing scheme is the relatively poor solubility and low stability of ozone in water, the need to include a contact chamber for dissolving ozone in the circuit, and UV excitation of ozone dissolved in water.
Известен также способ очистки воды с использованием системы озон/УФ - JPH 10155887 А «Sterilization and purification for air and water and apparatus therefore» (Стерилизация и очистка воздуха и воды и устройства для этого). Этот способ реализован с помощью устройства, состоящего из фотохимического генератора озона, системы ввода озона в воду, контактной камеры и фотохимического реактора. Принцип работы устройства заключается в следующем. Компрессор нагнетает воздух в фотохимический генератор озона. Далее озонсодержащий воздух подается во всасывающий патрубок насоса перекачки очищаемой воды. При повышении давления на выходе насоса озонсодержащий воздух растворяется в воде и при последующем снижении давления в контактной камере образуется микропузырьковая среда, которая далее подается на два последовательно соединенных облучателя фотохимического реактора. В первом облучателе в диапазоне длин волн 200÷300 нм происходит активация озона и окисление органических соединений, во втором облучателе в диапазоне длин волн 300÷420 нм непрореагировавшие активные частицы преобразуются в молекулы кислорода.There is also known a method of water purification using the ozone / UV system - JPH 10155887 A "Sterilization and purification for air and water and apparatus therefore" (Sterilization and purification of air and water and devices for this). This method is implemented using a device consisting of a photochemical ozone generator, a system for introducing ozone into water, a contact chamber and a photochemical reactor. The principle of operation of the device is as follows. The compressor pumps air into the photochemical ozone generator. Next, the ozone-containing air is supplied to the suction pipe of the pump for pumping purified water. With increasing pressure at the pump outlet, the ozone-containing air dissolves in water, and with a subsequent decrease in pressure, a microbubble medium is formed in the contact chamber, which is then fed to two series-connected irradiators of the photochemical reactor. In the first irradiator, in the wavelength range 200–300 nm, ozone is activated and organic compounds are oxidized; in the second irradiator, in the wavelength range 300–420 nm, unreacted active particles are converted to oxygen molecules.
Недостатки этого способа заключаются в следующем:The disadvantages of this method are as follows:
- для образования микропузырьковой среды используется интенсивное перемешивание воды и озонсодержащего воздуха, повышение давления для интенсификации растворения озона в воде и последующий сброс давления в контактной камере, таким образом, при образовании микропузырьковой среды значительная доля озона остается в растворенном виде;- for the formation of a microbubble medium, intensive mixing of water and ozone-containing air, increasing the pressure to intensify the dissolution of ozone in water and the subsequent depressurization in the contact chamber are used, thus, when a microbubble medium is formed, a significant proportion of ozone remains in dissolved form;
- для формирования микропузырьковой среды используется контактная камера, в которой происходит значительная потеря озона прежде, чем он окислит различные загрязнения;- For the formation of a microbubble medium, a contact chamber is used, in which there is a significant loss of ozone before it oxidizes various contaminants;
- используется УФ-возбуждение в большой степени растворенного озона, при этом образуются гидроксильные радикалы, которые должны пройти большой путь в водной среде до контакта с органическими примесями, при этом происходит их перехват и дезактивация по многим каналам, например, карбонатными и бикарбонатными ионами;- UV excitation of heavily dissolved ozone is used, while hydroxyl radicals are formed, which must go a long way in the aquatic environment before contact with organic impurities, while they are intercepted and deactivated through many channels, for example, carbonate and bicarbonate ions;
- отсутствует система отделения очищенной воды от неиспользованного озона.- there is no system for separating purified water from unused ozone.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому способу является способ фотохимической очистки воды, включающий процесс усиленного окисления загрязнений, с использованием озона и ультрафиолетового излучения - фотолитического озонирования, в гетерогенной системе вода - озонокислородная смесь (патент на полезную модель РФ №110084, 2011 г.).The closest in essence to the proposed method is a method of photochemical treatment of water, including the process of enhanced oxidation of contaminants, using ozone and ultraviolet radiation - photolytic ozonation, in a heterogeneous system, water - ozone-oxygen mixture (patent for utility model of the Russian Federation No. 110084, 2011).
Наиболее близким по сущности к предлагаемому устройству является устройство для реализации способа гетерогенной фотохимической очистки воды, содержащее блок озонатора, систему ввода озона в воду, фотохимический реактор, систему газоотделения, аппаратно-программный комплекс управления, систему циркуляции обрабатываемой воды (патент на полезную модель РФ №56377, 2006 г.).The closest in essence to the proposed device is a device for implementing a method of heterogeneous photochemical treatment of water, containing an ozonizer unit, a system for introducing ozone into water, a photochemical reactor, a gas separation system, a hardware-software control system, a system for processing the processed water (patent for utility model of the Russian Federation No. 56377, 2006).
Данные способ и устройство имеют те же недостатки, что и предыдущее техническое решение.These method and device have the same disadvantages as the previous technical solution.
Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:
- эффективное обеззараживание воды от микробиологических загрязнений;- effective disinfection of water from microbiological contaminants;
- возможность глубокого, вплоть до полной минерализации, окисления органических соединений;- the possibility of deep, up to complete mineralization, oxidation of organic compounds;
- детоксикация неорганических соединений, содержащихся в воде;- detoxification of inorganic compounds contained in water;
- обеспечение очистки воды в широком диапазоне концентраций загрязнителей;- ensuring water purification in a wide range of pollutant concentrations;
- отсутствие загрязнений, вносимых в очищаемую среду самой технологией очистки воды;- the absence of contaminants introduced into the cleaned environment by the water treatment technology itself;
- сочетаемость с другими методами очистки воды.- compatibility with other methods of water purification.
Кроме того, модульный принцип построения устройства позволяет собирать установки различной производительности.In addition, the modular design principle of the device allows you to assemble installations of various capacities.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ фотохимической очистки воды включает процесс усиленного окисления загрязнений с использованием озона и ультрафиолетового излучения - фотолитического озонирования, в гетерогенной системе. При этом в воду пропорционально количеству подаваемого озона вводят перекись водорода, контролируют и поддерживают заданное значение величины рН, воду пропускают через каталитический фильтр, а после обработки воду снова подают на вход системы очистки, при этом озонирование в гетерогенной системе осуществляют на границе раздела фаз газ/жидкость, а в качестве гетерогенной системы используют водо-озонокислородную или водо-озоновоздушную смесь.The specified technical result is achieved due to the fact that the method of photochemical water purification includes the process of enhanced oxidation of contaminants using ozone and ultraviolet radiation - photolytic ozonation in a heterogeneous system. In this case, hydrogen peroxide is introduced into the water in proportion to the amount of ozone supplied, the pH value is controlled and maintained, the water is passed through a catalytic filter, and after treatment, the water is again fed to the inlet of the treatment system, while the ozonation in the heterogeneous system is carried out at the gas / liquid, and as a heterogeneous system using a water-ozone-oxygen or water-ozone-air mixture.
Кроме того, в способе используют источник излучения, возбуждающий и озон, и перекись водорода, а поддержание величины рН осуществляют автоматически. Дополнительно, после фотохимической очистки воды проводят удаление остаточных озона и перекиси водорода с помощью каталитического фильтра.In addition, the method uses a radiation source that excites both ozone and hydrogen peroxide, while maintaining the pH value is carried out automatically. Additionally, after photochemical purification of water, residual ozone and hydrogen peroxide are removed using a catalytic filter.
При этом устройство для реализации способа гетерогенной фотохимической очистки воды содержит блок озонатора, систему ввода озона в воду, фотохимический реактор, систему газоотделения, аппаратно-программный комплекс управления, систему циркуляции обрабатываемой воды. Кроме того, оно содержит каталитический фильтр, узел коррекции рН, узел дозирования перекиси водорода, причем система ввода озона в воду соединена непосредственно с входом в фотохимический реактор.Moreover, the device for implementing the method of heterogeneous photochemical water treatment contains an ozonizer unit, a system for introducing ozone into water, a photochemical reactor, a gas separation system, a hardware-software control system, and a system for circulating treated water. In addition, it contains a catalytic filter, a pH correction unit, a hydrogen peroxide dosing unit, and the ozone injection into water system is connected directly to the entrance to the photochemical reactor.
Сущность изобретения заключается в достижении поставленной задачи посредством создания нового способа обеззараживания и очистки воды от различных загрязнений с использованием системы озон/УФ путем перевода процесса в гетерогенный. Способ гетерогенной каталитической (фотохимической) очистки воды позволяет окислить до полной минерализации любые органические соединения, включая стойкие органические загрязнители и супертоксичные вещества; провести детоксикацию ряда неорганических соединений, а также осуществить эффективное обеззараживание воды от всех видов микробиологических загрязнений. Способ характеризуется тем, что процесс усиленного окисления с одновременным использованием озона и ультрафиолетового излучения (фотолитическое озонирование), происходит в гетерогенной системе вода - озонокислородная смесь или вода - озоновоздушная смесь на границе раздела фаз газ/жидкость.The essence of the invention is to achieve the task by creating a new method of disinfection and purification of water from various contaminants using the ozone / UV system by converting the process to heterogeneous. The method of heterogeneous catalytic (photochemical) water purification allows oxidation to full mineralization of any organic compounds, including persistent organic pollutants and supertoxic substances; detoxify a number of inorganic compounds, as well as carry out effective disinfection of water from all types of microbiological contaminants. The method is characterized in that the process of enhanced oxidation with the simultaneous use of ozone and ultraviolet radiation (photolytic ozonation) takes place in a heterogeneous water-ozone-oxygen mixture or water-ozone-air mixture at the gas / liquid interface.
Предлагаемый способ эффективно использует свойство выталкивания примесей водной фазы на границу раздела фаз газ-жидкость. Одновременно с этим активные частицы (синглетный кислород и атомарный кислород), образующиеся при фотовозбуждении газофазного озона, легко транспортируются в газовой фазе к поверхности раздела фаз. Эти частицы, являясь сильнейшим окислителями, разрушают основную массу загрязнений, растворенных в воде. При этом процесс дезактивации возбужденных частиц в газовой фазе практически отсутствует.The proposed method effectively uses the property of pushing impurities of the aqueous phase to the gas-liquid phase boundary. At the same time, active particles (singlet oxygen and atomic oxygen) formed upon photoexcitation of gas-phase ozone are easily transported in the gas phase to the interface. These particles, being the strongest oxidizing agents, destroy the bulk of the contaminants dissolved in water. Moreover, the process of deactivation of excited particles in the gas phase is practically absent.
В сравнении с этим процесс дезактивации активных частиц в водной среде происходит достаточно интенсивно.In comparison, the process of deactivation of active particles in the aquatic environment is quite intense.
Для усиления эффекта распада загрязнений и снижения необходимого для полного окисления примесей количества озона, в воду пропорционально количеству подаваемого озона вводится перекись водорода, которая под действием источника излучения и при взаимодействии с озоном значительно увеличивает свои окислительные свойства.To enhance the effect of the decay of pollutants and reduce the amount of ozone necessary for the complete oxidation of impurities, hydrogen peroxide is introduced into the water in proportion to the amount of ozone supplied, which significantly increases its oxidizing properties under the influence of a radiation source and when interacting with ozone.
При разложении примесей, присутствующих в больших концентрациях, необходимо контролировать и поддерживать определенное значение величины рН, так как в ходе минерализации органических соединений меняется кислотность среды, что приводит к замедлению и даже полному прекращению реакций окисления.When decomposing impurities present in high concentrations, it is necessary to control and maintain a certain pH value, since during the mineralization of organic compounds the acidity of the medium changes, which leads to a slowdown and even complete cessation of oxidation reactions.
Для дополнительного разложения загрязнений и удаления из воды непрореагировавших остатков озона и перекиси водорода вода пропускается через слой катализатора, на поверхности которого накапливаются органические примеси и который активирует озон с образованием гидроксильных радикалов.For additional decomposition of contaminants and removal of unreacted ozone and hydrogen peroxide residues from the water, water is passed through a catalyst bed on the surface of which organic impurities accumulate and which activates ozone with the formation of hydroxyl radicals.
При очистке сточных вод или сильно загрязненных поверхностных вод, с целью окисления большего количества примесей, вода после обработки предлагаемым способом снова подается на вход системы очистки.When treating wastewater or highly contaminated surface water, in order to oxidize more impurities, the water after treatment by the proposed method is again fed to the inlet of the treatment system.
Способ фотохимической очистки воды и "HR" устройство для его осуществления более полно поясняются графическим материалом, гдеThe method of photochemical water purification and the "HR" device for its implementation are more fully explained by graphic material, where
- на фиг. 1 - функциональная схема устройства;- in FIG. 1 is a functional diagram of a device;
- на фиг. 2 - результаты хромасс-анализа загрязненной воды до очистки нашим способом;- in FIG. 2 - results of chromass analysis of contaminated water before purification by our method;
- на фиг. 3 - результаты хромасс-анализа после очистки нашим способом.- in FIG. 3 - results of chromass analysis after purification by our method.
Обработка воды озоном и УФ-излучением включает последовательную цепочку технологических операций и узлов для их выполнения, которые показаны на функциональной схеме (Фиг. 1).Water treatment with ozone and UV radiation includes a sequential chain of technological operations and units for their implementation, which are shown in the functional diagram (Fig. 1).
Устройство для реализации предлагаемого "HR" способа состоит из блока озонатора 1; системы ввода озона в воду 2; фотохимического реактора 3; системы газоотделения 4; каталитического фильтра 5; узла коррекции рН 6; узла дозирования перекиси водорода 7; аппаратно-программного комплекса управления 8, накопительной емкости 9 и системы циркуляции обрабатываемой воды.A device for implementing the proposed "HR" method consists of an
Блок озонатора 1 предназначен для получения озона высокой концентрации и представляет собой модульную конструкцию. В состав модуля входит генератор озона на импульсном барьерном разряде (ОЗ1), концентратор кислорода (КК1) и электронный расходомер (Р1). Количество модулей, используемых в блоке озонатора, зависит от степени загрязненности обрабатываемой воды.The
Система ввода озона в воду 2 предназначена для создания заданной концентрации озона в воде непосредственно перед ее дальнейшим использованием в фотохимическом реакторе 3. Узел состоит из насоса (Н), эжектора (ЭЖ), трубопроводов обвязки, запорной арматуры, датчиков давления (ДД1, ДД2), контрольных манометров (M1, М2) и баланс-барометра. Баланс-барометр представляет собой U-образную трубку из прозрачного материала, нижняя часть которой заполнена водой, один конец трубки сообщается с атмосферой, другой конец заглушен и имеет три штуцера для подачи и отвода газа, два верхних штуцера подключаются к трубам подачи озона, нижний присоединяется к всасывающему патрубку эжектора.The system for introducing ozone into
Возможна также подача газа через пористую титановую перегородку, тангенциально омываемую потоком обрабатываемой воды.It is also possible to supply gas through a porous titanium partition tangentially washed by the flow of treated water.
Фотохимический реактор 3 обеспечивает облучение ультрафиолетовым светом газоводяной смеси. Используется фотохимический реактор (ФХР) с тонким газоводяным слоем, конструкция которого обеспечивает прохождение активного излучения на всю глубину облучаемого гетерогенного слоя. Используются трубчатые источники УФ-излучения. Источники излучения, испускающие ультрафиолетовое излучение с длиной волны в интервале от 170 до 280 нм, представляют собой ртутные лампы низкого давления, испускающие излучение с длиной волны 185 нм и 254 нм.The photochemical reactor 3 provides irradiation with ultraviolet light of the gas-water mixture. A photochemical reactor (PCR) with a thin gas-water layer is used, the design of which ensures the passage of active radiation to the entire depth of the irradiated heterogeneous layer. Tubular sources of UV radiation are used. Sources of radiation emitting ultraviolet radiation with a wavelength in the range of 170 to 280 nm are low pressure mercury lamps emitting radiation with a wavelength of 185 nm and 254 nm.
Система газоотделения 4 предназначена для отделения избытка газовой фазы из воды с последующей нейтрализацией неиспользованного озона и состоит из циклонного сепаратора (ЦС), газоотделительного клапана, термокаталитического деструктора и влагоотделителя.The gas separation system 4 is designed to separate the excess gas phase from the water with the subsequent neutralization of unused ozone and consists of a cyclone separator (CS), a gas separation valve, a thermocatalytic destructor and a moisture separator.
Каталитический фильтр 5 служит для удаления из воды остатков непрореагировавшей перекиси водорода и растворенного озона. Фильтр состоит из управляющего клапана и напорного корпуса фильтра с каталитической загрузкой.The catalytic filter 5 serves to remove from the water the remains of unreacted hydrogen peroxide and dissolved ozone. The filter consists of a control valve and a catalytic loading filter housing.
Узел коррекции рН 6 предназначен для контроля и поддерживания определенного значения величины рН, состоит из дозирующего насоса (ДН2), емкости для щелочного реагента, электрода измерения величины рН и блока управления дозирующим насосом с системой обратной связи.The pH 6 correction unit is designed to control and maintain a certain pH value; it consists of a metering pump (DN2), a container for an alkaline reagent, an electrode for measuring the pH value and a control unit for the metering pump with a feedback system.
Узел дозирования перекиси водорода 7 вводит перекись водорода в поток воды пропорционально количеству подаваемого озона, состоит из дозирующего насоса (ДН1) и емкости для хранения раствора перекиси водорода.The unit for
Аппаратно-программный комплекс управления 8 предназначен для управления приборами по приготовлению и вводу озоновоздушной смеси в системе фотохимической очистки воды, для контроля работы излучателей фотохимического реактора и узла дозирования перекиси водорода.The hardware-
Система циркуляции обрабатываемой воды состоит из насоса Н, эжектора ЭЖ, фотохимического реактора ФХР, циклонного сепаратора ЦС, трубопроводов обвязки, крана возврата обрабатываемой воды на вход насоса.The system of circulation of the treated water consists of a pump N, an ejector, a photochemical reactor FHR, a cyclone separator CA, piping piping, a tap for returning the treated water to the pump inlet.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Из накопительной емкости 9 вода для очистки поступает на узел ввода озона в воду 2, который вместе с блоком озонатора 1 служит для создания заданной концентрации озона в воде непосредственно перед ее дальнейшей обработкой в фотохимическом реакторе 3. Подача озона в воду производится через баланс-барометр вакуумно-инжекционным способом при помощи эжектора (трубка Вентури). Эжектор позволяет минимизировать объем обрабатываемой жидкости за счет образования пузырьков в несколько раз меньшего размера, чем при барботаже, что увеличивает общую поверхность контакта газа с водой на границе раздела фаз. Для обеспечения оптимальной работы эжектора и достижения максимальной дисперсности гетерогенной системы вода - озонокислородная смесь на входе эжектора устанавливается повысительный насос Н для создания требуемого напора воды. Выбирается (по баланс-барометру) такой режим работы эжектора, при котором количество подаваемого от озонаторов газа точно соответствует количеству газа, всасываемого в воду, что обеспечивает оптимальный режим работы генераторов озона.The operation of the device is as follows. From the
До поступления обрабатываемой воды на узел ввода озона в воду 2 дозирующим насосом ДН1, пропорционально количеству подаваемого озона, в поток вводится перекись водорода. В зависимости от характера окисляемых примесей выбирается отношение количества подаваемой перекиси к количеству подаваемого озона от 0 до 1.Before the treated water arrives at the ozone injection unit into the
Сразу после формирования газоводяная смесь подается в зону облучения фотохимического реактора 3. Интенсивность излучения УФ-источников света делают достаточной для фотовозбуждения всего вводимого в зону реакции озона. Газоводяная смесь направляется снизу вверх вдоль оси источников излучения.Immediately after the formation of the gas-water mixture is fed into the irradiation zone of the photochemical reactor 3. The radiation intensity of the UV light sources is sufficient for photoexcitation of all the ozone introduced into the reaction zone. The gas-water mixture is directed from the bottom up along the axis of the radiation sources.
После обработки в фотохимическом реакторе 3 газоводяная смесь поступает на циклонный сепаратор ЦС узла газоотделения 4, предназначенного для отделения избытка газовой фазы из воды и последующей нейтрализации неиспользованного озона. Циклонный сепаратор используют для высокоэффективного отделения газовой фазы из водно-газовой смеси в напорных системах. Принцип действия сепаратора основан на закручивании потока воды, содержащей пузырьки газа, с образованием воронки, вследствие чего пузырьки газа под действием центростремительной силы перемещаются к центру воронки, укрупняются и удаляются через автоматический поплавковый газоотделительный клапан (воздухоотводчик), установленный в верхней части сепаратора. Поток газа, содержащий микрокапли воды, поступает во влагоотделитель - U-образную трубку, нижняя часть которой заполнена водой. Микрокапли оседают в нижней части трубки влагоотделителя, а газ, содержащий остатки озона, уходит в верхнюю часть трубки, на которой смонтирован каталитический деструктор озона.After processing in the photochemical reactor 3, the gas-water mixture is fed to the cyclone separator CA of the gas separation unit 4, which is designed to separate the excess gas phase from the water and then neutralize unused ozone. A cyclone separator is used for highly efficient separation of the gas phase from the water-gas mixture in pressure systems. The principle of operation of the separator is based on twisting the flow of water containing gas bubbles, with the formation of a funnel, as a result of which gas bubbles under the action of centripetal force move to the center of the funnel, enlarge and are removed through an automatic float gas separator valve (air vent) installed in the upper part of the separator. A gas stream containing microdroplets of water enters a moisture separator - a U-shaped tube, the lower part of which is filled with water. Microdroplets settle in the lower part of the dehumidifier tube, and the gas containing ozone residues goes to the upper part of the tube on which the ozone catalytic destructor is mounted.
Для нейтрализации остаточного озона из газовой фазы используется каталитический (термокаталитический) деструктор. Деструктор озона предназначен для разрушения остаточного озона, неиспользованного в процессе обработки воды, он эффективно превращает озон в безопасный для окружающей среды кислород.A catalytic (thermocatalytic) destructor is used to neutralize residual ozone from the gas phase. The ozone destructor is designed to destroy residual ozone that was not used in the process of water treatment; it effectively turns ozone into oxygen that is safe for the environment.
Вода с остатками непрореагировавшей перекиси водорода и остатками растворенного озона поступает на каталитический фильтр 5, загруженный слоем катализатора, на поверхности которого накапливаются органические примеси и который активирует озон и перекись водорода с образованием гидроксильных радикалов. Толщина слоя катализатора выбирается таким образом, чтобы обеспечить полное разложение не использованных в фотохимическом реакторе окислителей.Water with the remains of unreacted hydrogen peroxide and the remains of dissolved ozone enters the catalytic filter 5 loaded with a catalyst layer on the surface of which organic impurities accumulate and which activates ozone and hydrogen peroxide with the formation of hydroxyl radicals. The thickness of the catalyst layer is selected in such a way as to ensure complete decomposition of oxidants not used in the photochemical reactor.
После каталитического фильтра 5 очищенная вода поступает на выход системы очистки.After the catalytic filter 5, the purified water enters the outlet of the purification system.
При разложении примесей, присутствующих в больших концентрациях, узлом коррекции рН 6 контролируется и поддерживается определенное значение величины рН, так как в ходе минерализации органических соединений меняется кислотность среды, что приводит к замедлению и даже полному прекращению реакций окисления.During the decomposition of impurities present in high concentrations by a pH 6 correction unit, a certain pH value is controlled and maintained, since the acidity of the medium changes during the mineralization of organic compounds, which leads to a slowdown and even complete cessation of oxidation reactions.
Аппаратно-программный комплекс управления 8 предназначен для управления приборами по приготовлению и вводу озоновоздушной смеси в устройстве фотохимической очистки воды. Комплекс обеспечивает включение оборудования по заданной оператором программе, измерение потока кислорода, измерение и контроль приготовления необходимого количества озона, контроль введения озона в воду, контроль узла дозирования перекиси водорода и контроль работы излучателей фотохимического реактора.The hardware-
С помощью системы циркуляции обрабатываемой воды производится очистка сточной или сильно загрязненной воды, с целью окисления большего количества примесей, для этого вода после обработки снова подается на вход системы очистки.Using the circulation system of the treated water, wastewater or heavily contaminated water is purified to oxidize more impurities; for this, the water after treatment is again fed to the inlet of the treatment system.
Использование данного изобретения позволяет эффективно разлагать различные органические загрязнители воды:The use of this invention allows you to effectively decompose various organic water pollutants:
- галогенуглеводороды (винилхлорид, дихлорэтан, трихлорэтилен, перхлорэтилен, хлорбензол, хлорфенолы, полихлорированные бифенилы),- halogenated hydrocarbons (vinyl chloride, dichloroethane, trichlorethylene, perchlorethylene, chlorobenzene, chlorophenols, polychlorinated biphenyls),
- ароматические (бензол, толуол, ксилол, этилбензол) и полициклические (нафталин, антрацен, пирен, бензпирен) углеводороды,- aromatic (benzene, toluene, xylene, ethylbenzene) and polycyclic (naphthalene, anthracene, pyrene, benzpyrene) hydrocarbons,
- гербициды (атразин, пропазин, бромазил),- herbicides (atrazine, propazine, bromazil),
- другие вредные соединения (фенолы, спирты, альдегиды, масла, жиры, карбоновые кислоты и т.д.).- other harmful compounds (phenols, alcohols, aldehydes, oils, fats, carboxylic acids, etc.).
Разложению подвергаются практически все органические загрязнители воды. Обычно реакции идут до полной минерализации органических соединений с образованием углекислого газа и воды, наблюдается также детоксикация ряда неорганических соединений (нитриты, цианиды, гидразин и т.д.). Необходимое время контакта для окисления и стерилизации уменьшается по сравнению с озонированием до нескольких секунд.Almost all organic water pollutants are decomposed. Typically, reactions go to the complete mineralization of organic compounds with the formation of carbon dioxide and water, and detoxification of a number of inorganic compounds (nitrites, cyanides, hydrazine, etc.) is also observed. The required contact time for oxidation and sterilization is reduced compared with ozonation to a few seconds.
Предлагаемый способ особенно эффективен для удаления супертоксичных веществ, предельно допустимые концентрации которых могут быть в единицах нанограммов. К таким веществам относится группа стойких органических загрязнителей (СОЗ), которые воздействуют на среду обитания на чрезвычайно низком уровне (нижнем пределе обнаружения). Одним из основных специфических признаков СОЗ является чрезвычайная стойкость к физическим, химическим и биологическим изменениям.The proposed method is especially effective for removing supertoxic substances, the maximum permissible concentrations of which can be in units of nanograms. Such substances include a group of persistent organic pollutants (POPs) that affect the environment at an extremely low level (lower detection limit). One of the main specific features of POPs is its extreme resistance to physical, chemical and biological changes.
Особо выделяют группу из 12 соединений и групп соединений, на которые следует обращать первоочередное внимание при экологических исследованиях.A group of 12 compounds and groups of compounds is especially distinguished, which should be given priority in environmental studies.
Эта так называемая «грязная дюжина» включает в себя следующие вещества: полихлорированные бифенилы (ПХБ), полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД), полихлорированные дибензофураны (ПХДФ), алдрин, диэлдрин, дихлор-дифенил-трихлорэтан (ДЦТ), эндрин, хлордан, гексахлорбензол (ГХБ), мирекс, токсафен и гептахлор.This so-called “dirty dozen” includes the following substances: polychlorinated biphenyls (PCBs), polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD), polychlorinated dibenzofurans (PCDF), aldrin, dieldrin, dichloro-diphenyl-trichloroethane (DCT), chlordane, hexachlorobenzene (HCB), Mirex, toxaphene and heptachlor.
По ряду СОЗ ввиду их крайней опасности установлены предельно допустимые концентрации на уровне нанограммов на литр.For a number of POPs, due to their extreme danger, the maximum permissible concentrations are established at the level of nanograms per liter.
Ниже приводится результат применения данного способа на примере очистки промышленных нефтесодержащих гипертоксичных стоков Полигона «Красный Бор» от ПХБ (РСВ). Наш "HR" способ очистки был применен после неудачного опыта применения многоступенчатой системы очистки, завершающей ступенью которой был обратный осмос.The following is the result of applying this method as an example of the purification of industrial oil-containing hypertoxic effluents from the Krasny Bor Bor landfill from PCBs (RSB). Our "HR" cleaning method was applied after a bad experience with a multi-stage cleaning system, the final stage of which was reverse osmosis.
Масс-спектры промежуточных соединений регистрировали с помощью хромато-масс-спектрометра Agilent 6890N Series GC System с масс-селективным квадрупольным детектором Agilent 5973 inert (Agilent Technologies Inc., США) с автосамплером Agilent 7683 Series injector (США).Mass spectra of the intermediate compounds were recorded using an Agilent 6890N Series GC System gas chromatography mass spectrometer with an Agilent 5973 inert mass selective quadrupole detector (Agilent Technologies Inc., United States) with an Agilent 7683 Series injector autosampler (United States).
До очистки нашим способом - хроматограмма №1 (Фиг. 2), после очистки - хроматограмма №2 (Фиг. 3). РСВ 29 и РСВ 112 реперные молекулы, вводимые в ходе анализа. За время прохождения фотохимического реактора (4÷5 секунд) концентрация присутствующих РСВ снижается в несколько раз. В том же опыте концентрация фенола снижалась в 400 раз, что связано с гораздо более высокими начальными концентрациями фенола.Before purification by our method, chromatogram No. 1 (Fig. 2), after purification, chromatogram No. 2 (Fig. 3).
Системы очистки воды, построенные на базе заявляемой технологии, могут использоваться, как для получения высококачественной питьевой воды по СанПин 2.1.4.1074-01 из поверхностных и грунтовых водоисточников до третьего класса по ГОСТ 2761-84, так и для доочистки питьевой воды систем централизованного водоснабжения, в том числе для использования в производствах расфасовки воды в емкости, в соответствии с требованиями СанПин 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости».Water purification systems built on the basis of the claimed technology can be used both for obtaining high-quality drinking water according to SanPin 2.1.4.1074-01 from surface and ground water sources to the third class according to GOST 2761-84, and for the post-treatment of drinking water with centralized water supply systems, including for use in the production of packaging water in containers, in accordance with the requirements of SanPin 2.1.4.1116-02 "Drinking water. Hygienic requirements for the quality of water packaged in containers. "
Наиболее эффективным является ее применение при очистке различных промышленных стоков, содержащих в растворенном состоянии токсичные органические соединения, а также при очистке хозяйственно-бытовых стоков в качестве последней ступени очистки, обеспечивающей гарантированное соответствие очищенной воды нормативам на воду водоемов рыбохозяйственного назначения высшей категории.The most effective is its use in the purification of various industrial effluents containing toxic organic compounds in a dissolved state, as well as in the treatment of domestic wastewater as the last stage of purification, which ensures guaranteed compliance of purified water with water standards for fishery ponds of the highest category.
Применение данной технологии позволяет полностью отказаться не только от хлорных технологий, но и от недостаточно эффективной и дорогой технологии озонирования, при очистке воды, как в частных, так и в общественных бассейнах с высокой микробной нагрузкой.The use of this technology makes it possible to completely abandon not only chlorine technologies, but also the insufficiently effective and expensive ozonation technology when treating water, both in private and public pools with high microbial load.
Технико-экономическая эффективность изобретения определяется рядом преимуществ:Technical and economic efficiency of the invention is determined by a number of advantages:
- высокая, недостижимая другими способами, степень удаления примесей (до одной части на триллион) и обеззараживания (снижение концентрации микробиологических загрязнений не менее чем в миллион раз);- high, unattainable in other ways, the degree of removal of impurities (up to one part per trillion) and disinfection (reduction in the concentration of microbiological contaminants by at least a million times);
- аппаратное воплощение данного способа исключает применение контактной камеры, которую обычно используют при очистке воды с помощью озона, что значительно удешевляет устройства, использующие наш способ, и существенно повышает коэффициент использования озона;- the hardware embodiment of this method eliminates the use of a contact chamber, which is usually used when treating water with ozone, which significantly reduces the cost of devices using our method and significantly increases the utilization rate of ozone;
- низкие капитальные и эксплуатационные затраты, обусловленные компактностью, малой металлоемкостью и малой энергоемкостью (при концентрации загрязнителей до 5 мг/л энергозатраты не превышают 250 Вт⋅ч/м3).- low capital and operating costs due to compactness, low metal content and low power consumption (for pollutant concentrations up to 5 mg / l of power consumption does not exceed 250 Vt⋅ch / m 3).
Расчеты показывают перспективность применения данного способа для очистки больших масс воды на станциях централизованного водоснабжения для обеспечения бесхлорной очистки и обеззараживания воды.Calculations show the promise of using this method for cleaning large masses of water at centralized water supply stations to ensure chlorine-free treatment and disinfection of water.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151498A RU2636076C2 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Method of photochemical purifying water and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151498A RU2636076C2 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Method of photochemical purifying water and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015151498A RU2015151498A (en) | 2017-06-07 |
| RU2636076C2 true RU2636076C2 (en) | 2017-11-20 |
Family
ID=59031512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015151498A RU2636076C2 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Method of photochemical purifying water and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2636076C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770582C1 (en) * | 2018-03-28 | 2022-04-18 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Separation of ozone oxidation in a liquid medium into three separate operations for the process of optimisation |
| US11708281B1 (en) | 2021-12-29 | 2023-07-25 | Plasmius, Inc | Device for hydroxyl-radical-based water disinfection and purification and method of use |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2041171C1 (en) * | 1989-06-19 | 1995-08-09 | Ведеко Умвельттехнологи Вассер-Боден-Люфт ГмбХ | Method and installation for treatment of liquids containing hard-to-decompose toxic substances |
| RU2089516C1 (en) * | 1994-12-28 | 1997-09-10 | Акционерное общество закрытого типа "Поиск" | In-flow method of cleaning waste waters from different-appearance and different-nature impurities |
| RU2118297C1 (en) * | 1996-05-24 | 1998-08-27 | Евгений Валентинович Мозжухин | Method and device for treatment of water |
| RU56377U1 (en) * | 2006-02-09 | 2006-09-10 | Александр Михайлович Либерцев | WATER TREATMENT DEVICE |
| RU110084U1 (en) * | 2011-06-02 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Электрон" (ООО фирма "Электрон") | PHOTOCHEMICAL REACTOR FOR WATER TREATMENT AND WATER TREATMENT SYSTEM |
| RU141342U1 (en) * | 2013-08-01 | 2014-05-27 | ЗАО "Научно-производственное предприятие "БИОТЕХПРОГРЕСС" | COMPLEX FOR WASTE WATER TREATMENT FROM OIL PRODUCTS |
| CN104944656A (en) * | 2015-06-19 | 2015-09-30 | 中国海洋石油总公司 | Method and device for pretreating high-concentration wastewater through ultraviolet-ozone co-oxidation |
-
2015
- 2015-12-02 RU RU2015151498A patent/RU2636076C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2041171C1 (en) * | 1989-06-19 | 1995-08-09 | Ведеко Умвельттехнологи Вассер-Боден-Люфт ГмбХ | Method and installation for treatment of liquids containing hard-to-decompose toxic substances |
| RU2089516C1 (en) * | 1994-12-28 | 1997-09-10 | Акционерное общество закрытого типа "Поиск" | In-flow method of cleaning waste waters from different-appearance and different-nature impurities |
| RU2118297C1 (en) * | 1996-05-24 | 1998-08-27 | Евгений Валентинович Мозжухин | Method and device for treatment of water |
| RU56377U1 (en) * | 2006-02-09 | 2006-09-10 | Александр Михайлович Либерцев | WATER TREATMENT DEVICE |
| RU110084U1 (en) * | 2011-06-02 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Электрон" (ООО фирма "Электрон") | PHOTOCHEMICAL REACTOR FOR WATER TREATMENT AND WATER TREATMENT SYSTEM |
| RU141342U1 (en) * | 2013-08-01 | 2014-05-27 | ЗАО "Научно-производственное предприятие "БИОТЕХПРОГРЕСС" | COMPLEX FOR WASTE WATER TREATMENT FROM OIL PRODUCTS |
| CN104944656A (en) * | 2015-06-19 | 2015-09-30 | 中国海洋石油总公司 | Method and device for pretreating high-concentration wastewater through ultraviolet-ozone co-oxidation |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770582C1 (en) * | 2018-03-28 | 2022-04-18 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Separation of ozone oxidation in a liquid medium into three separate operations for the process of optimisation |
| US11434153B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-09-06 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés George Claude | Separation of ozone oxidation in liquid media into three unit operations for process optimization |
| US11708281B1 (en) | 2021-12-29 | 2023-07-25 | Plasmius, Inc | Device for hydroxyl-radical-based water disinfection and purification and method of use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015151498A (en) | 2017-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9334183B2 (en) | Methods for the treatment of ballast water | |
| US6132629A (en) | Method and apparatus for continuous or intermittent supply of ozonated water | |
| Lucas et al. | Treatment of winery wastewater by ozone-based advanced oxidation processes (O3, O3/UV and O3/UV/H2O2) in a pilot-scale bubble column reactor and process economics | |
| US6096219A (en) | Method and apparatus for pretreatment of hazardous waste material | |
| Collivignarelli et al. | AOPs with ozone and UV radiation in drinking water: contaminants removal and effects on disinfection byproducts formation | |
| US6991735B2 (en) | Free radical generator and method | |
| US6462250B1 (en) | Method for decomposing halogenated aliphatic hydrocarbon compounds having adsorption process and apparatus for decomposition having adsorption means | |
| JP3440313B2 (en) | Method and apparatus for treating contaminated water | |
| Arslan et al. | Application of O3/UV/H2O2 oxidation and process optimization for treatment of potato chips manufacturing wastewater | |
| RU2636076C2 (en) | Method of photochemical purifying water and device for its implementation | |
| WO2000023383A1 (en) | Method and apparatus for continuous or intermittent supply of ozonated water | |
| KR20010044325A (en) | A waste water treatment apparatus by the advanced oxidation processing method | |
| US20230322595A1 (en) | Wastewater Ozone Treatment | |
| RU2355648C1 (en) | Drinking water preparation plant | |
| JP4553326B1 (en) | Method for decomposing and removing 1,4-dioxane contained in an aquatic medium at a low concentration | |
| Dewulf et al. | Combination of advanced oxidation processes and gas absorption for the treatment of chlorinated solvents in waste gases | |
| JPH07116467A (en) | Method for treating volatile organic compound | |
| WO2002060820A2 (en) | Photooxidation water treatment device | |
| JP2006205098A (en) | Apparatus for oxidative decomposition of hardly decomposable organic compound | |
| KR102138176B1 (en) | Wastewater pre-processing system with OH reaction agitation tank | |
| JP2001259664A (en) | Method and device for cleaning contaminated water and polluted gas | |
| Mustafa et al. | Removing of atrazine from water using advanced oxidation processes | |
| KR102081880B1 (en) | Reactor for circulating advanced oxidation treatment | |
| JP2000051656A (en) | Method and apparatus for treating volatile organic chlorine compound | |
| JP3997949B2 (en) | Purification method of contaminated water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181203 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190704 |