Спосіб очистки води від органічних речовин

Изобретение относится к области очистки промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано на предприятиях легкой промышленности, органического синтеза и др. предприятиях для очистки сточных вод, содержащих органические вещества типа красителей, ПАВ, оптических отбеливателей, закрепителей и др. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату является способ, состоящий в фильтровании подкисленной серной кислотой очищаемой сточной воды через загрузку из железных стружек и последующей стадией нейтрализации и коагуляции. Недостатком этого способа является невысокая степень очистки и значительная продолжительность процесса. Как показали исследования, при очистке воды путем подкисления серной кислотой до pH 4,0 и фильтрации через железную загрузку с последующей стадией нейтрализации и фильтрации со скоростью 5см3/см2×мин, степень очистки от красителя типа ярко-красного 5СХ составляет 25,9% неионогенного ПАВ типа синтанол ДТ-7 13,6%, полное время очистки составляет 216мин. Задачей изобретения является разработка способа очистки воды от органических веществ, в котором, путем использования новых операций, достигалось бы повышение степени очистки и сокращение продолжительности процесса. Поставленная задача достигается тем, что согласно способу очистки от органических веществ путем фильтрования подкисленных сточных вод на расстоянии (0,1-0,5) от длины слоя загрузки по ходу движения сточной воды вводят пероксид водорода и процесс ведут при pH 2,0-4,5 и температуре 20-65°С. В качестве металлической загрузки фильтра используют материалы, изготовленные из d-переходных элементов 4 периода периодической системы элементов, или их сплавы. Для подкисления воды используют сильные минеральные кислоты или их растворимые соли. При подкислении возможно использование смеси минеральной и органической кислот. Фильтрование возможно проводить в присутствии солей d-переходных металлов 4 периода в низкоосновном состоянии. Как было установлено, введение пероксида водорода приводит к образованию в растворе окислительного комплекса пероксид Me (низко валент., высоко валент.) Окислительное действие этого комплекса наиболее характерно проявляется для d-переходных металлов 4 периода с низкой степенью окисления. Реализация известных способов очистки не приводит к образованию упомянутого комплекса, что не позволяет им достигать степени очистки 80-90%, которую можно получить предлагаемым способом. При этом полное время процесса очистки сокращается в 10-12 раз. Пример осуществления изобретения. Готовят раствор красителя и ПАВ, идентичный по составу и концентрациям сточной воде, подлежащей очистке. В мерную колбу вместимостью 1дм3, содержащую 0,7дм воды, подкисленной серной кислотой до pH 2,0, вводят 40,0мг красителя активного ярко-красного 5СХ и 80мг неионогенного ПАВ типа синтанол ДТ-7. Доводят объем до 1дм3 водой, подкисленной серной кислотой. Свежеприготовленный раствор пропускают через фильтр, состоящий из двух слоев (65+65 штук) стальных стержней из стали марки СТ-3, диаметром 0,9мм, длиной 95мм. Через патрубок на высоте 0,1 слоя загрузки фильтра по ходу движения воды 10см вводят 33%-й пероксид водорода. В течение опыта пропускают 800см3 воды и вводят 20см3 пероксида водорода, опыт проводят при скорости фильтрации 5,0см3/см2×мин, время контакта (процесса) 16,0мин. В отобранных после фильтрации пробах фотометрически определяют содержание красителя и ПАВ. Получено, что степень очистки воды от красителя равна 98,0% (0,8мг/дм3) от ПАВ - 85,0% (12мг/дм3). Идентично описанному примеру были проведены опыты по очистке воды, содержащей красители и НПАВ со скоростью 2,5 и 10,0см3/см2×мин. Как при малых, так и больших скоростях фильтрации степень очистки воды предлагаемым способом выше, чем прототипом: при скорости 2,5см3/см2×мин. для красителя - 2,7 раза, для НПАВ - в 4,4 раза, при скорости 10,0 см3/см2×мин для красителя - в 6,7 раза, для НПАВ - в 9,5 раза. Соответственно, время очистки предлагаемым способом уменьшается в 11-12 раз. Конкретные результаты по заявленному способу приведены в таблице. В частности, показано влияние на степень очистки воды и время процесса предлагаемым способом: природы металлической загрузки фильтра (графы 1, 5-8), влияние способа подкисления (графы 1, 9-11), граничных значений pH (графы 1, 3), температуры (графы 1, 4), влияние места введения пероксида водорода (графы 1, 2), влияние наличия и природы используемых органических кислот (графы 1, 12-15), влияния наличия и природы примесного электролита (графы 1, 11-21). В таблице также приведены результаты, полученные при попытке реализовать очистку воды известным способом [4]. Из приведенных в таблице данных видно, что для различных типов красителей (активные, кислотные, прямые и хромовые) предлагаемый способ позволяет получить степень очистки 84-97%, а для ПАВ 72-82%. Время очистки воды от смешанного загрязнения (краситель ПАВ) составляет 10-17 минут (в случае НПАВ среднее время очистки 13,6мин., в случае АПАВ 13,2мин.). Сравнение полученных результатов по предлагаемому способу и прототипу показывает, что степень очистки воды предлагаемым способом выше, чем прототип: для активных красителей примерно в 6,9 раза, для кислотных примерно в 6,7 раза, для прямых примерно в 8,6 раза, для хромовых в 6,3 раза, для анионактивных ПАВ примерно в 8,1 раза, для неионогенных ПАВ примерно в 9,1 раза. Сравнение с результатами реализации способа-прототипа показывает, что время достижения наименьшей концентрации загрязнения, состоящего из красителя и ПАВ сокращается при использовании предлагаемого способа в 10-15 раз. Следовательно, предлагаемый способ позволяет в 10-15 раз уменьшить время очистки, а следовательно, во столько же раз и объем очистных сооружений. К достоинствам предлагаемого способа мы считаем также необходимым отнести: - возможность использования для подкисления стока недефицитных минеральных кислот или их смесей, или кислот, содержащих примеси солей d-переходных металлов 4 периода таблицы элементов, что позволяет использовать для целей подходящие сточные воды или отходы других производств; - возможность использования для загрузки фильтра металлических стружек сталей, различных сплавов без необходимости их сортировки и предварительной очистки от загрязнений; - позволяет работать в широком температурном интервале; - позволяет регулировать скорость и глубину процесса очистки и окисления путем изменения соотношения минеральной и органической кислоты в сточной воде, кроме того, позволяет вводом органической кислоты уменьшить содержание минеральных анионов в очищенной воде; - позволяет более тонко регулировать и поддерживать pH, чем оптимизируется процесс окисленияфильтрации; - обладает высокой универсальностью, т.е., позволяет производить очистку практически от любой смеси красителей и ПАВ; - является экологически чистым, так как для окисления используется пероксид водорода - легко разрушаемое вещество.