автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Глубокая очистка сточных вод с применением озона и пероксида водорода

О - "

С-АНКТ-ШтаРЕУРГСШ! И1Ш£1ЁШ>-СТГО1Т11ЯЬНКЙ ИНСТИТУТ

На правах.рукописи

ФИ.ДЛ Е Р • Хеярлк

глубокая степи сточных ¿од с пршщшеи ОЗОНА И 1ШГ0КСИДА. водою,пл

и

Специальность 05.23.04 - водосннб.к&шэ, какализшыя,

строктольшэ сиотеш охраш ноданх ресурсов

Автореферат дассврхахдаи па соискание ученой столона кандидат:? технических на ух

0<! в ;гг-1 !а тяч^у р I'

/992 Г.

Ряботе внаолаааа ь Санкт-Пех-ербургском кллонарно-ст; ¡-. -га»;!, нок институте.

Научный руководитель:

доктор технически.«: наук, профессор Б.Г.Мшуков

Официальное оппояэнтл:

доктор техничевквх наук, профзесор Ю.А .Ильин

кандидат технических наук, доцзн! Д.й,Акции

Ведущая орланквация: Гиярскога^нвсдоканал, Санкт-Петербург

еагаито сосговася

июня

тг г. в

15

час.

кн.гаседания спвилашгированного Совета К.053.31.03 в Санкт-Иэтэроургском шконердо-сгроитвльном институте не адресу: :Э80С5, г. С анк т -Из т зобур1 •, 2-ая Красноаомэйс.-еая ул., д. 4, .'¡онинский зо,1,,

О диссертацией, "мешю ознакомиться в фундаменгьльио.Ч Озйшогекэ ¡гсетитута. . •

" мая 1Э9£ г.

ЛвторвФэрат разослан

Ученый секретарь '' '

епэттиа.глгу.розаянэго "овета,

мшяилат техакчес^жи наук, потаят Г.П.Ксмина

мьтнш!

■ иаЬкгу-альнооть пзс'огы. Снижение оодоржзния органических ШЩнфь з том числе отражаемых покэзател&ч ХИК, окаензает-оя. шоохсдишм дто городских и производственных отечных- зед, а в особенности для поверхностных, дренакшх и других сшзд-фкчэсккх потоков, сбрасывэешх в водоем на 'гэрритораи городской застройки. По сакитэраыы норма?/ яэооходпдю «шзятз содержания органических примесей до 15 или 30 мг/л по ХЖ к тех случаях, когде ис учатавэется ра&бавдшиб а праешш«» сточных вод. Более сдоите задачи вэдэкгаюг лрйывЕШвнян& предприятия в тресованиях к составу сода, еспехпьзуамой даш" подпитки закрытия. к открытых оборотисс систем. Зачасти необходимо не только сникэЕйв ХБК, а ксхланбнне яз сос-газа коды определенных грутга оргзнетеских вещаете, H0to.roприятно влияющих на соновнае лкбо подгоговитадсьше опораэш производства. 8 дашюЗ работе рассматривались несколько из возможных вариантов, когда доотащэнша стотжнв вода (.БОСВ) направлялись на мотшЯ обдан с последующей хгодшмкой кегельной, а проаэво.дстаешо-дрвлакшв вода доочащглиоь до требования к технической воде.

Озонцрованлэ как способ доочлетка ке только обеспечивает снижение орггняческис загрязеониЯ и обеазараюшшяе сточных вод <СВ), но и продотЕрегдег навешшяе кислотных остатков, балласта солей, кморие тявг место нри испоиьзсвапки иных окислительных процессов дябо коагулздега.

Озонирование - прочего длгптмьтй, и в «иду шсояой избирательности реакшш огона с знгрягнбпял'гш, не веегда обеспечивает • необходямоз ешкоаке коютентряцай загрязнений. тоноифкзацпя процессов озонирования нозмина .тутом ксяольво-вгная наталкэптеров., а также рэагектоз, например, яврошда

водорода в т.п. Прилюнешо катализаторов и яэоокгадэ водорода позволяет повысить оОфвктквюоть саокирозангш, сократят:» про-дохймелькооть осработкк, увелгазь гдубдну очистки я уменьшить удельный расход озона на снятие ХПК. Внедрению совместно-« го сеткахния загрншошй • озоном и иероксадом водорода препятствует слабая яаучттоояь по его применению для глубокой о течки СВ.

Цель» диссертационной работа являлась разработка способа глубокой очиапе» СВ ни базе процесса озонирования с нр.шене;ш~ ем перохсада водорот, сбзоЕвчивающего с.щгшще концвктреций зя1рявк9ниЗ до нормативных требований к пооэоу з водоем или возврату в сиогепу ¡тромишшкого водоснабжения.

Программа кроэвденяя рабст, направленных на осуществление лосчавлонноЁ цели, включала:

- выбор герзсехгиБИОго направления глубокой очистки СВ с 1^пмояекле:у: озона;

- внязление каиОодеа э#актившнс реагентов и квтэлпгато~

. рев доочисткя биологически очиценных сточных вод (БООЗ) и ыате-катичезкоо списание кинетики катадолческогс озошроЕагля;

- изучены» эффективности оэоянс-лерохсвдного окисления БОСВ при разляных розах перохекдр зодорода и дродолжихешьЕос-. та обработка;

- кяучелте .сорбция загрязнений на акташровшшх ух'лях

' дредо совместного их окисления озоном и дарокевдом водорода; . - исслэдсфгиш методов иатеноифг.кации резлояокия эстагсн-дж колич&ств пероксэда »одерода поеме озокно-гтероксядного слиелеии».

ц В ?ися*римектах йаш исдоль

воваш Сиолоимесха очипазныо сточяне всдаг.Цутаана, елощйдки

ПО "йХйСЮТ4, 0 такпо гроизводстванно-др&нажше вода того ке сбьединешя.

Исследования зэлясз в лабораторных условиях и ка полущю-жзводственннх установках.

Научная ровдзра работн заключается:

- в йнтенсшрккапда процесса озонирования БОСВ и досстжеь ней болое глубокой очисти! дутэы прямеаенкя порокоида водорода;

~ в описании схюцЕфкчвасих особенностей процесса окисления н определении кинетическах параметров окисления црп совтлеотеом действии ооона и пероксигд водорода;

- в установлении условий погогения адеорбита загрязнений ка активирозашшх углях поело сзонло-пороксвдного окяслевкя}

- в выявлено возможности. иетексийокгида адсорбции органических загрчЕПОжй из БОСВ под воздействием постоянного электрического коля.

Практическая значимость и, цеа.тлпашш работн. Составлено ыагомагичогкое сшюагае процосси озонирования ,на базе тшщилов яесгашонаркоИ кинетики и ивдродинамичоской характеристики йар-ботажньгх реакторов. Разработана методика расчета реактора озокно-кероксндиого окисления я фильтра для удаления ос.таточшгк концентраций пероксида водорода. Подготовлен« ракомевдицаи по совместному пркменони» озона и пснроксвда водорода. Рекомаэдадта лередааг/ к использованию Иногизуту ЛотГ.Ш.ШЮХШ для проектирования узла глубокой очистки БОСВ Ьилаковског-о концерт "Яг-ряз" Саратовской области. Иодученнио результаты будут учтена яра разработке стратегии до обеззараживанию к. глубокой одстке КС В Берлинским Водоканалом. Эковомдаесиие аспект вффэкгаекоо-тл оаклкчаютея а снижения заграт мжсгроэкервш на 20...20$ во сравнению с простата сго;крОЕ;;н>:еи.

^дуо'^гшя Rocio-rfj. Озновныэ аолсиения диссертадионной работа дслояеш я обсртдеш на 47, 40 и 49 тучных конференциях ЖЯ ь Х.920, J.S9I и 1992 г?., на ВовсоЕзной каучцо-практичбскоа .жонфйревдии "Человек - труд - экология" в Волгохрадоком ИСК в IS90 г. ж на конференции ."Отечественный опыт внедрения промни-леншх очистных сооружений" в Севастополе з 1?91 р.

Щ'Сткапхн. По гаме диссертации одуЛииковазо три печатных работы.

Структупч и ocfesbi работы, Якссэрташшкная райог-а состой ив виидешя, ши глйв, обидах выводов, списка литературы и прк-дошшК. Она изложока на 168 страницах ышинописного текста, аммана&г 22 таблицу 24 рисунка к 204 наименования литературы.

fla'aemggy пр елстазл?иы:

~ результат« исоледоЕйниЗ хинэтка гроцасея оаокарования о лрямэнешш.) перохсида водорода;

« розздматк исследований по подбору аффективных катапиэа-торов дуют. ингенси^икшЕИ .глубокой отасткц озонированием;

- розультазы и<луироизводс2в«кных испытаний процесса оаон-Я0-пйр0Е0К.1Ш0Г0 окисления и его математическое списание;

- pssyaar«iH исследаваккл адсорбции загрпгттМ после озоа-но-шрорлиднохч) отменяя на агтавврованных углях;

. - результаты исследований методов шиэнсифакецая равжишшя оо1й?очпах кодлчэота иерокседа яодорода;

- рэ;«менвдздя ддя проакгкроваяия реактора г.онлостного ао~ йм?.зоБаякк оаоаа к пороксвда водорода и кагаяиткчиешго <3илм>~. ре для удглонлч пгрохсэда водорода,

; Умоеаиё «бизкйчтаяя С / - кпйисЕ'грйичй i -го вавдгд'вб в аш:е; I1 - сор&мдаж^ «■>-кссп; К - скшое-га скдсдеклч; К„ - кгжотоская

константа; Г - температура', 4 С; Э - эффект очистки; 0 - концентрация озона; ? - скорость реакции; - степенной показатель; £ - коэффициент ускорения; О - основание температурной поправки; (Г - стандартное отклонение; Нижние индексы

ж - для жидкости; исх - исходное значение параметра; оч - значение параметра в очищенной воде; о - начальное значение параметра; 4. - значение параметра через время "£ Сокращения

БОСВ - биологически очищенная сточная вода; ОБО - сзойовоздуш-ная смесь; СВ - сточная вода; У<Ю - ультрафиолетовое облучение; ХПК - химическая потребность в кислороде.

СОДЕРЗАНИЕ РАБОТЫ

Во введения обоснована актуальность проблемы и сформулирована цель диссертационной работы.

В первой главе анализируется соврег/ешгсе состояние исследований в области очистка прнрсдаах и сточных вод.

Наиболее обширное направление представляют работы, связан- . ные с изучением эффективности обеззараживания, дезодорации, обесцвечивания и удаления разных видов примесей и соединений. К другим направлениям можно отнести исследования по изучению растворимости озона в водных растворах его саморазложения, химизма цротекающих при озонировании реакции. Недостаточная эффективность озонирования при окислении загрязнений и длительность обработки объясняются высокой избирательностью прямых реакций озона с органическими соединениями, и наличием некоторого количества стойких к прямому воздействию озона соединений. Повышение скорости окисления и глубины очистки можно достиг-

нуть путем окисления с помощью гидроксильнкх радиолой гла применения катализаторов.

На основе литературного анализа можно предполагать, что лучшим катализатора)® дня озонирования могут служить металлы переменной валентности с недостроенными о"- и / - орбата-ляки, нанесенные на 'механически прочные носители: оксид

- алдаиния а/ила пеолиты.

Гкдрохсильяыв радикалы образуются ь ходе озонирования при поишанюдс значениях рН, при использовании или пероксада водорода» Пошиенна рН нецелесообразно звкду необходимости последующая нейтрализация вод в накопления содой. Использование комбината УК5 к озона рекомендуется при небольших расходах вода, если вела не обладает высокой цзотностькз и яе содержит соединен^, сорбирующихся УЗО в такси же спектре, как озон.

Наиболее перспективным методом окисления является совыест-ное действие озона и пероксида водорода, Большинство исследований пс данному способу можно отнести к исследованиям на ко-двлхнах растворах, что не дает возможности переноса результатов на роальше вода. В области глубокой очистки СБ литератур шо да пни е фактически отсутствуют, что привело к необходимости пэу ченкя »того процесса на реольнш: СВ. Сс|ормулнровакы задачи исследований к выбраны объекта для проведения робот.

Во ртогоЯ гллве приведена результата лобораторных исслодо-' . аяндй сзонно-пероксаддого мисд'лия и каталитического озониро-элная КСй. ;5зучек7.е ганогдки осуществлялось в статической ре-апори с ызхашхчесюад ябремезиюниеы, чтобя снять всо ограначе-кая кагсовттс.са» зроаодалясь из 50Са сташки ог-

■раг.т г.Цтгга-ка. ''.сслаадватось иаудае продолтателькестк тсшип »а ■»^скткдйосп. счсггл! г,о шимуллыклу гоказатож

загрязненности ХПК.

Согласно полученным экспериментальным данным при чистом озонировании скорость окисления очень быстро снижается. Например, усредненное значение коэффициента скорости при продолжительности озонирования 5 к 30 минут составляет Э,9*1СГ3 и 3,4-1(Г3 д/(мг-шн) соответственно, то есть сшкиется почти в три раза. Начиная о двадцатой минуты, ХПК снижается на I мг/л з течение 10 икнут, С такой скоростью проводить озонирование нецелесообразно. За час озонирования достигалось снижение ХПК от 37,2 мг/л до 16,5 мг/л.

Изучалось влияние дополнительного добавления пероксида водорода на процесс озонирования. Пароксид водорода дозировался перед началом озонирования в Б0С13.

Полученные экспериментальные данные показывают, что добавление пероксида водорода обеспечивает значительное ускорение процесса окисления остаточных загрязнений в БОСВ. При дозах пероксида водорода 2 и 8 мг/л сшкение ХПК до 1"5 мг/л в очищенной СВ достигается за 20 и 15 мин соответственно, го есть продолжительность обработки уменьшается в 3...4 раза.

В результате анализа и математической обработки экспериментальных данных установлено, что совместное окисление озоном и пероксидом водорода модно описать уравнением псевдопервого порядка с нестационарной кинетикой в интегральном виде:

, л/ ;

Получена эмпирическая зависимость коэффициента скорости окисления загрязнений БОСВ г.Пуягама

Кхак 'Г2 Ко-Ь'^Рм , "»>''■ /2/

"ь

где; Кд - значение константа скорости (0,0528 кик"1);

Л - значение показателя множителя, отражающего нестацио-карность процзсса окисления (0,477); яоправочный коэффициент, учитывавший ускорение ско~

£ £

роста окисления за счет введения пороксида водорода: - -0,ОО4£/-С,^ . /3/

Степенный показатель и кинетическая константа в уравнении /2/ получены при температура 15°С. При кной температуре

г /г «= * хм 'О , /4/

где & - основание температурной поправки, равное 1,036.

Уравнение /2/ обеспечивает удовлетворительную корреляцию расчетных и экспериментальных данных (величина невязок расчетных и опытных данных находится в продолах 202).

Серия экспериментов по выявлению влияния рН показала, что яри характерных значениях для Б0СВ рН 6,5,.,В,5 коэ!ф;атлонт скорости окисления меняется незначительно, то есть этим влияни-о« ?,шю пренебречь. Путем исследования дробной дозировки пероксида водорода установлена возможность сокращения на 50# расхода пероксада водорода (например, при добаэлении пероксида водорода в количество 4 :а'/л в начале окисления и чероз 5 шш.)

Исследования по каталитическому озонировашда сводились к подбору эВДоктааного работоспособного катализатора и изучению 'ккнвтака процесса окяслекая.

Шла проворены кодп^шаровшашо катализаторы на основе алг>-гсс.-иик-з:л АГК в цеолита ЦБШАР, вриысняошо э нефтесорера^отке. Ахтх&жуа коигонентоиг этше катаггзатороь, пешке оксидов в ш-дрелг^г.-теь оуссцлхх элементов, яьдяда« средянед'л иедд,

ЬЖл<\М, ье-«!-сигу Я У.ССЬЛЬТГ!. ИСПЫТНЕОГХЯ »»иГаЯегсОДеркаЯйЯ X»-

татааагср пиролюзит.

("оханическуго прочность катализаторов очинивалась по выносу Еэввшешшх золеств в гроцесое озонирования дясталировенной вода, п химическая стойкость - по содоркатю чтшошш компонентов после озонирования. Обоим требованиям соответствовали лз гроворенннх квтализатсрсз ЦВОМР, АСК я КООйяьт на АСК. Их пктшшость исследовалась статачйскнм методом в термостатированном реакторе, снабженном вращающейся корзинкой для катализатора.

Из всех проверенных катализаторов самим лучшим является катализатор АСК-Со. Он очень интэнсквло окисляет загрязнения за 15..45 мин, и при этом остаточная концентрация ХПК находилась в пределах 17...20 иг/л. Дальнейшее снижение- ХПК происходит очень медленно.

Процесс каталитического озонирована БОСБ моняо описать уравнением реагции второго порядна с яеетаЦйонарной кинетиксй :

" ^хях * О* '

Коэффициент скорости окисления является функцией от времени:

КХП1С *./(#Г-мим). /6/

йначения степенного показателя и кинетической константы полученных для катализаторов, удовлетворяющих требованиям мохони-чвекей щ>стос?и к хякическоЯ стойкоста, представлены в табл. I.

Таблица I

Значения кинетической константы и степенного показателя при озонировании. £0СВ г. Панкина (Т = .15°0)

Тип катализатора К

о

Алюмосиликат АСК. ' 7,К • Ю-"3 0,365

КоЛйльт на АСК 1,13 • 1(Г3 0,738

ЦЭЖА? .7,33 • 1СГЛ о

Прхменотее данных катализаторов не позволило достигнуть тажой же глублкь' очистки. как при озодао-пороксидвом окислении.

¡В третьей ща;ке представлены результаты исследования по дсочлстке СВ. Кояе°яой сады? даю;ого этапа экспериментов являлось снюшше ХЩ до требований, догтускаикх последущуц подачу воды на ионный ойман (ХПК и ззвезоыше вещества должны шть яз вшэ 8 \т/г>.. Приведены рчзультати полуароизводствоиш« игггк-тенкй на биологичаокк очкцошшх хозяйстаокно-бытовнх к гроиз-водствоюзо-дреза-гных СВ ПО "С€С£ОШ'1" г.Кяетаоэппа. Прдншши-алыше технологические схемы по доочистке €¿3 ирадоивлаш «а рис.1 и 2.

Реактор для озсшроэаяия представлял п-г оойп стшшпшую колошу'дааметром 0,1? ы и высотой тэзотадхостногс слон 3,С и, Э качестве аэратора применялся дисиоргатср из пернатого титаяа. Режим работы барботаздой колонии Сил принят протисоточншл. При ОЗОНйрОВЗНПК хоз.-битового стоки дозы порокепдп водорода созть-ыиы 0; 2,0; -1,0; £.0 мг/д и продолжительность обработки по подо мегшллоь а пределах 12,5., .30 мш. Лозп породила водоро?У> при сзогл:рэмш;: ^оагюодстведао-дрэнл.'чюг-с стогл варьировали й градвяэх 0...8,0 кг/л, а гфсдмшатолыюсть озрябогш «оставила й 2С лй'-Н.

У,сходам!'. состав СВ перед узлом оуиироь'щич предстиален в

поЯ для о з с: т с>- г. о р о •: с:: у * его с;-.:1'.лыгая хоз.-<5ыто«о-г> етегл ясл дога вдрокопл"» водгреда А и/л (тиОл.З). При г.^'дсогтдтсуплости о-брсооткх ¡2,5 ылн очйсгм! по Х!!К геи';>-.

гл1ся Г' гредвздх 3&.1...•!£,У', п ара чистой л;лччи

г«а«?ка сос-глядягт Со,Г., .3:., :■„".. Уьо.течкмот«/. г^-'гиа очкет«, тр.*. Х-т.-: я-:«{>-гйсм сэ«м;гг-г-.'гл: а —гст^'-г.ъГ:

U III i

h

'ГГГПГГ%7^

ч)№)1гЪ>

emear. ote

м............

Ю

-J1

д гагалил&цие

tí

в

7kW

амщ лея?

'/////У/

icar

jíwwKWie

-0

ПРОМЬ'Ык/t

ы>8ы

V//A

/ ' \'

• ' . !

Г

Pr'c.I. Тохнологичоская схема подупроизиодствешой установки по доочдегке оточгых ЕОД

I - якспоргшенталькцй коридор аэротекка; ? - блок с затопленной загрузкой; 3 - произволстзешчй вторичкый ' отстойник; 4 - производственной скорцй фильтр? 5 - насос для подачи вода на полупроиэводственную установку; б, S, 12 - емкости для сбора обрабатываемой вода; 7 - экспериментальный скорый фильтр; Í) - дозировочный бак для KgO.¿i 10 - роак-тор озонирования; II - озонатор; 13 - фильтр глубокой очистки ■

оаеядги.

итгЬг

и

л/■

<ми>а*, алс-

лил

£

-о*

сл.л л

и-Л-т

17,0.2. Техн сл о г.п ее. ¡;ая схигл глубокой очистки ироиэводстееи-НО-ДреПаУиШХ СЗ

I - сухость исходной вода; 2 - реактор озенирозаикл; 3 - одао-"'!.1- ддл водорода; - озонатор

~СС>0зМ!1р; 5 ~ гтрс1.,1.'*7точ-н;у; «».-ость дгл СБ; С -- ;яхугр глу'оу.сй ОЧ'ЛЙТУД.

Таблица 2

Состав сточных вод перед узлом оэсиированая

Показателя состава вода

Чизлагаюй зиатониэ

для хознйсг- для проиэвол-вешо-бито- стаешю-дро-вого стока какого стока

На трата, иг/л

¿ость-.ость едкая, %з^-шм/л

;.';и-.Г:роо1::)т-иок, ит/л

р" 'м.т.е.,3 ' у

7,8 0,0

ЙК, иг/г. 30,1-53.р 29.0-43.0

39,3 37,0

Взвешенные вецчетаэ, кг/л 1р.4-10.6

7.« 10,6

СухоЬ остаток, иг/л 930 - ЗОСО

849 1070

Хлориды, мг/л - ж К? .'.'Я:

112 138

Ортг<оофчта, кг/я м.з-гб.а

15,в ео.2

Л'.у.!СН1ь!Н!).) азот, !!г/л и.~ Жй

1С, с зол

¡¡лтрити, мг/л Д.?, -

4,е

34.8

10.0-18.6

14.9

зс»з

Г". Д л',..!} 15,6

¿'¿¿¡¿ЕЛ

33.

дорода 0 и 4 иг/л эффокт очясиси по MIS находится в продолах. 36,0...41,7 я 45,9...50,6$ соответственно. Приведенные выше данные получены при температуре вода б,0...6,б°С. Повышение температуры увеличивает скорость окисления и глубину реакции окисления.

Для снижения ,ХЗЕК в очищенной воде до 20 мг/л удельный расход озона составляет 1,29 ыг03/мгХПК и 1,74 мгОа/мгХПК при озонно-порокоидном окислении с дозой пороковда водорода 4 га/л и чистом озонировании соответственно. Выаокоэ згаче'ша удачь-ного расхода озона на граш снятого ХШ< при чистом озонировании связано со существенным влиянием бакоразложенил озоня.

Анализ результатов озонирования проазводствешю-пренакно-го стока показывает, что процесс окисления протекает бли&ок к аналогичному в БОСВ (*габл.4).

Установлено, что существует очень уакий диапазон доз пе-роксида, который обеспечивает лаксигальный эффект очистки. В случае произьодсгвеннс-дренажш/х СЗ оптимальная доза находится в пределах 4. ..6 мг/л. Передозировка пероксада водорода (8-мг/л)

Табтаиа 3

Усредненные результаты полупроизводствэшшх испытаний по совместному озонированию хозяйственно-битового стока

Д]рза пе-роксцда водорода,, мг/л Лшдолки-тельноегь озонирования, шн. Расход ОВО, м3/к3 воды мг/л Эхпк, УделышР расход озона, мгОд/мгХПК

.1 г 3 ' 4 о 6

12,5 • 1,62 25,8 32,6 1,27

0 19,7 1,51 22,6 35,1 1,31

29,7 . 1,99 ¿1,1 38,6 1,66

X I

I 2 3 4 ,. , 5 ь

12,5 1,35 25,6 32,7 1,32

2,0 19,7 1,40 24,0 3S,3 1,37

29,7 1,37 21,1 42,6 1,69

К,Ь 1.42 20,2 42,8 1,29

4,0 £9, S 1,56 16.5 43,4 I.4Í)

МЭ.7 2,03 18,9 ¿3,6 1,45

12,5 1,46 24,0 35,5 1,25

ß,0 10, Э I,4£ 22,9 36,9 2,40

29,17 1,87 18,6 42,5 Î.6C

Таблица 4

Усреднении« результат* полунроизводствеашас испытаний по совместному оаснирскшлю гооичаодствэнно-дреяаЕного стока

¡W.OH^O iicxcpo- дг, да/л И^ОДОЛКИ-ПЛМХСГЬ ojorapo- РЭНИЛ.. Mil! мг/ч хпгот. ЭХЛХ' If /« Удплш.'й caoход сзока, urC,

t '3 3 . 4 5 Г,

т<1,9 06,5 26,2 27, g I.Î.O

0 19,7 ¡3,5 "J * «V , . 32.1

14,4 07,9 2.5.0 34,'/ 1,С/.

г, и

10,7 33,1 SI.6 í,-J'7

л ; » » II1. Г- ' «2,5 . л ,03

i i», 7 U, í IV.C ß " Л

| V. ¿V ~ О », «k. »1 -ч '.i » ^ -

1, ' ' M 3 с

не обеспечивает ускорения процессе окисления загрязнений, а привода* к перерасходу озона вследствие саморазложения. Удельный расход озона колеблется в пределах 1,58...4,13 ыг08/мйСТ1К.

Показано, что процесс совместного окисления озоном и поро-коидом водорода в протавоточлоЁ барботежной колонне достаточно адекватно описывается (по модели идеального смеиэноя) уравнением нестационарной кинетика решении певддопервого порядка:

-7**Г ' /7/

При обработке подученянх экспериментальных данных получена эмпирическая зависимость коэффициента скорости окисления загрязнений биологически очищенного хозг-бытового отока:

Лдйг /8/

Определены значения стапенного показателе и кинетической константы для отдельных доз пероксида водорода. Для оптимальной доэн перокевда водорода 4 мг/л уравнение /8/ с учетом температурной поправки принимает вид уравнения /9/:

-С, 33* Г-Г£ .„,

Л>вк -0,66^ ' -.1,036 /9/

Эффективность использования озона б лротивоточной барбо-тажной колонне при совместном действии озона и иероксадз водорода находится в пределах 90%, то есть на 20$ вкне, чем у чистого озонирования.

Установлено, что остаточная ковдентр^ия растаоренних органических вещесгз поело озошо-пероксидного окисления в хоз.--битовых СВ составляет С,0 от/л при ХЕК 17,6 мг/л. Дчльнейшее ошженио Е1К до ■ требований подачя водя на ионш;Я обмен ооудесг-влллоезь путем сорбшш'загрязнений на активированных углях;.

Аналэз литератур» по сорбции остаточных зырязно-ний посла '

О.Ф

%

| л/ & «

^ «

I, > I ^

IX *

г/ X

У

г* о. а*

■

I

*Л

еа а7 от а я (а

Рио.З. Изотерма адсорбции загрязнений на АГ-3

озонирования показал, что фактически данные по сорбции загрязнений после оэонно-пероксидного окисления отсутствуют.

При проверке сорбциокноЯ емкости раэшх марок углей установлено, что лучше результаты из проверенных углей показал активированный уголь марки АГ-3. Построены взотерш адсорбции после чистого озонирования и озоиио-пвроксидаого окисления (рис.3).

Статическая сорбцнонная емкость АГ-3 при равновесной концентрации ХПКр = 8 от/л составляет для комбинации Од/Н^О2 Г » «. (2,60^0,06) мг/г. а для чистого озонирования в точение 30-гл ыинут: Г = (1,7^ 0,13) мг/г, т.е. сор<3цпонная емкость угли при ХГКр я 8 ыг/л для совместного окисления озоном п пороксидоы водорода на 452 вшге, чем для простого озонирования. Бмячшш емкости довольно низкие. Исисгчеш енходшо кривив концентрация загрязнений в услорхлх данампесхоа ссрбаза аа АГ-З зоолв езо:!-ио-перодсадкого окяслоадя. Установлено, что расчетов скорость*, фзльтремнад СВ терог, сдоЯ АГ-3 сжсгск 0,15. я следует сгкгг.гь •¿.0...3.0 и/ч. Лросчрк гитрязяеглЗ касгугтал доем точа о Счетро.

Заявлена принципиальная возможность повышения длктел?,поста работы сорбционного фильтра посла озонно-пероксидного окисления путем перехода на фильтрацию через биооорбер.

Перспективным путем интенсификации оорбцаи загрязнений на активированных углях является наложение постоянного электрического ноля. Сема угольная загрузка выступала в качестве анода. Напряжение на электродах и оалв тока менялись ь пределах 4.:. 19 и 6...30 мА. При скорости фильтрации 2 м/ч ХПК на выходе из фильтра снизилась с 7,0 кг/л до 2,0 иг/л в случав нало~ хеная постоянного электрического поля.

В четвертой главе приведены результаты удзлендя остаточных концентраций пероксида водорода после оаокнс-пероксидного окисления. ПДК пероксида водорода для рлбохозяйствешжх водоемов составляет 0,01 мг/л. Остаточная концентрация пероксида водорода при оптимальном режиме озонно-пероксидного окисления составляет 0,23...О,54 мг/л.

Анализ литературы показал перспективность применения гетерогенных катализаторов для интенсификации разложения пероксида водорода. •

Рззультаты аксперимента по разложению пероксида водорода под воздействием электрического поля доказали воамотшость снижения его концентрации на В8%, при двадцати минуткой обработке с напряжением 20 Вт и склой тока 80 ма. Применение КО в теч<*-ниа 10...20 минут не привело к ожидаемому эффекту по удалению пероксида водорода.

Гмлк проверены гетерогенные катализаторы, активными компонентами которых являлись металлы переменной валентности. Кро ме того испытала маргакецсодеркащий катализатор пиролюзит и ак титрованные угли АГ-3 и АУГ-М. Полное удаление пероксида водо

рода «-.беюяочивалось тысы.и пиролюзитом и ЛГ-3. Удаление перо-кон.да водорода на гароладите и ЛГ-3 описывается уравнением нестационарной кинетики реакции псевдопервото порядка:

fy %-tmKwt /ю/

При обработке экспериментальных данта на ЗВД UC-I032 получена эьшраческая зависимость для коэффициента скорости рнздонаппя и обоих случэях. Коэффициент скорос-га принишшт вид:

'b-t"*, *«»'' /и/

Кинетическая константа К0 дет АГ-Э равна 0,404; для япрслгоята 0,518. Констштн действительны при T=I5°C, а при иней температуре:

/12/

Теетературкоя поправка 9 для АГ-3 составляет 1,036, а для ппролоэата 0,98G. Установлено, что кинетическая константа в случае АГ-3 зависит от рН:

-7//>»\°><S

(У/ дз/

7

где Кц - кинетическая кокетадта при рН«?.

Уравнения /11,12,13/ обеспечивает хортую корреляция с экспериментальными дашшш, величина ягзязок расчетных « опитгшх данных находится в продолах ZQ%.

Р пяуоЯ r.-.эуе разрабстагш рекомовдадаш по г.туОокоЗ очитке СЗ озошю-поропсадним окисленном, прав ад они тахкпяо-эхсяоия-ческяо показателя совместного пржепзтая озогса л перокеддэ водорода и реаудьтати. пиедрондя результатов яссльдозлдaii.

Предгхшгш тщ т<гзгодотссы1<; схем/ пряткекях оголя-э-П'»-рскседнсго спаслони* для гд> îcs.oil спнстхх С.2. Ь oaancxaoçrs с-г трейсвшяЯ к ссдфшзе язвекбвша зе-лвгтв к оста «'тоа шаха-

траций пэроксида водорода перед узлом озонно-пороксидного окисления устанавливаются скорые фильтры, а после озонирования каталитические фильтры для удаления остаточных количеств перо-ксида водорода.

Разработана методика расчета реактора озонно-пероксидного окисления и фильтров для удаления остаточных концентраций перо-ксида водорода.

' Сравнение технических параметров чистого озонирования и озояно-пэронсидного окисления на базе хоз.-бытового стока приведено в табл.5. Для сравнения избран вариант очистки сточных вод до 20 мг/л по ХЛК как наиболее вероятный.

Таблица 5

Сравнение технических показателей озонирования и озонно-пероксидного окисления

Основной показатель Озонирование °3 + Н2°2

ХЛК на входе, мг/л 39,3 39,3

ХЛК на выходе, мг/л 20,0 20,0 '

Время обработки, мин 40 . ю

Доза пероксвда водорода, мг/л 0 •• • 4,0

Доза поглощенного озона, мг/л 33,6 24,9

Коэффициент полезного использования озона 0,95 0,9

Количество подаваемого озона, мг/л 35,4 27,7

Удельный расход электроэнергии, Вт/м3 . 0,849 0,664

Озонно-героксидное окисление обеспечивает сокращение расхода электроэнергии на 20...30$ по сравнению с чистым озонированием.

Разработанные рекомендации были переданы институту Лен-Н'.Е1Ш1Р0Х"ЛМ и использованы для проектирования узла доочистки

БОСО Балаковского концерна "Кгриа" Саратовской ослчстя на стада рабочего проектирования. Подученные результаты будут учтет* при разработке стратегии по обезьараживешю к глубокой очиегке БОСВ Берлинским Зодокшалом.

осномк швода

1. В результате проведенного литературного обгора пока-аано, что перспективными направлешт-ти катеноафикадаи глубокой очистки оточных вод озонированием является прямзноние хаташзаторсз в лорокс-ида водорода. Одним иа е<$фект*зннх катализаторов для доочисткп БОСВ озоном является кобальт на алюмосиликате.

2. Процесс окисления остаточных загрязнений в БОСВ озоном протекает боло о интенсивно о применением пороке ида водорода. В результате лабораторных' и полупройвводогаэяннх исследований глубокой очиотки БОСЯ озонно-пэрокоидкым окислением установлено, что процесс окисления. протекает в 1,5...3 раза быстрой, чем у простого озонирования, и обеспечивает более высокую глубину очистки от загрязнений.

.3. Предложено матем&тичеохое описание штатами прсцосса совместного окисления озоном к ¿орохокда водорода в вида ура». ноаия окоросга.реакщш поевдопервого порядка о нестадконарно!

ВЯЗО-ШКОЙ,

4. Изучеш» адсорбции т активированных углях продуктов, окисления &атра&нешгВ показало, что адсорбционная способяэозд. углей после совместного окаакеная выше, чей гкхую чистого его--иароавяи«. Еримоненкэ поогояяяого аяепхячеокого вшде-тельно говназвг зЗфохзквиоогь порбшя и ядалется церлсекгяыадч путем злтоксг^шжти. процеооэ ецпербцви сотаточикх за^шнетс? из екотяцк вод.

5, Проведанное лабораторные доследования яо удалению остаточных количеств цероксида водорода из вода свидетельствуют о преимуществе применения акгивироганкого угля марки АГ-3 и иаргаяецсодержащего катализатора до сравнению с другими кето-дами удаления пэроксада водорода. На основании результатов исследований разработаны рэксшндаши по расчету реактера совместного окисления и фильтра для удалении нероксида водорода.

6'. Разработанные рекомендации были гереданы институту Лек-ВШЙПРОХМ и использованы для проектирования узд:а доочиотзи ЕОСВ Еалаковсксго концерна "Игрив" Саратовской облаоти не стадии рабочего проектирования. Полученные результаты будут учтены Ирм разработке стратегии по обеззараживанию и глубокой очистке )30СБ Берлинским Водоканалом. Экономия электроэнергии по сравнению с простим озонированием достигает 20...30$.

Осдовнне положения диссертационной работы сщбляюват в сладу или материалах:

I. Хангальдкн Р.К., Фиддар X. Обеззараживание и доочистка -Зиолояачазма очпщоншх сточных вод.//Человек - труд - экология.

2. (¡идаер X. Глубокая очистка сточных вод озонированием./'/ Йсчледопэаш в обл. водоонаб., канализации, вентил. и кондишр. воздуха. - Макауз. темзг. сб. - Л.: ЛИСИ, 1931. - С.70-*73.

3. Ильма 0.ь1., Сиддер X. Каталитическое оаокировзпкв Сыто-зьс: сточных в од.//Довкпзио эффективности работы оистетл водосгаб.,

водоотевлеглг, очистки прар. и сточных вод. - Мгашуз. темат, сб. - Л.: ЛАСА, л991. - С.21-25.

Публикации

Тез кон докл. Вооооюэ. науч.-практ. конф. ~ Волгоград, -1990. С.К5-157.