Способ очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений



Владельцы патента RU 2658404:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)

Изобретение может быть использовано для очистки бытовых, технологических, поверхностных, сельскохозяйственных сточных вод от растворенных органических загрязнений. Способ очистки включает обработку сточных вод адсорбентом, разделение обработанных сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный адсорбент, сбор твердого осадка и его обработку в условиях сверхкритического водного окисления при температуре 450-600°С и давлении 22 МПа до полного окисления органических соединений. В качестве адсорбента используют органосодержащие горючие отходы, содержание органических веществ в осадке доводят до значений химического потребления кислорода 50-300 г O2/л. Обработку в условиях сверхкритического водного окисления проводят в отсутствии окисляющих веществ. Способ обеспечивает упрощение технологического процесса, снижение энергетических затрат, повышение экономической эффективности. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к химической промышленности и предназначено для очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений и может быть использовано для очистки бытовых, технологических, поверхностных, сельскохозяйственных и др. сточных вод.

Известен способ физико-химической очистки сточных вод с помощью коагулянтов и флокулянтов (Драгинский В.Л. Коагуляция в технологии очистки природных вод / В.Л. Драгинский, Л.П. Алексеева, С.В. Гетманцев. - М., 2005. - 576 с.). Сначала коллоидно-растворенные примеси связываются в хлопья коагулянтом, после чего флокулянт производит их агломерирование в крупные образования с достаточным для осаждения весом. Обработанную таким образом загрязненную воду затем фильтруют. После очистки воды коагулянты и флокулянты подвергают регенерации. Регенерация может производиться путем обработки щелочами, кислотами, прокаливанием или термообработкой при повышенных температурах.

Недостатком известного способа является то, что приходится использовать специально изготовленные коагулянты и флокулянты, производить затраты на регенерацию, что делает процесс очистки сточных вод экономически неэффективным.

Известен способ очистки сточных вод с использованием отходов производства (Патент RU 2425807. Способ очистки сточных вод от ионов кадмия. Акаев О.П., Цветкова А.Д., Акаева Т.К., Свиридов А.В. Подача заявки 2010-03-15, опубл. 10.08.2011), в соответствии с которым для очистки промышленных сточных вод в качестве адсорбента используют отход производства фторида алюминия - кремнегель. Способ обеспечивает высокую степень очистки сточных вод и способствует утилизации многотоннажных отходов производства фторида алюминия. Использование отходов производства в качестве сорбентов снижает общие затраты, но не решает задачи регенерации адсорбента.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ очистки сточных вод, описанный в патенте 2481273 (Патент RU 2481273. Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения. Соловьев Р.Ю., Пронская Т.В., Федотов А.В. Подача заявки 2011-09-14, опубл. 10.05.2013). Способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий: обработку сточных вод адсорбентом до достижения заданной степени очистки сточных вод, разделение обработанных сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный адсорбент, сбор твердого осадка и его обработку в условиях сверхкритического водного окисления до полного окисления органических соединений. Этот способ очистки сточных вод по своей технической сущности наиболее близок к заявленному способу и принят за прототип. В качестве адсорбента авторы используют наноструктурированный бемит в виде агрегатов размером 5-20 мкм. В условиях сверхкритического водного окисления происходит полное окисление адсорбированных органических веществ и регенерация бемита для его повторного использования.

Недостатком известного способа является то, что бемит быстро теряет свои адсорбционные свойства (не более 3-4 регенераций) и требуется его частая замена, что делает использование бемита экономически невыгодным даже при очистке сточных вод с значением химического потребления кислород не выше 1000 мг О2/л. Кроме того, способ требует введения дополнительных технологических операций фильтрования конденсата для выделения бемита и его сушки перед повторным использованием.

Технической задачей изобретения является упрощение технологического процесса за счет исключения технологических операций регенерации адсорбента, снижение энергетических затрат, повышение экономической эффективности за счет одновременной утилизации твердых и жидких органосодержащих отходов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий обработку сточных вод адсорбентом до достижения заданной степени очистки сточных вод, разделение обработанных сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный адсорбент, сбор твердого осадка и его обработку в условиях сверхкритического водного окисления при температуре 450-600°С и давлении 22 МПа до полного окисления органических соединений, согласно изобретению в качестве адсорбента используют органосодержащие горючие отходы, содержание органических веществ в осадке доводится до значений химического потребления кислорода 50-300 г O2/л.

В качестве сорбента можно использовать промышленные и сельскохозяйственные отходы различных отраслей промышленности, а в качестве окислителя использовать кислород, озон, перекись водорода или воздух.

При значении химического потребления кислорода в осадке менее 50 г О2/л не обеспечивается автотермичность процесса и требуется дополнительный подвод энергии для протекания самопроизвольной экзотермической реакции окисления. В аллотермическом режиме образовавшихся горючих газов недостаточно для их сгорания в воздушной среде. При значении химического потребления кислорода в осадке более 300 г O2/л происходит неполная деструкция органических веществ при автотермическом и аллотермическом режимах работы реактора в непрерывном режиме, забивание коммуникаций адсорбентом. В автотермическом режиме большое количество тепла экзотермической реакции окисления вызывает необходимость проведения специальных мероприятий для охлаждения корпуса реактора, что усложняет и удорожает процесс.

Обработка в сверхкритических условиях при температуре менее 450°С в присутствии окислителя не позволяет в некоторых случаях достигнуть полной степени окисления, в отсутствии окислителя может происходить смолообразование и забивание коммуникаций. При температурах выше 600°С резко усиливается коррозия металлических деталей, уменьшается запас прочности корпуса реактора.

В предложенном способе отпадает необходимость выделения из реакционной смеси адсорбента для его повторного использования, в сверхкритических условиях обеспечивается практически 100% деструкция органических и стойких органических загрязнений, экологичность процесса, проходящего в замкнутом объеме, в присутствии окислителя выделяется дополнительная энергия от сжигания отходов, а без окислителя образуется горючая смесь газов, которую можно использовать в качестве топлива, в том числе для производства электрической энергии, и в результате этого повысить экономическую эффективность процесса.

Способ поясняется следующими примерами:

Пример 1.

Экспериментальные исследования по адсорбционной очистке проводили на стоках творожного производства - кислой молочной сыворотке. Исходное значение химического потребления кислорода составляло 12 г O2/л. В качестве адсорбента использовали отходы производства гречневой крупы - молотую гречневую лузгу в концентрации 200 г на 1 л раствора. После перемешивания и отстаивания значение химического потребления кислорода в растворе уменьшилось до 5 г O2/л. После третьей обработки содержание органических веществ в растворе уменьшилось до значений, допускающих сброс в канализацию. Значение химического потребления кислорода в осадке составляло 150 г O2/л. Обработку в условиях сверхкритических параметров воды проводили при температуре 450°С и давлении 22 МПа в присутствии окислителя (раствор перекиси водорода). После обработки значение химического потребления кислорода в конденсате уменьшилось до 0,25 г O2/л. Конденсат представлял прозрачную жидкость без инородных включений.

Пример 2.

Эксперименты проводили как в примере 1, но в качестве отходов использовали отходы производства подсолнечного масла (подсолнечная лузга). Значение химического потребления кислорода в осадке составляло 350 г O2/л. Осадок разбавили исходными стоками до значения химического потребления кислорода 300 г O2/л. Обработку в условиях сверхкритических параметров воды проводили при температуре 530°С и давлении 22 МПа в присутствии окислителя (кислорода воздуха). После обработки значение химического потребления кислорода в конденсате уменьшилось до 0,30 г O2/л. Конденсат представлял прозрачную жидкость.

Пример 3.

Эксперименты проводили как в примере 2. Значение химического потребления кислорода в осадке составляло 50 г O2/л. В аллотермическом режиме (без присутствия окислителя) образовались газы, содержащие преимущественно метан, этан, этилен и оксид углерода. Рассчитанная низшая теплотворная способность составила 7,3 МДж/м3. По величине теплотворной способности газ подобен генераторному и доменному газам.

Пример 4.

Эксперименты проводили на стоках содержащих стойкие органические загрязнения (полихлорированный бифенил). Значение химического потребления кислорода в осадке составляло 15 г O2/л. В качестве адсорбента использовали отходы производства гречневой крупы - молотую гречневую лузгу в концентрации 200 г на 1 л раствора. После перемешивания и отстаивания значение химического потребления кислорода в растворе уменьшилось до 4 г O2/л. После третьей обработки содержание органических веществ в растворе уменьшилось до значений, допускающих сброс в канализацию. Значение химического потребления кислорода в осадке составляло 165 г O2/л. Обработку проводили при температуре 600°С и давлении 22 МПа в присутствии окислителя (раствор перекиси водорода). После обработки значение химического потребления кислорода в конденсате уменьшилось до 0,2 г O2/л. Конденсат представлял прозрачную жидкость без инородных включений.

Применение предложенного способа позволяет упростить технологический процесс за счет исключения технологических операций регенерации адсорбента, снизить энергетические затраты, повысить экономическую эффективность за счет одновременной утилизации твердых и жидких органосодержащих отходов.

1. Способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий обработку сточных вод адсорбентом до достижения заданной степени очистки сточных вод, разделение обработанных сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный адсорбент, сбор твердого осадка и его обработку в условиях сверхкритического водного окисления при температуре 450-600°С и давлении 22 МПа до полного окисления органических соединений, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют органосодержащие горючие отходы, содержание органических веществ в осадке доводится до значений химического потребления кислорода 50-300 г O2/л.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку в сверхкритической водной среде проводят в отсутствии окисляющих веществ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоаналитической химии, конкретно к технологии сорбционного извлечения из водных сред радионуклидов цезия, их концентрирования и определения содержания в исходном растворе.

Изобретение может быть использовано в области хозяйственно-питьевого водоснабжения при получении питьевых вод. Для осуществления способа проводят контактную коагуляцию сульфатом алюминия с фильтрацией на загрузке зернистых контактных осветлителей и последовательное введение хлористого кальция и соды технической.
Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод процессов нанесения гальванических покрытий. Для осуществления способа сточные воды, содержащие соединения хрома(VI), обрабатывают соединениями титана(II или III) в количестве 100-200% от стехиометрического при интенсивном перемешивании с последующей корректировкой рН среды до значений 8,5-9,0, осаждением хлопьев гидроксида хрома(III) и фильтрацией.

Изобретение относится к устройствам для электрохимической активации воды и водных растворов. Устройство содержит систему подачи воды, блок питания и реактор с диэлектрическим корпусом, в котором размещены разноименные электроды и ионопроницаемая диафрагма, выполненная в виде биполярной ионообменной мембраны, катионообменная сторона которой обращена к катодному пространству, а анионообменная сторона - к анодному пространству.

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам. Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания включает стол с горизонтальной и вертикальной установочными поверхностями, на которых размещены питательный насос 1 с водонапорной магистралью, накопительный бак 5, механический фильтр 2, соединительные патрубки, задвижки отбора пробы и запорную арматуру.

Изобретение может быть использовано в водоподготовке и водоочистке для очистки и обеззараживания питьевой и сточной воды. Способ введения коагулянта включает подачу коагулянта (2) в очищаемую воду, находящуюся в трубопроводе (1), активирование коагулянта путем перемешивания его в воде.

Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов заключается в пропускании раствора через неподвижный слой набухшего гранулированного адсорбента, полученного из целлюлозосодержащего материала (ЦСМ), выбранного из древесных опилок или короткого льняного волокна фракции 0,5-1 мм.

Изобретение относится к обработке воды или нефти инфранизкочастотными акустическими колебаниями и может быть использовано в физиотерапии, промышленности и сельском хозяйстве.

Группа изобретений может быть использована в области добычи нефти и газа, при обработке жидких отходов для нейтрализации растворенного кислорода для их использования в системе поддержания пластового давления.

Группа изобретений относится к системе (10) охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, для литьевых форм и к устройству для смешивания воздуха и очищенной воды.

Группа изобретений относится к непрерывному тепловому гидролизу шламов и может быть использована в энергетике, технологиях обработки и утилизации шламов. Способ непрерывного теплового гидролиза шлама, содержащего органическое вещество, включает в себя стадии, на которых: осуществляют обезвоживание и гомогенизацию шлама, одновременно инжектируют рекуперированный водяной пар в шлам и перемешивают, получают первичную однородную смесь, одновременно подают первичную однородную смесь и инжектируют свежий водяной пар, перемешивают, получают вторичную однородную смесь, подают вторичную однородную смесь под давлением и обеспечивают по существу поршневой режим потока в течение времени и при температуре, достаточных для теплового гидролиза органического вещества, получают рекуперированный водяной пар, охлаждают вторичную однородную смесь до температуры, позволяющей осуществлять последующее разложение содержащегося в ней гидролизованного органического вещества.

Изобретение может быть использовано для санитарной обработки шлама. Непрерывный термический гидролиз шлама, содержащего органическое вещество, включает одновременное нагнетание (100) пара под давлением в шлам и смешивание указанного шлама с паром при помощи динамического смесителя-нагнетателя (4) для получения однофазной смеси, направление однофазной смеси в трубчатый реактор (5) под давлением и обеспечение потока этой смеси в поршневом режиме в указанном реакторе (5) для обеспечения термического гидролиза органического вещества, присутствующего в указанном шламе.

Изобретение относится к области экологии и защиты окружающей среды, а точнее к способам обработки осадка сточных вод. Для уменьшения выброса вредных продуктов горения в окружающую среду при сжигании обезвоженного осадка сточных вод перед подачей обезвоженного осадка в камеру сгорания его смешивают с наночастицами гидроксида магния - Mg(OH)2, после чего подают в камеру сгорания и нагревают до температуры сгорания осадка.

Группа изобретений может быть использована в горной, пищевой промышленности, на водоканалах, предприятиях агропромышленного комплекса. Способ включает сбор пенного концентрата и нанесение его на подвижный носитель с последующим обезвоживанием и удалением сухого концентрата.

Изобретение относится к химическим реакторам для проведения реакций гидролиза в гидротермальных условиях, например, для гидролиза неорганических солей, получения оксидов и гидроксидов путем гидролиза солей металлов.

Группа изобретений может быть использована для переработки осадков сточных вод с применением альтернативных независимых источников тепловой и электрической энергии.

Изобретение относится к способу переработки нефтесодержащих отходов (шламов) и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях народного хозяйства, на производственных объектах которых имеет место формирование, складирование и длительное хранение в земляных амбарах или бетонных шламонакопителях любых объемов нефтесодержащих отходов - опасного источника загрязнения окружающей среды.

Изобретение может быть использовано для устранения отходов и шламов, образующихся при очистке сточных вод. Для осуществления способа проводят кислотный окислительный гидролиз поступающих отходов при pH от 0,1 до 5,0 и при температуре от 35°C до 100°C путем введения в массу молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента (загрузки); проводят щелочной окислительный гидролиз полученной массы, выходящей из кислотного окислительного гидролиза, при pH от 8,0 до 12,0 и при температуре от 40°C до 100°C путем введения молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента; затем проводят химическое кондиционирование массы, выходящей из щелочного окислительного гидролиза, путем добавления кислотного реагента.

Изобретение относится к термохимической обработке осадка сточных вод (ОСВ) и может быть использовано на очистных сооружениях, на станциях биологической очистки бытовых и промышленных стоков.

Изобретения могут быть использованы в области очистки сточных вод. Способ очистки сточных вод анаэробной обработкой первичного осадка (PS) в емкости для отходов (5) и отдельной обработкой пастообразного избыточного шлама (ÜS).

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Технология способа заключается в приготовлении активной смеси из адсорбента и инертного материала, смешивании активной смеси и механически обезвоженных осадков сточных вод и подсушивании смеси до влажности 0-20%.

Изобретение может быть использовано для очистки бытовых, технологических, поверхностных, сельскохозяйственных сточных вод от растворенных органических загрязнений. Способ очистки включает обработку сточных вод адсорбентом, разделение обработанных сточных вод на очищенные сточные воды и твердый осадок, содержащий загрязненный адсорбент, сбор твердого осадка и его обработку в условиях сверхкритического водного окисления при температуре 450-600°С и давлении 22 МПа до полного окисления органических соединений. В качестве адсорбента используют органосодержащие горючие отходы, содержание органических веществ в осадке доводят до значений химического потребления кислорода 50-300 г O2л. Обработку в условиях сверхкритического водного окисления проводят в отсутствии окисляющих веществ. Способ обеспечивает упрощение технологического процесса, снижение энергетических затрат, повышение экономической эффективности. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

Наверх