Очистка сточных вод от фенола электрохимическим окислением (стр. 3 из 4)
Рис. 4: Зависимость степени очистки СВ от величины анодной плотности тока (iа)
Рис.5: Зависимость концентрации фенола в сточных водах от времени обработки при 1. iа = 0,5 А/дм2; 2. iа = 0,75 А/дм2; iа = 0,75 А/дм2, 3. iа = 1,0 А/дм2
Характер зависимостей показывает, что наивысшая степень очистки достигалась при плотности тока 1А/дм2 и при времени протекания процесса 25 минут. Однако, для обеспечения конечной концентрации фенола в очищенной воде не более 0,5 мг/л возможно проведение процесса в более энергосберегающих условиях: при плотности тока i а - 0,75 А/дм2 за время t - 25 мин. или при плотности тока i а - 1А/дм 2 за время t - 15 минут. В результате введения перед электрохимической обработкой узла дозирования раствора поваренной соли в очищенной от фенола сточной воде повышается солесодержание. С целью более полной очистки СВ от сопутствующих примесей, содержащихся в стоках НХЗ, и для обессоливания воды до нормативных показателей, в схему очистки необходимо ввести узел мембранного обессоливания - обратного осмоса.
1. Модуль предочистки включает емкостное и насосное оборудование: приемная емкость Е1 для исходной сточной воды, насос Н1 подачи стока на электрохимическую обработку в электрофлотодеструктор ЭК (расположен на второй тележке), емкости приготовления раствора поваренной соли, коагулянта и флокулянта Е2- Е4 , дозировочные насосы НД1, НД2, НД3. В трубопровод подачи СВ на входе в электрофлотодеструктор для увеличения электропроводности раствора и улучшения процесса окисления фенола, происходящего при электрофлотодеструкции дозировался раствор поваренной соли, раствор коагулянта определенной концентрации. В емкости Е4 готовился раствор флокулянта, который дозировочным насосом НД3 дозировался в трубопровод на выходе из электрофлотодеструктора (модуль №2).
2. Модуль электрохимической обработки включает электрофлотодеструктор ЭК, выпрямитель постоянного тока ВАК, емкости для приема очищенной воды Е5 и емкость с мешочным фильтром для приема флотошлама ФМ.
Е1 - приемная емкость для исходной сточной воды
Е2- Е 4 - емкости для приготовления реагентов
Н1,, Н2 - насосы
НД1 - НД4 - насосы пропорционального дозирования
ЭК - электрофлотодеструктор
ВАК - выпрямитель постоянного тока
ФМ - мешочный фильтр
Е5 - емкость для отстаивания
Ф2 - сетчатый фильтр
Е6 - емкость модуля обратноосмотического обессоливания
Е7 - емкость для раствора пиросульфита (или сульфита) натрия
ООМ - обратноосмотический мембранный модуль
Рис.6: Схема опытно-промышленной установки очистки фенолсодержащих сточных вод
Электрофлотодеструктор – это аппарат с расположенным внутри электродным блоком с нерастворимыми анодами. Сверху над поверхностью воды было смонтировано устройство для снятия флотошлама. Через карман флотошлам стекает в мешочный фильтр ФМ. Осветленная вода по мере накопления сливалась в емкость Е5. Для интенсификации хлопьеобразования и быстрейшего осветления очищенной воды в трубопровод подачи из емкости Е4 насосом НД3 дозировался раствор флокулянта. Очищенная вода по качественному составу отвечала требованиям предприятия на слив в ХЗК, но имела повышенное солесодержание. Для организации замкнутого водооборота в состав опытно-промышленной установки был введен модуль обратноосмотического обессоливания №3.
3. Модуль обратноосмотического обессоливания. Осветленная вода после отстаивания в емкости Е5 самотеком подавалась через фильтр сетчатый Ф2 в емкость Е6 узла обратноосмотической очистки. В целях защиты мембраны от воздействия остаточного активного хлора, образующегося на узле электрофлотодеструкции, проводилась операция дехлорирования воды. С этой целью из емкости Е7 дозирующим насосом НД4 в трубопровод подавался 2% раствор пиросульфита (или сульфита) натрия. Из емкости Е6 осветленные и очищенные от фенола сточные воды насосом.Н2 подавались на обратноосмотический мембранный модуль ООМ, укомплектованный высокоселективным обратноосмотическим мембранным элементом. Очищенная вода возвращалась в производство. Концентрат поступал в емкость Е6 и по окончании концентрирования (достижения заданной концентрации солей, контроль по ручному солемеру типа DIST) он подлежал утилизации или выпариванию с получением твердых кристаллов солей. На линии фильтрата и концентрата были установлены расходомеры F2, F3 соответственно. На линии выхода концентрата из мембранного модуля был установлен манометр Р для контроля рабочего давления.
Условия испытания опытно-промышленной установки
Передвижная опытно-промышленная установка была доставлена на предприятие, смонтирована и прошла испытания в течение 32 часов при 2-х сменном режиме эксплуатации. Производительность установки -100 ± 2 л/час.
Эксплуатационные характеристики работы основных узлов опытно-промышленной установки приведены ниже.
Модуль электрохимической обработки:
Анодная плотность тока 0,3 - 0,5 А /дм2;
Напряжение 4 В;
Время пребывания в аппарате 20 - 25 мин;
Модуль обратноосмотического обессоливания:
Давление на входе 12,5 атм.,
Давление на выходе 10 атм.;
Степень концентрирования 4 - 6.
В ходе отработки режимов установлено, что концентрат узла обратного осмоса может быть возвращен в рецикл процесса - в емкость Е1, поскольку в нем содержатся сконцентрированные примеси хлорид-ионов в таком количестве, что отпадает необходимость в постоянной дозировке раствора поваренной соли на входе в электрофлотодеструктор или требуется существенное сокращение расходных норм реагента.
Во время работы опытно-промышленной установки осуществлялся аналитический контроль процесса очистки по содержанию фенола в отбираемых пробах. Анализы проводились специалистами разных организаций: химиком-аналитиком из ЗАО "БМТ", аналитиком из центральной заводской лаборатории НХЗ и независимым аналитиком из НИЦ по единой методике НХЗ "Вода сточная. Методика выполнения измерений массовой концентрации фенола фотометрическим методом".
Концентрацию фенола в аналитической лаборатории ЗАО "БМТ" определяли по международному стандарту ИСО 6439. Полученные данные анализов по обеим методикам показали хорошую сходимость. Как видно из табл.4, в процессе испытания опытно-промышленной установки производительностью 100 л/ч были подтверждены результаты лабораторных исследований по очистке сточных фенолсодержащих вод, а также показаны работоспособность и надежность предлагаемой комплексной технологии.
Глава 3. Очистка сточных вод от фенола электрохимическим окислением
поллютант фенол сток электрокоагуляция
Одна из важнейших проблем современности — охрана биосферы от биогенных органических загрязнителей. Один из наиболее токсичных компонентов природных и сточных вод — фенол. Многообразие систем, содержащих фенолы, затрудняет подбор оптимальных способов их обезвреживания и утилизации. Это связано с тем, что, во-первых, технология полной очистки воды, как правило, диктует соблюдение особых условий, которые трудно выполнимы на практике. Во-вторых, многие эффективные способы глубокой очистки фенолсодержащих вод сопряжены с большими экономическими и ресурсными затратами, использованием дефицитных реагентов с последующей их регенерацией, утилизацией или захоронением отходов. Поиск новых эффективных способов очистки промышленных сточных вод — актуальная задача.
В настоящее время для удаления фенола из сточных и природных вод применяют экстракцию, адсорбцию, электрохимические способы, химическое и радиационное окисление, биологическую очистку.
Электрохимические способы — одни из наиболее перспективных для очистки от органических примесей различного состава, так как при этом, как правило, не изменяется солевой состав очищенной воды, осадок не образуется или образуется в небольшом количестве. Установки характеризуются высокой производительностью, достаточно компактны, процессы управления автоматизированы.
Ниже приведены результаты, полученные при изучении влияния материала анода и давления кислорода на очистку сточных вод от фенола электрохимическим окислением (Пат. 2162822 РФ).
Исследования проводили в бездиафрагменном электролизере с анодами из графита и платины, катодом из свинца. Концентрация фенола в модельном растворе Сф = 100 мг/л, серной кислоты — 9,8 г/л. После электролиза отбиралась проба и анализировалась на содержание фенола фотоколориметрическим методом, основанным на образовании окрашенного комплекса фенола с 4-аминоантипирином. Электролиз проводился без подачи кислорода и при избыточном давлении кислорода. Полученные экспериментальные данные представлены в табл. 1.