СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД


RU (11) 2104960 (13) C1

(51) 6 C02F1/46 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96104639/25 
(22) Дата подачи заявки: 1996.03.06 
(45) Опубликовано: 1998.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ЕР, патент, 0537451, кл. C 02 F 1/46, 1993. SU, авторское свидетельство, 1318536, кл. C 02 F 1/46, 1987. 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова 
(72) Автор(ы): Потапова Г.Ф.; Путилов А.В.; Сорокин А.И.; Никитин В.П.; Шипков Н.Н.; Шестакова О.В.; Френкель О.П. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 

Использование: предлагаемый способ может быть использован для обработки промышленных и бытовых сточных вод, окисления различных органических (пестицидов, хлорорганических, ароматических и токсичных веществ), а также неорганических соединений и ее обеззараживание. Сущность: способ заключается в том, что поток очищаемых вод подвергается электролизу в катодном пространстве диафрагменного электролизера с катодом из стеклоуглерода или углеграфитовой ткани с непрерывной подачей в катодное пространство озон-кислородной смеси с содержанием озона 10-17 вес.%, генерируемой в анодной камере электролизера при подаче фторидсодержащего раствора. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к обработке воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к электрохимическим методам очистки, и может быть использовано для окисления различных органических (пестицидов, хлорорганических, ароматических и токсичных веществ), а также неорганических соединений и ее обеззараживания.

Известны реагентные способы озоно-пероксидной обработки промышленных и бытовых сточных вод [1-3]. По способу [1] предварительно биологически очищенные сточные воды подвергались доочистке комбинированным окислением озоном и пероксидом водорода. Озонирование биологически очищенных сточных вод проводили в противоточном режиме с диспергированием через мелкопузырчатый аэратор из пористого титана озон-воздушной смеси. Озон получали на газоразрядной установке Озон-2 м. При времени озонирования 20 мин ХПК уменьшилось с 43,2 до 26,4 мг О2/л, а при 30 мин ХПК с 42,5 до 25,5 мг О2/л, степень очистки составила 40%. Введение пероксида водорода в количестве 4 мг/л катализирует процесс окисления органических соединений за счет образования высокореакционноспособных гидроксил радикалов. При этом при времени озонирования 20 мин ХПК с 41,8 мг О2/л уменьшилось до 20 мг О2/л, а при 30 мин ХЛК с 41,3 до 19,7 мг О2/л и степень очистки составляет 49,1 - 52,6%. Максимально достигнутый эффект очистки по ХПК на 10-13% выше, чем при простом озонировании. Более глубокая очистка достигается фильтрованием через активированный уголь или в присутствии растворимого катализатора из солей железа или марганца [2] или облучении Уф лучами [3].

Основными недостатками реагентных способов являются: необходимость предварительной очистки и разбавления концентрированных растворов органических и неорганических загрязнений, сложная полная схема очистки, состоящая из нескольких технологических узлов (обработка озоном или пероксидом водорода, корректировка pH, коагуляция, фильтрация и др.). Значительные расходы на сырье и транспортировку реагентов, трудности в эксплуатации газоразрядных установок получения озона.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ [4] очистки сточных вод с использованием электросинтеза экологически чистого окислителя - пероксида водорода на месте применения.

Минерализованные сточные воды, содержащие H2S, подают в катодную камеру лабораторного диафрагменного электролизера с катодом из гидрофобизированного углерода при непрерывном пропускании через воду технического кислорода из баллона. В анодную камеру заливают раствор минеральной кислоты - H2SO4. В качестве анода используют титан-платину.

В катодной камере происходит частичное восстановлении кислорода до перекиси водорода и других активных частиц (O-2, HO-2) которые окисляют присутствующие в воде H2S до SO=4.

Применение катода из гидрофобизированного углерода позволяет вести процесс с выходом по току пероксида водорода не менее 70% , что объясняется низкой каталитической активностью данного углеродного материала по отношению к реакции разложения пероксида водорода. Очистка сточных вод в течение 5 мин позволяет снизить концентрацию H2S в воде с 20 до 1 мг/л, солесодержание с 10 до 2 мг/л.

Недостатками известного способа являются низкие катодные выходы по току пероксида водорода, ограниченный срок службы гидрофобизированного катода, связанный с намоканием его, что приводит к резкому падению скорости процесса образования пероксида водорода и снижению выхода по току пероксида водорода, применение в качестве кислородсодержащего газа технического баллонного кислорода, что удорожает процесс, нерациональное использование выделяющегося кислорода на титан-платиновом аноде, использование в качестве анода (не выпускаемого серийно промышленностью) титан-платины, высокая стоимость и сложность изготовления титан-платины, а также возникновение в ходе электролиза значительных омических потерь на аноде.

Все вышеперечисленное усложняет и удорожает технологию очистки сточных вод.

В предлагаемом способе очистки поток загрязненных сточных вод, содержащих различные органические и неорганические загрязнения, подвергается электролизу в катодном пространстве диафрагменного электролизера с катодом из углеродного материала: стеклоуглерода или углеграфитовой ткани с непрерывной подачей в катодное пространство озон-кислородной смеси, генерируемой в анодной камере диафрагменного электролизера. Применение стеклоуглеродного катода вместо гидрофобизированного углерода позволяет нам интенсифицировать процесс электросинтеза пероксида водорода, так как выходы по току пероксида водорода высокие 90-95%, за счет большей растворимости озона, чем кислорода, в 10 раз, но и создать замкнутый цикл обработки, снизить материальные затраты на технический кислород. Кроме того, срок службы катода из стеклоуглерода выше, чем у катода из гидрофобизированного углерода. В ходе эксплуатации стеклоуглеродного катода не возникает проблем с его намоканием, так как открытая пористость у компактного стеклоуглерода 0,35%, а у обычного графита до 30% и более.

В катодной камере органические и неорганические загрязнения подвергаются глубокой окислительной деструкции при одновременном воздействии пероксида водорода и озона, генерируемых электролизом, а также воздействию части молекулярного озона, невосстановившегося на катоде, а также воздействию продуктов распада молекулярного озона в щелочной среде - гидроксил радикалов.

Пример 1.

В катодную камеру диафрагменного электролизера заливают 150-200 мл сточной воды состава 1 с pH 7 без предварительного разбавления и очистки. В анодную камеру диафрагменного электролизера заливают 40- 30%-ный раствор бифторида аммония. Катодом и анодом является стеклоуглерод. Процесс очистки сточной воды ведут при катодной плотности тока 1,6 А/м2. Через раствор католита непрерывно пропускают поток озон-кислородной смеси с содержанием озона 14 вес. %, получаемой в анодной камере диафрагменного электролизера. Скорость потока озон-кислородной смеси 0,7-0,8 л/ч. После электролиза в течение 20 мин ХПК изменилось с 96 до 56-58 мг О2/л, а при 60 мин обработки - ХПК уменьшилось до 18 мг О2/л, степень очистки 81%.

Пример 2.

В катодную камеру диафрагменного электролизера заливают 150-200 мл сточной воды состава 2 с pH 10 без предварительной очистки и разбавления. В анодную камеру диафрагменного электролизера заливают 40-30%-ный раствор бифторида аммония. Катодом и анодом является стеклоуглерод. Процесс очистки сточной воды ведут при катодной плотности тока 1,6 А/м2. Через раствор католита непрерывно пропускают поток озон-кислородной смеси с содержанием озона 15,7 вес.%, получаемой в анодной камере диафрагменного электролизера. Скорость потока озон-кислородной смеси 0,7-0,8 л/ч. После электролиза в течение 20 мин ХПК изменилось с 184 до 4 мг 02/л, а при 60 мин - до 80 мг О2/л, степень очистки составила - 56,6%.

Пример 3.

В катодную камеру диафрагменного электролизера заливают 150-200 мл сточной воды состава 2 с pH 10 без предварительной очистки и разбавления. В анодную камеру диафрагменного электролизера заливают 40-30%-ный раствор бифторида аммония. Катодом и анодом является стеклоуглерод. Процесс очистки сточной воды ведут при катодной плотности тока 2,4-3,0 А/м2. Через раствор католита непрерывно пропускают поток озон-кислородной смеси с содержанием озона 15,7 вес.%, получаемой в анодной камере диафрагменного электролизера. Скорость потока озон-кислородной смеси 0,7-0,8 л/ч. После электролиза в течение 120 мин ХПК уменьшилось до 56 мг О2/л; степень очистки составила 70%.

Таким образом, способ по предлагаемому изобретению позволяет усовершенствовать озон-пероксидную технологию очистки, снизить расход реагентов, так как озон и пероксид водорода получаются на месте применения в камере, где непосредственно протекает процесс обработки сточных вод без дополнительной очистки и разбавления концентрированных растворов сточных вод, создать экологически чистый замкнутый процесс очистки, возможность возврата очищенных сточных вод в технологическую цепь без дополнительного разбавления, обеспечивает повышение степени очистки за счет дополнительной окислительной деструкции органических соединений, интенсифицировать процесс электросинтеза пероксида водорода за счет большей скорости растворения в водных растворах озона по сравнению с кислородом, увеличить ресурс работы катода в результате применения компактного практически беспористого стеклоуглерода вместо гидрофобизированного углерода, сократить расходы за счет применения более дешевых, не дефицитных, экологически чистых электродных материалов - стеклоуглерода.

Источники информации

1. О. М. Ильина, X. Фидлер.- Межвузовский тематический сборник трудов. Повышение эффективности работы систем водоснабжения, водоотведений, очистки природных и сточных вод. - Л.: ЛИСИ, 1991.

2. Патент DE N 4137864, C 02 F 1/72

3. Патент EP N 0537451, C 02 F 1/46

4. Авт. свид. СССР N 1318536 (прототип)ю 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки сточных вод, включающий их обработку в диафрагменном электролизере при подаче сточных вод в катодную камеру с катодом из углеродсодержащего материала с одновременным пропусканием через сточную воду кислородсодержащего газа, отличающийся тем, что обработку ведут в катодной камере при катодной плотности тока от 1,6 4,0 А/м2 с использованием в качестве катода стеклоуглерода или углеграфитовой ткани, а в качестве кислородсодержащего газа озонкислородную смесь с содержанием озона от 10 17 мас. генерируемую в анодной камере на аноде из стеклоуглерода при подаче фторидсодержащего раствора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru