СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТРУДНООКИСЛЯЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТРУДНООКИСЛЯЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ


RU (11) 2246450 (13) C1

(51) 7 C02F9/12, C02F9/12, C02F1:72, C02F1:32 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.02.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004108490/15 
(22) Дата подачи заявки: 2004.03.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.03.25 
(45) Опубликовано: 2005.02.20 
(56) Аналоги изобретения: SU 709557 A, 25.01.1980. RU 2213705 C1, 10.10.2003. RU 22,13707 C1, 10.10.2003. RU 2188167 С1, 27.08.2002. RU 2031851 С1, 27.03.1995. ЕР 0696552 А1, 14.02.1996. US 2003102269 А1, 06.05.2003. ЕР 1359125 А2, 05.11.2003. WO 0055096 А1, 21.09.2000. JP 2000-202471 А, 25.07.2000. 
(72) Имя изобретателя: Нечаев И.А. (RU); Верещагина Л.М. (RU); Байкова С.А. (RU); Логунова А.Ю. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное унитарное предприятие Комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ФГУП "НИИ ВОДГЕО") (RU) 
(98) Адрес для переписки: 119992, Москва, Г-48, ГСП-2, Комсомольский пр-кт, 42, стр.2, "НИИ ВОДГЕО", патентный отдел 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТРУДНООКИСЛЯЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к области очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений и может быть использовано для очистки сточных вод производства и базисных складов хранения химических средств защиты растений на основе хлорированных углеводородов, а также сточных вод химико-фармацевтической промышленности. Для осуществления способа очистку сточных вод от органических соединений ведут путем обработки пероксидом водорода и УФ-облучением, причем очищаемые сточные воды предварительно усредняют и разбавляют до концентрации органических соединений 0,04-0,25 ммоль/л, доводят значение водородного показателя рН до 7-9, введение пероксида водорода в количестве 2,6-34,3 ммоль/л осуществляют постадийно с дозированием на 1-ой стадии перед облучением 75-80% от требуемого (общего) количества и 20-25% на 2-ой стадии через 15-20 минут после начала облучения, и процесс ведут в проточно-циркуляционном режиме облучения ртутно-кварцевыми лампами низкого давления до достижения дозы облучения ультрафиолетом, равной 0,3-0,9 Дж/см 2. Способ обеспечивает глубокую очистку сточных вод и удешевление процесса. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений и может быть использовано для очистки сточных вод производства и базисных складов хранения химических средств защиты растений на основе хлорированных углеводородов, а также сточных вод химико-фармацевтической промышленности, а более конкретно - в производстве готовых лекарственных средств на основе антибиотиков цефалоспоринового ряда и других водорастворимых лекарственных препаратов.

Известен способ очистки сточных вод от органических соединений и обеззараживания этих вод путем обработки их источником света в присутствии окислителя - кислорода воздуха и катализатора - диоксида титана, причем подача кислорода в зону реакции фотокаталитического разложения органических соединений обеспечивается вращающимися полупогружными цилиндрическими элементами, размещенными по длине камеры облучения и отстоящими от источников света на определенном расстоянии. Вращающиеся элементы, приводимые в движение специальным устройством, поочередно контактируя с воздухом и водой, насыщают ее кислородом (см. заявку WO №112562 A1, (KR), МПК C 02 F 1/72 с приоритетом 11.08.2000 г., опубл. 22.02.2001 г.).

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки сточных вод, необходимость применения катализатора из-за низкой окислительной способности кислорода воздуха и сложность осуществления процесса, обусловленная сложностью конструкции устройства подачи кислорода в зону реакции.

Известен способ очистки воды от органических соединений путем обработки очищаемых вод излучением газонаполненных импульсных ламп со сплошным спектром в диапазоне длин волн 150-3000 нм, обеспечивающий (возможно в присутствии реагента-окислителя) фотолитическое окисление органических веществ за счет разрыва химических связей. Необходимая для этого энергия излучения генерируется в лампах с температурой газовой плазмы от 9500 до 20000° К, работающих в импульсном режиме (частично) с частотой световых импульсов 1-500 Гц. Мощность потока излучения при этом составляет от 1 кВт до 10 МВт, плотность энергии излучения - от 1 до 5000 Дж/см 2 (см. патент US 6200466 ВА, МПК C 02 F с приоритетом 16.07.99 г., опубл. 13.03.2001 г.).

Недостатком известного способа является его высокая стоимость, обусловленная большими удельными энергозатратами процесса очистки, дороговизной электронного блока питания и управления импульсной лампой, а также небольшой срок службы импульсных ламп по сравнению с традиционными источниками УФ-излучения - ртутными лампами непрерывного горения.

Известен способ очистки сточных вод от органических соединений путем обработки этих вод ультрафиолетовым излучением сплошного спектра в присутствии катализатора (диоксида титана) импульсными источниками излучения с длительностью импульса 10-6-10-3 с и плотностью мощности импульсного излучения на единицу поверхности обрабатываемой воды не менее 100 кВт/м2 при соблюдении соотношения:

W0/A· Srad· t1/2>1

где W0 - электрическая энергия разряда, Дж;

Srad - площадь поверхности источника излучения, м2;

t1/2 - длительность импульса УФ-излучения на полувысоте, с;

А=108 Вт/м2, постоянный коэффициент

(см. патент SU №6264802 В1, МПК С 07 С 1/00, НКИ 204/158.2 с приоритетом 16.02.1999 г., опубл. 24.07.2001 г.).

Недостатком известного способа является его высокая стоимость, обусловленная большими удельными энергозатратами процесса, дороговизна электронного блока питания и управления импульсной лампой, небольшой срок ее службы по сравнению с традиционными источниками УФ-излучения - ртутными лампами непрерывного горения, а также необходимость использования для обработки сточных вод наряду с внешними окислителями фотокатализатора - диоксида титана в виде мелкодисперсного порошка, что потребует дополнительной стадии удаления последнего, как при отведении очищенных сточных вод в канализацию, так и в случае повторного использования в системе производственного водоснабжения.

Известен способ очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений (растворенных нефтепродуктов), наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, путем обработки очищаемых сточных вод окислителями - хлорной известью в количестве 10-14 вес.ч. (в пересчете на активный хлор) на 1 вес.ч. органических веществ и пероксидом водорода с последующим облучением ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 250-550 нм, генерируемыми ртутно-кварцевыми лампами среднего давления (ДРТ-1000) при продолжительности УФ-облучения 3-5 минут и интенсивности 17,5-20 кВт/м2 (см. авт. свид. 709557, МПК C 02 F 1/32, с приоритетом 10.01.74 г., опубл. 25.01.80 г.).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности глубокой очистки сточных вод до ПДК и ниже от трудноокисляемых органических соединений - пестицидов на основе хлорированных углеводородов и антибиотиков цефалоспоринового ряда (90,4-91,8%) вследствие:

- несовпадения максимумов спектров поглощения последних, находящихся в коротковолновой области УФ-излучения, со спектральной характеристикой ртутных ламп среднего давлении; 

- ухудшения качества воды, обусловленного вторичным загрязнением сточных вод образующимися токсичными хлорорганическими соединениями, значительным повышением общей жесткости обрабатываемых сточных вод, а также увеличением их мутности выше допустимой за счет образования гидроксида кальция и его нерастворимых комплексов с присутствующими органическими веществами, что приводит к рассеиванию ультрафиолета и, как следствие, к снижению эффективности облучения. 

Недостатком известного способа является также его высокая стоимость из-за высоких энергозатрат, связанных с использованием ртутных ламп среднего давления, имеющих низкий КПД преобразования подводимой электроэнергии в энергию УФ-излучения и небольшой срок службы ламп из-за высокой температуры колбы (до 200-600° С).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение глубокой очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений - пестицидов на основе хлорированных углеводородов и антибиотиков цефалоспоринового ряда и удешевление способа.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод от органических соединений путем обработки пероксидом водорода и УФ-облучением очищаемые сточные воды предварительно усредняют и разбавляют до концентрации органических соединений 0,04-0,25 ммоль/л, доводят значение водородного показателя рН до 7-9, введение пероксида водорода в количестве 2,6-34,3 ммоль/л осуществляют постадийно с дозированием на 1-ой стадии перед облучением 75-80% от требуемого (общего) количества и 20-25% на 2-ой стадии через 15-20 минут после начала облучения, и процесс ведут в проточно-циркуляционном режиме облучения ртутно-кварцевыми лампами низкого давления до достижения дозы облучения ультрафиолетом, равной 0,3-0,9 Дж/см 2.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную сточную воду, содержащую до 1,0 ммоль/л трудноокисляемых органических соединений - пестицидов на основе хлорированных углеводородов или антибиотиков цефалоспоринового ряда, усредняют и разбавляют до концентрации органических соединений 0,04-0,25 ммоль/л, что необходимо для достижения глубокой степени очистки сточных вод при минимальных удельных энергозатратах процесса фотодеструкции органических соединений.

При концентрации органических соединений более 0,25 ммоль/л имеет место снижение эффекта их фотохимической деструкции за счет ослабления интенсивности светового потока по толщине слоя обрабатываемой воды в результате поглощения и "экранирования" потока излучения внешним слоем молекул.

При концентрации загрязняющих компонентов менее 0,04 ммоль/л удельные энергозатраты процесса при достижении глубокой степени очистки сточных вод существенно увеличиваются за счет снижения скорости реакций в разбавленных растворах и поглощения энергии излучения преимущественно растворителем (водой). После усреднения и разбавления в обрабатываемые сточные воды, которые в производстве пестицидов на основе хлорированных углеводородов и/или готовых лекарственных средств на основе антибиотиков цефалоспоринового ряда имеют кислую реакцию (рН 4,3-6,5), добавляют 0,1 н раствор едкого натра для доведения значения водородного показателя рН до 7-9, поскольку процесс фотохимического окисления указанных органических соединений более эффективно происходит в щелочной среде.

После этого в обрабатываемые сточные воды вводят окислитель, поскольку прямой фотолиз органических соединений требует больших доз УФ-облучения и удельных энергозатрат. В качестве окислителя используют пероксид водорода, который в количестве 2,6-34,3 ммоль/л дозируют в обрабатываемые сточные воды в две стадии в виде 30%-ного раствора.

Целесообразность постадийного введения окислителя обусловлена тем, что под действием ультрафиолетового облучения пероксид водорода достаточно быстро - в течение 15-20 минут (в зависимости от температуры воды) разлагается, и для глубокого окисления промежуточных продуктов фотодеструкции органических соединений требуется его повторное введение в качестве источника активных радикалов, инициирующих цепные радикальные реакции. На этом основании на 1-ой стадии в сточные воды перед облучением при перемешивании дозируют не менее 75-80% от требуемого (общего) количества пероксида водорода и проводят обработку ультрафиолетовым излучением. Остальные 20-25% окислителя добавляют в обрабатываемые воды на 2-ой стадии процесса, через 15-20 минут после начала облучения, поскольку только при таком режиме введения окислителя достигается глубокая очистка сточных вод от указанных органических соединений с практически полной минерализацией первичных (промежуточных) продуктов деструкции.

Обработку воды ультрафиолетом ведут в проточно-циркуляционном режиме облучения ртутно-кварцевыми лампами низкого давления с максимумом УФ-излучения в бактерицидном диапазоне длин волн 237-287 нм до достижения УФ-дозы, равной 0,3-0,9 Дж/см2. Предлагаемый интервал дозы облучения обеспечивает наиболее глубокую очистку вследствие более полной деструкции органических соединений.

Увеличение дозы до 1,1 Дж/см2 облучения нецелесообразно, т.к при достаточно высокой глубине очистки энергозатраты увеличиваются более чем на 30% (до 0,4 кВт· ч/м3), а уменьшение дозы до 0,2 Дж/см2 приводит к снижению глубины очистки - до 92% по пестицидам, и до 99% - по антибиотикам.

Контроль за процессом фотохимической деструкции пестицида 2,4-Д в водных растворах до и после обработки осуществляют высокочувствительным методом газожидкостной хроматографии с детектором электронного захвата, цефазолина - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. 

Очищенная вода характеризуется значением водородного показателя рН в пределах 6,5-8,5 и содержит не более 0,0021· 10 -3-0,136· 10-3 ммоль/л органических соединений, что соответствует гигиеническим требованиям (ПДК) к качеству воды водоемов хозяйственно-питьевого водопользования, приведенных в СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.689-98.

Пример 1

Обработке подвергают однокомпонентный модельный раствор пестицида - 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) концентрацией 1,0 ммоль/л, приготовленный на дистиллированной воде. Исходный раствор разбавляют до концентрации пестицида 0,04 ммоль/л и доводят значение водородного показателя рН до 7,0 добавлением 0,1 н раствора едкого натра. Затем в раствор постадийно дозируют 2,6 ммоль/л пероксида водорода в виде 30%-ного раствора: на 1-ой стадии перед облучением вводят 1,95 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения - остальные 0,65 ммоль/л (остальные 25%).

Обработку ультрафиолетом проводят в проточно-циркуляционном режиме облучения стандартной ртутно-кварцевой лампой низкого давления типа БД-15 средней электрической мощностью 20 Вт до достижения УФ-дозы, равной 0,3 Дж/см2. Остаточная концентрация пестицида в растворе после облучения составляет 0,135· 10-3 ммоль/л, что менее санитарно-гигиенического норматива 2,4-Д в питьевой воде (ПДК=0,03 мг/л или 0,136· 10-3 ммоль/л). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 6,6.

При этом удельные энергозатраты процесса облучения раствора при мощности УФ-излучения в бактерицидном диапазоне 2 Вт составляют 0,1 кВт· ч/м3.

Пример 2

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах:

- исходный раствор 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,25 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 9,0; 

- пероксид водорода в количестве 16,2 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 13,0 ммоль/л (80% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 20 минут после начала облучения - вводят остальные 3,2 ммоль/л - 20%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 0,136· 10-3 ммоль/л, что соответствует ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 8,5.

Пример 3

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах:

- исходный раствор 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,15 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 7,6;

- пероксид водорода в количестве 9,7 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 7,3 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 2,4 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,6 Дж/см2 ;

- удельные энергозатраты процесса - 0,2 кВт· ч/м 3.

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 0,130· 10-3 ммоль/л, что менее ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 7,2.

Пример 4

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах:

- исходный раствор 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,04 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 7,0;

- пероксид водорода в количестве 2,4 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 1,8 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 0,6 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,3 Дж/см2 ;

- удельные энергозатраты процесса - 0,1 кВт· ч/м 3.

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 2,135· 10-3 ммоль/л, что в 15,7 раз более ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 6,75.

Пример 5

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах:

- исходный раствор пестицида 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,25 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 9,0;

- пероксид водорода в количестве 36,3 ммоль/л дозируют постадийно:

на 1-ой стадии перед облучением вводят 29,0 ммоль/л (80% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 20 минут после начала облучения вводят остальные 7,3 ммоль/л - 20%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3.

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 0,136· 10-3 ммоль/л, что соответствует ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 8,45.

Пример 6

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах: 

- исходный раствор пестицида 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,04 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 7,6; 

- пероксид водорода в количестве 2,6 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 1,95 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 0,65 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,6 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,2 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 0,116· 10-3 ммоль/л, что менее ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 7,25.

Пример 7

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах:

- исходный раствор пестицида 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,04 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 9,0;

- пероксид водорода в количестве 2,6 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 1,95 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 0,65 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2 ;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м 3.

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 0,016· 10-3 ммоль/л, что в 8,5 раз менее ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 8,5.

Пример 8

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах:

- исходный раствор пестицида 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,04 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 6,0;

- пероксид водорода в количестве 2,6 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 1,95 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 0,65 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3.

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 2,86· 10-3 ммоль/л, что в 21 раз превышает ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 5,45.

Пример 9

Процесс ведут аналогично примеру 1, но при следующих параметрах:

- исходный раствор 2,4-Д разбавляют до концентрации 0,04 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 10,0; 

- пероксид водорода в количестве 2,6 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 1,95 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 0,65 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация 2,4-Д в водном растворе после облучения составляет 0,0156· 10-3 ммоль/л, что в 8,8 раза менее ПДК. Значение водородного показателя очищенного раствора рН 9,5.

Пример 10

Процесс ведут аналогично примеру 1, но на модельном растворе антибиотика цефалоспоринового ряда - цефазолина натриевой соли при следующих параметрах:

- исходный раствор цефазолина концентрацией 0,5 ммоль/л разбавляют до концентрации 0,04 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 7,0;

- пероксид водорода в количестве 5,5 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 4,1 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 1,4 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,3 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,1 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация цефазолина в водном растворе после облучения составляет 0,0021· 10-3 ммоль/л, что соответствует ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования (по 7-амино-цефалоспориновой кислоте - 7 АЦК). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 6,6.

Пример 11

Процесс ведут аналогично примеру 1, но на модельном растворе антибиотика цефалоспоринового ряда - цефазолина натриевой соли при следующих параметрах:

- исходный раствор цефазолина концентрацией 0,5 ммоль/л разбавляют до концентрации 0,25 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 9,0; 

- пероксид водорода в количестве 34,3 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 27,4 ммоль/л (80% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 6,9 ммоль/л - 20%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация цефазолина в водном растворе после облучения составляет 0,002· 10-3 ммоль/л, что соответствует ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования (по 7-АЦК). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 7,65.

Пример 12

Процесс ведут аналогично примеру 1, но на модельном растворе антибиотика цефалоспоринового ряда - цефазолина натриевой соли при следующих параметрах:

- исходный раствор цефазолина концентрацией 0,5 ммоль/л разбавляют до концентрации 0,15 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 7,6;

- пероксид водорода в количестве 20,6 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 16,5 ммоль/л (80% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 4,1 ммоль/л - 20%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,6 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,2 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация цефазолина в водном растворе после облучения составляет 0,0018· 10-3 ммоль/л, что менее ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования (по 7-АЦК). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 6,65.

Пример 13

Процесс ведут аналогично примеру 1, но на модельном растворе антибиотика цефалоспоринового ряда - цефазолина натриевой соли при следующих параметрах:

- исходный раствор цефазолина концентрацией 0,5 ммоль/л разбавляют до концентрации 0,04 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 9,0;

- пероксид водорода в количестве 5,5 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 4,1 ммоль/л (75% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 1,4 ммоль/л - 25%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3.

Остаточная концентрация цефазолина в водном растворе после облучения составляет 0,0015· 10-3 ммоль/л, что менее ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования (по 7-АЦК). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 8,25.

Пример 14

Процесс ведут аналогично примеру 1, но на модельном растворе антибиотика цефалоспоринового ряда - цефазолина натриевой соли при следующих параметрах:

- исходный раствор цефазолина концентрацией 0,5 ммоль/л разбавляют до концентрации 0,25 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 7,0;

- пероксид водорода в количестве 34,3 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 27,4 ммоль/л (80% от требуемого количества, на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 6,9 ммоль/л - 20%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация цефазолина в водном растворе после облучения составляет 0,0019· 10-3 ммоль/л, что менее ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования (по 7-АЦК). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 6,5.

Пример 15

Процесс ведут аналогично примеру 1, но на модельном растворе антибиотика цефалоспоринового ряда - цефазолина натриевой соли при следующих параметрах:

- исходный раствор цефазолина концентрацией 0,5 ммоль/л разбавляют до концентрации 0,3 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 9,0;

- пероксид водорода в количестве 34,3 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 27,4 ммоль/л (80% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 6,9 ммоль/л - 20%;

- доза УФ-облучения раствора - 1,1 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,4 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация цефазолина в водном растворе после облучения составляет 0,085· 10-3 ммоль/л, что в 40 раз больше ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования (по 7-АЦК). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 8,15.

Пример 16

Процесс ведут аналогично примеру 1, но на модельном растворе антибиотика цефалоспоринового ряда - цефазолина натриевой соли при следующих параметрах:

- исходный раствор цефазолина концентрацией 0,5 ммоль/л разбавляют до концентрации 0,3 ммоль/л;

- значение водородного показателя рН 9,0;

- пероксид водорода в количестве 41,2 ммоль/л дозируют постадийно: на 1-ой стадии перед облучением вводят 33,0 ммоль/л (80% от требуемого количества), на 2-ой стадии через 15 минут после начала облучения вводят остальные 8,2 ммоль/л - 20%;

- доза УФ-облучения раствора - 0,9 Дж/см2;

- удельные энергозатраты процесса - 0,3 кВт· ч/м3 .

Остаточная концентрация цефазолина в водном растворе после облучения составляет 0,515· 10-3 ммоль/л, что в 245 раз больше ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования (по 7-АЦК). Значение водородного показателя очищенного раствора рН 8,25.

Данные, свидетельствующие о преимуществе заявляемых параметров при постадийном введении пероксида водорода и УФ-облучении ртутно-кварцевыми лампами низкого давления, приведены в таблице 1.

Таблица 1 
№№п/п Исходная концентрация, С0, ммоль/л рН раствора Доза пероксида водорода, ммоль/л Доза облучения, Дж/см2 Конечная концентрация, Ск*10-3 ммоль/л Эффект фотохимической деструкции, в % Удельные энергозатраты, кВт· ч/м3 
Пестицид 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота 
1 0,04 7,0 2,6 0,3 0,135 99,66 0.1 
2 0,25 9,0 16,2 0,9 0,136 99,94 0,3 
3 0,15 7,6 9,7 0,6 0,130 99,68 0,2 
4 0,04 7,0 2,4 0,3 2,135 94,75 0,1 
5 0,25 9,0 36,3 0,9 0,136 99,66 0,3 
6 0,04 7,6 2,6 0,6 0,116 99,71 0,2 
7 0,04 9,0 2,6 0,9 0,016 99,96 0,3 
8 0,04 6,0 2,6 0,9 2,86 92,85 0,3 
9 0,04 10,0 2,6 0,9 0,0156 99,96 0,3 
Антибиотик - цефазолина натриевая соль 
10 0,04 7,0 5,5 0,3 0,0021 99,99 0,1 
11 0,25 9,0 34,3 0,9 0,002 99,99 0,3 
12 0,15 7,6 20,6 0,6 0,0018 99,99 0,2 
13 0,04 9,0 5,5 0,9 0,0015 99,99 0,3 
14 0,25 7,0 34,3 0,9 0,0019 99,99 0,3 
15 0,30 9,0 34,3 1,1 0,085 99,97 0,4 
16 0,30 9,0 41,2 0,9 0,515 99,82 0,3 


Представленные табличные данные свидетельствуют о том, что при заявляемых параметрах эффект фотохимической деструкции 2,4-Д в водных растворах составляет 99,66-99,96%, а цефазолина - до 99,99% при удельных энергозатратах процесса 0,1-0,3 кВт· ч/м3.

Данные, свидетельствующие о преимуществе предложенного способа по сравнению с известным, приведены в таблице 2.



Только совокупность таких признаков, как усреднение и разбавление исходных сточных вод до концентрации органических соединений 0,04-0,25 ммоль/л, поддержание значения водородного показателя рН в пределах 7-9, постадийное введение пероксида водорода в количестве 2,6-34,3 ммоль/л с дозированием на 1-ой стадии перед облучением 75-80% от общего количества и 20-25% на 2-ой стадии через 15-20 мин после начала облучения и осуществление процесса в проточно-циркуляционном режиме облучения сточных вод ртутно-кварцевыми лампами низкого давления до достижения дозы облучения ультрафиолетом, равной 0,3-0,9 Дж/см2, обеспечивают решение поставленной задачи - обеспечение глубокой очистки сточных вод производства и базисных складов хранения химических средств защиты растений (пестицидов) на основе хлорированных углеводородов и производства готовых лекарственных средств на основе антибиотиков цефалоспоринового ряда.

Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает глубокую очистку сточных вод от трудноокисляемых органических соединений - пестицидов и антибиотиков цефалоспоринового ряда, до нормативов ПДК и ниже - пестицидов на основе хлорированных углеводородов до 99,66-99,96%, а также антибиотиков цефалоспоринового ряда до 99,99% - за счет интенсификации процесса фотодеструкции органических соединений, обеспечиваемой разбавлением очищаемых растворов до предлагаемых концентраций, постадийным введением пероксида водорода с параметрами каждой из стадий, способствующим пролонгированному воздействию пероксида водорода как окислителя и источника активных радикалов; поддержанием параметров среды и режима процесса УФ-облучения и использованием ртутно-кварцевых ламп низкого давления.

Предложенный способ обеспечивает также удешевление очистки сточных вод за счет снижения удельных энергозатрат процесса с 200-800 кВт· ч/м3 до 0,3-0,9 кВт· ч/м3 и применения для этих целей в качестве источников УФ-облучения ртутно-кварцевых ламп низкого давления, имеющих срок службы в 12-18 раз больше, чем лампы среднего давления, и высокий коэффициент преобразования подводимой электроэнергии. 

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является отсутствие вторичного загрязнения обрабатываемых сточных вод за счет исключения введения такого реагента, как хлорная известь, которая приводит к образованию хлорорганических соединений и нерастворимых комплексов, приводящих к снижению эффективности УФ-облучения, и обеспечение глубокой очистки с одновременным обеззараживанием сточных вод при отведении их в водные объекты или на повторное использование.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений путем обработки пероксидом водорода и ультрафиолетовым облучением, отличающийся тем, что очищаемые сточные воды предварительно усредняют и разбавляют до концентрации органических соединений 0,04-0,25 мМоль/л, значение водородного показателя рН доводят до 7-9, введение пероксида водорода в количестве 2,6-34,3 мМоль/л осуществляют постадийно с дозированием на 1-ой стадии перед облучением 75-80% от общего количества и 20-25% на 2-ой стадии через 15-20 мин после начала облучения, процесс ведут в проточно-циркуляционном режиме облучения ртутно-кварцевыми лампами низкого давления до достижения дозы облучения ультрафиолетом, равной 0,3-0,9 Дж/см 2.





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